Молекулярно-биологические факторы прогноза при раке предстательной железы

По-прежнему рак предстательной железы (РПЖ) занимает лидирующее место в структуре онкологической заболеваемости мужского населения России, США и стран Европы [1, 2]. С момента внедрения простатспецифического антигена (ПСА) в качестве скринингового маркера отмечается рост числа диагнозов РПЖ. Однако повысилась и частота ложноположительного РПЖ [3]. Наиболее важной проблемой использования ПСА в качестве онкомаркера является относительно невысокая раковая специфичность, что обусловлено его повышением при доброкачественной гиперплазии предстательной железы (ДГПЖ), инфекции или хроническом простатите [4]. Данное обстоятельство не позволяет в полной мере рассматривать ПСА в качестве диагностического онкомаркера.

Общеизвестно, «золотым стандартом» в диагностике РПЖ является морфологическое иссле- дование, включающее оценку опухолевой ткани по шкале Глисона. Степень дифференцировки опухоли тем ниже, чем выше сумма баллов в оцениваемых фрагментах ткани предстательной железы, что само по себе негативно характеризует злокачественный процесс. Кроме того, корреляция высоких баллов по Глисону >7 с высоким уровнем ПСА, экстракапсулярным распространением опухоли и инвазией в семенные пузырьки является показателем неблагоприятного прогноза, позволяющим оценивать риск прогрессирования и биохимического рецидива при первично-локализованном РПЖ [5]. Однако не всегда морфологическое исследование фрагментов опухоли позволяет дать адекватную оценку злокачественному процессу и тем более предсказать дальнейшее его течение, что в первую очередь обусловлено гетерогенностью морфологического строения опухоли и

субъективной оценкой патолога. Таким образом, недостаточная информативность клинических и морфологических параметров требует изучения молекулярно-биологических факторов прогноза. Поиск и изучение прогностических маркеров требует не только оценки их специфичности и чувствительности в отношении наличия злокачественной опухоли предстательной железы, но и предсказательного значения в отношении прогноза болезни и ответа на терапию.

Существующие в настоящее время диагностические и прогностические биомаркеры РПЖ можно подразделить в зависимости от среды, в которой они были выделены. Так, выделяют сывороточные, тканевые, молекулярно-генетические и эпигенетические биомаркеры.

Сывороточные маркеры

Интерлейкин-6 (IL-6) – плейотропный цитокин, помимо влияния на иммунный ответ, оказывает прямое действие на пролиферацию и изменение клеточной активности. Установлено, что роль IL-6 в регуляции опухолевого роста может быть двоякой. В одних случаях он блокирует рост опухоли, в других выступает в роли фактора её выживаемости. Взаимодействуя с эпидермальным фактором роста (EGF-R), IL-6 регулирует пролиферативную активность опухолевых клеток, что позволяет им избежать гибели, индуцируемой рядом факторов [6]. Активация интерлейкином-6 каскада сигнальных путей стимулирует экспрессию антиапоптотиче-ских белков, усиливающих деление, приводя их к иммортализации [7]. Высокий уровень IL-6 является предиктором неблагоприятного прогноза и химиорезистентности у больных с кастрационно резистентным РПЖ. Наблюдается связь между высоким уровнем IL-6 и его растворимой формы рецептора при развитии метастазов рака простаты [8].

Интерлейкин-4 (IL-4) – цитокин, синтезируемый Т-лимфоцитами, тучными клетками и базофилами и влияющий на процессы кроветворения, эндотелиальные и опухолевые клетки. Передача сигнала к клеткам-мишеням достигается посредством взаимодействия IL-4 с двумя гетеродимерными рецепторами 1-го и 2-го типа на их поверхности. Так, рецептор 1-го типа специфичен для кроветворных клеток. В клетках, не относящихся к гемопоэтическим, например эпителий простаты, передача сигнала выполняется посредством рецепторов 2-го типа [9]. Роль IL-4 в противоопухолевом иммунитете противоречива, что подтверждается ингибирующим влиянием на рост культуры клеток рака толстой кишки и рака молочной железы. Однако in vivo было показано, что IL-4 обладает стимулирующим влиянием на рост опухолевых клеток РПЖ [10]. Выживаемость атипичных клеток обеспечивается путем прямого антиапоптотического эффекта IL-4. Передача сигнала от IL-4 к IL-4R клеток опухолевой ткани (in vivo) сопровождается экспрессией антиапоптотических белков cFLIP, PED, FLAME-1 и Bcl-x(L) [11]. В клинических наблюдениях установлено, что подъем уровня IL-4 наблюдается при кастрационно-резистентном РПЖ [12].

Хромогранин (CGA или GRN-А) относится к семейству гранин белков, синтезируется всеми изученными нейроэндокринными клетками и кодируется геном CHGA . В эксперименте было установлено, что регуляция роста клеток предстательной железы возможна за счет GRN-A белков. Некоторые исследователи предложили рассмотреть GRN-A в качестве прогностического и диагностического маркера РПЖ, так как последний секретируется клетками предстательной железы [13]. Недостаток применения CGA как биомаркера заключается в том, что нейроэндокринные клетки присутствуют не во всех гистологических вариантах РПЖ и не способны выявляться на самой ранней стадии [3]. В случае первично-локализованного РПЖ хромогранин является неблагоприятным прогностическим маркером биохимического рецидива [14].

Сывороточными маркерами могут быть и белки семейства калликреинов – калликреинсвязанная пептидаза-2 (KLK-2) и калликреинсвязанная пептидаза-11 (KLK-11). Эти белки являются сериновыми протеазами из того же семейства, что и ПСА, но они имеют большую диагностическую ценность, особенно при совместном определении ПСА и KLK-2 и KLK-11 [15]. KLK-2 лучше помогает прогнозировать биохимический рецидив рака простаты, чем ПСА, а также имеет диагностическое значение в оценке экстракапсулярного разрастания и объема опухоли. KLK-11 является ранним предиктором рака предстательной железы в сыворотке [16].

Урокиназа – активатор плазминогена (uPA) – сериновая протеаза, катализирующая превращение плазминогена в активную форму – плазмин. Несмотря на то, что урокиназа имеет слабую диагностическую ценность, ее сывороточный уровень дает представление о прогрессировании рака простаты и наличии костных метастазов [17]. По данным литературы, uPA – предиктор биохимического рецидива рака предстательной железы и метастатического поражения костей, ее уровень связан с наличием отдаленных метастазов на момент начала оперативного лечения, что имеет прогностическое значение [19].

Тканевые маркеры

Ki67 – белковый ядерный антиген, широко применяемый для оценки пролиферативной активности опухолевых клеток и экспрессирующийся во всех фазах клеточного цикла, кроме G0 стадии [19]. Экспрессия данного белка существенно выше при злокачественных новообразованиях, чем при доброкачественных процессах. Индекс пролиферативной активности тем выше, чем выше шкала

Глисона, т.е. ниже степень дифференцировки РПЖ. Такой морфологический признак, как периневральная инвазия, в сочетании с сверхэкспрессией Ki67, высоким индексом Глисона являются предикторами прогрессировании РПЖ, рецидива и низкой выживаемости в группе больных после радикальной простатэктомии (РПЭ) [20]. В ряде исследований опубликованы данные, касающиеся прогностической значимости Ki67 для биохимического рецидива, развития метастазов после РПЭ и лучевой терапии [21].

Белки семейства Bcl-2 являются ключевыми регуляторами механизма апоптоза, включающими как проапоптотические, так и антиапоптотические протеины [22]. Основные белки Bcl-2 семейства были идентифицированы в качестве определяющего онкогена при фолликулярной лимфоме. Экспрессия Bcl-2 блокирует апоптоз, в частности набухание цитоплазматической мембраны, конденсацию ядра и расщепление ДНК. Изменения в экспрессии Bcl-2 белков отмечаются при многих злокачественных новообразованиях, в том числе и при раке предстательной железы. Повышенная экспрессия Bcl-2 в сочетании с низким уровнем экспрессии Е-кадгерина является независимым фактором прогноза биохимического рецидива у пациентов с РПЖ pT2 стадией [23]. Гиперэкспрессия Bcl-2 коррелирует как с высоким индексом опухоли по шкале Глисона, так и с коротким безрецидивным (биохимическим) периодом у пациентов после химической кастрации [24].

E-cadherin (ECAD), являясь главным медиатором межклеточной адгезии, соединяет и тем самым обеспечивает связь между соседними здоровыми клетками и окружающим межклеточным матриксом. Процесс программируемой гибели клетки, наступившей в результате утраты связи с внеклеточным матриксом и соседними клетками, называется «anoikis» [25]. Потеря способности Е-кадгерина регулировать эпителиально-мезенхимальный переход обусловливает способность клеток РПЖ уклоняться от «anoikis» и успешно осуществлять инвазию и развитие метастазов. По результатам многих исследований утрата экспрессии ECAD является предиктором развития метастазов и высокой способностью к инвазии РПЖ [26].

Ранний антиген рака предстательной железы (EPCA) – ядерный матричный протеин, ассоциированный с альтерацией ядра при раннем развитии РПЖ, впервые был выделен из ткани предстательной железы крыс. Являясь жизненно важным компонентом ядерного матрикса, данный белок способен задавать форму и организацию ядра. Корреляция между изменениями в ядерной матрице и ядерным полиморфизмом отражается при РПЖ [27]. EPCA был найден и при фоновых процессах, предшествующих РПЖ, в частности интраэпителиальной неоплазии предстательной железы и пролиферативной воспалительной атрофии

[28]. Кроме того, продукция белка наблюдалась у мужчин с неизмененной структурой предстательной железы, но в последующем развившимся РПЖ [29]. Сывороточный уровень EPCA-2 имеет высокую чувствительность в диагностике рака предстательной железы и может использоваться для дифференцировки первично-локализованного рака от метастатического поражения железы [30]. Некоторые исследователи предполагают возможное наличие связи EPCA с ранними этапами канцерогенеза, так как взаимосвязь между EPCA и стадией процесса, градацией Глисона после РПЭ отсутствует [27]. Таким образом, EPCA способен выступать в качестве раннего маркера развития РПЖ, но требует дальнейшего изучения.

Антиген стволовых клеток предстательной железы (PSCA) – мембранный гликопротеин, экспрессирующийся в ткани простаты. Несмотря на то, что экспрессия PSCA активируется в большинстве вариантов РПЖ, биологическая роль остается не совсем ясной [31]. Установлена взаимосвязь между высоким риском развития биохимического рецидива РПЖ и сверхэкспрессией PSCA [32]. Экспрессия PSCA коррелирует со шкалой Глисона, инвазией в семенные пузырьки и капсулу при РПЖ [33].

Аlpha-methyl CoA racemase (AMACR) является митохондриальным и пероксомальным ферментом, участвующим в β-окислении разветвленных цепей жирных кислот и их биосинтезе [34]. Согласно литературным данным, максимальная интенсивность экспрессии AMACR отмечается при РПЖ, что делает его применимым в качестве биомаркера. Сочетание экспрессии AMACR с маркерами р63 и высокомолекулярным цитокератином может значительно увеличить точность морфологической диагностики и позволит избежать повторных биопсий [13]. Интерпретация результатов окрашивания с применением AMACR требует определенного опыта морфолога, так как его экспрессия может быть неоднородной [35]. Тем не менее повышение диагностической ценности в случаях клинически локализованного и метастатического РПЖ стало возможным благодаря сочетанию AMACR и сывороточного ПСА [36]. Имеются данные о том, что сверхэкспрессия данного белка может выступать в качестве прогностического маркера метастазирования и биохимического рецидива [37].

Другим прогностическим маркером рака предстательной железы может выступить фермент поли-(АДФ-рибоза)-полимераза (PARP-1), отвечающий за репарацию ДНК при ее повреждении. Данный энзим катализирует присоединение АДФ-рибозы от молекулы НАД к поврежденной ДНК. Повышенная экспрессия PARP-1 в опухолевых клетках ведет к увеличению их устойчивости при терапии рака простаты [38]. Также рассматривается возможность участия PARP-1 в транскрипции при синтезе различных белков, участвующих в прогрессировании опухолевого процесса [39]. Инги- бирование фермента PARP-1 ведет к уменьшению прогрессирования рака предстательной железы, особенно у пациентов с мутацией гена BRCA. При применении ингибиторов наблюдается повышение цитотоксического действия от ионизирующего излучения [40].

Молекулярно-генетические и эпигенетические маркеры

Гены слияния TMPRSS2-ERG. TMPRSS2 - является андроген-регулируемой трансмембранной серинпротеазой II типа, экспрессирующейся в предстательной железе. Слияние между TMPRSS2 и генами семейства транскрипционных факторов ERG и ETV1 , регулирующих экспрессию генов, участвующих в процессах роста, дифференцировки, трансформации клеток, обнаруживается при раке предстательной железы [41]. Прогрессирование опухолевого процесса идет путем утраты промотора аллели TMPRSS2 с присоединением его к одной из аллелей ERG, в результате чего происходит сверхэкспрессия членов семейства транскрипции ETS в раковых клетках и прогрессирование опухоли [42]. Впервые перестановка между генами TMPRSS2 и ERG/ETV1 была обнаружена при онкогематологических заболеваниях [16]. Позже было установлено, что TMPRSS2-ERG – наиболее часто перестраиваемые гены слияния при РПЖ [43]. Показано, что данное слияние генов происходит у 42 % пациентов с раком предстательной железы, у 20 % больных с интраэпителиальной неоплазией и почти не наблюдается при доброкачественной гиперплазии предстательной железы. У пациентов с позитивным слиянием TMPRSS2-ERG число летальных случаев увеличивалось в 2,7 раза, по сравнению с пациентами без слияния генов [44]. Имеются данные, касающиеся прогностической роли слияния генов в отношении биохимического рецидива [45].

RASSF1 – ген-супрессор опухоли, кодирует белки RASSF1A и RASSF1C. Данные белки связываются с микротрубочками клеток и защищают их от дестабилизации, а также контролируют клеточный цикл и митотическое деление. При гиперметилировании промотора гена RASSF1 теряется его супрессивная функция [46]. Было показано, что чем больше метилирование промотора гена, тем агрессивнее злокачественная опухоль. Обнаружено, что процесс метилирования данного гена значимо выше в карциномах с суммой баллов по шкале Глисона 7–10 в сравнении с более дифференцированными опухолями (4–6 баллов по шкале Глисона) [47]. Метилирование гена происходит также и при доброкачественной гиперплазии железы. По литературным данным, в карциноме это наблюдается в 75 %, в ДГПЖ – в 20 % случаев. Повысить экспрессию гена можно, используя деметилирующие агенты – ингибиторы ДНК-метилтрансферазы, такие как 5-aza-dC и трихостатин А (TSA) [48]. Определение наличия метилирования гена RASSF1 может быть использовано в клинической практике при раннем выявлении рака предстательной железы и в оценке потенциального прогрессирования опухолевого процесса у пациентов с РПЖ [47].

PBOV1 – prostate and breast cancer overexpressed 1 (UROC28) – белок-кодирующий ген. Впервые был описан G. An et al., которые обнаружили его гиперэкспрессию при раке предстательной железы, молочной железы и мочевого пузыря. Указанный ген возник de novo из некодируемой части генома в процессе серий сдвига и мутаций стоп-кодонов [49]. В исследовании T. Pan et al. получены данные о повышенной экспрессии этого гена в клетках рака простаты и в метастазах, в то время как в нормальной ткани железы и при ДГПЖ гиперэкспрессия не обнаруживалась. Доказано, что этот ген является онкогеном, способствует пролиферации клеток путем подавления ингибиторов клеточного цикла P21 и P27 и увеличения уровня циклина D 1 [50]. Экспрессия гена PBOV1 регулируется андрогенами через факторы транскрипции FOXA-1 и FOXA-2. Также возможна активация экспрессии гена через сигнальный путь «Hedgehog signaling», и уровень PBOV1 коррелирует с уровнем белка sonic hedgehog – протеин, кодируется геном SHH и участвует в органогенезе у эмбриона, контролирует деление стволовых клеток у взрослых и играет роль в развитии некоторых видов рака. Фактор FOXA2 является посредником в сигнальном пути hedgehog активации гена PBOV1 [51].

PRAC1 (prostate cancer susceptibility candidate 1) – ген, экспрессирующийся в ткани предстательной железы, толстой и прямой кишки, мочевого пузыря. В исследовании G. Lenka et al. изучалась экспрессия гена при ДГПЖ и при раке простаты в зависимости от степени злокачественности карциномы. Наибольшие показатели экспрессии наблюдались в тканях доброкачественной гиперплазии предстательной железы, меньшие – при карциноме. Уровень экспрессии PRAC1 был выше в высокодифференцированных опухолях в сравнении с новообразованиями, имеющими большую сумму баллов по шкале Глисона [52]. Известно, что регуляция транскрипции данного гена идет андрогеннезависимым путем, несмотря на то, что ген наиболее активен в андрогенчувствительных тканях. Предполагается, что экспрессия уменьшается вследствие метилирования гена PRAC1. После применения Децитабина (5-aza-CdR) существенно повысилась экспрессия гена PRAC1. Эти результаты говорят о несомненной роли гена в патогенезе РПЖ, поэтому требуется его дальнейшее изучение в качестве прогностического маркера рака простаты [52].

HOXB13 - ген, кодирующий протеин, связывающийся с рецептором андрогена и выступающий в роли фактора транскрипции, а также непосред- ственно являющийся модулятором транскрипции как андрогензависимых, так и андрогеннезависи-мых участков генома. Наличие мутации в аллеле G84E гена HOXB13, которая имеется у 0,1–0,6 % европейского населения, связывают с повышенным риском и наследственным механизмом раннего развития РПЖ [53]. В исследовании C.V. Zabalza et al. было изучено 12 400 образцов тканей рака простаты на наличие гиперэкспрессии HOXB13, иммуногистохимически определялось усиленное окрашивание в 29,3 % и слабое в 22,3 %, остальные образцы не окрашивались [54]. Авторами показано, что имеется корреляция степени экспрессии HOXB13 с активностью андрогенных рецепторов, в то же время комплекс HOXB13/AR отрицательно регулирует уровень ПСА; высокий уровень ПСА объясняется его андрогеннезависимым путем регуляции через сигнальный путь MAPK. Комплекс HOXB13/AR также увеличивает слияние генов TMPRSS2 и ERG. Однако показано, что при мутации аллеля G84E, наоборот, происходит снижение экспрессии ERG, что связано с нарушением андрогенной стимуляции. Также гиперэкспрессия HOXB13 и ERG коррелирует с наличием делеции гена PTEN. Таким образом, ген HOXB13 может являться независимым прогностическим маркером при раке предстательной железы

Ген фосфатазы и гомолога тензина ( PTEN ) кодирует и экспрессирует белок опухолевой супрессии. Обладая каталитической активностью, белок PTEN отщепляет 3’-фосфат от фосфатидилинозитол-3-фосфата (PIP3) и преобразовывает его в фосфатидилинозитол-2-фосфат (PIP2) и таким образом инактивирует фосфатидил инозитол-3-киназный путь (PI3K) [55]. Инактивация PI3K приводит к торможению дальнейшей передачи сигнала к мишеням, обладающим антиапоптотической функцией и регуляцией пролиферативной и миграционной активности клеток [56]. В связи с регуляцией передачи клеточного сигнала потеря экспрессии PTEN приводит к чрезмерной активации протеин-киназы В, имеющей связь с неконтролируемой пролиферацией клеток, торможением апоптоза и усилением ангиогенеза