Молекулярно-генетические маркеры опухолевого ответа при неоадъювантной химиолучевой терапии рака прямой кишки

Рак прямой кишки (РПК) относится к наиболее часто встречающимся опухолям. В мире ежегодно регистрируется от 800 тыс. до 1 млн случаев РПК и более 400 тыс. смертей. При этом на страны Северной Америки, Европы и Австралию приходятся наиболее высокие показатели заболеваемости [1, 2]. В структуре онкологической заболеваемости Российской Федерации РПК занимает 6-е место среди мужчин (5,2 %) и 7-е место среди женщин (4,7 %). Последнее десятилетие (2003–13 гг.) характеризуется подъемом заболеваемости раком прямой кишки в нашей стране на 17,90 % и смертности на 2,28 % [3].

Стандартом лечения РПК во многих странах остается комбинированный метод, включающий лучевое воздействие, химиотерапию и оперативное вмешательство. Попытки ограничиться лишь одной операцией сопровождаются частыми местными рецидивами [4]. Лучевое воздействие на хорошо оксигенированные зоны роста злокачественных клеток ведет к изменению биологических свойств опухоли и тем самым способствует уменьшению её объема. Следствием облучения является снижение пролиферативной активности атипичных клеток и способности к лимфогенной и гематогенной диссеминации [5, 6]. Повышению эффективности неоадъювантной лучевой терапии (НАЛТ) способствует предшествующая химиотерапия, усили- вающая радиосенсибилизацию опухолевых клеток [7, 8]. Неоадъювантная химиолучевая терапия (НАХЛТ) сопровождается изменением T/N статуса за счет уменьшения размеров первичной опухоли и глубины ее инвазии, вплоть до полной регрессии первичного очага, а также уменьшением числа пораженных регионарных лимфатических узлов [9].

Комплекс альтеративно-деструктивных изменений в опухолевой ткани, развивающихся под влиянием противоопухолевой терапии, именуется в литературе опухолевым ответом. Клиническая оценка опухолевого ответа проводится при помощи лучевых методов исследования. Однако наличие опухолевых элементов в операционном материале после описываемого полного ответа [10] не позволяет в полной мере относить его к достоверным прогностическим параметрам. Данное обстоятельство требует поиска дополнительных параметров как морфологических, так и молекулярно-генетических, предсказывающих чувствительность РПК к планируемой химиолу-чевой терапии (ХЛТ).

Регуляция пролиферативной активности, клеточного цикла и апоптоза при неоадъювантной химиолучевой терапии Пролиферация опухолевых клеток характерна для многих злокачественных новообразований.

Маркерами, наиболее ярко отражающими процесс пролиферации, являются Кi67 и PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen). Являясь ядерными антигенами, они экспрессируются во всех фазах клеточного цикла, за исключением G0 фазы [11]. Несмотря на то, что в большинстве работ корреляция между экспрессией маркеров пролиферации и эффектами от проводимой терапии отсутствует, имеются сведения, касающиеся прогностической значимости маркеров пролиферации в отношении НАХЛТ. Так, отмечена связь регрессии небольших опухолевых образований и уменьшения Т-стадии в опухолях с высокой экспрессией Кi67 и PCNA [12]. В другом исследовании авторы связывают низкую экспрессию Кi-67 с регрессией РПК в ответ на НАХЛТ [13].

Cyclooxygenase-2 (СОХ-2) – ключевой фермент метаболизма арахидоновой кислоты – участвует в канцерогенезе, стимулирует пролиферацию опухолевых клеток, повышает их выживаемость, инвазию, активирует ангиогенез и тем самым способствует прогрессированию злокачественного процесса [14]. Уровень экспрессии СОХ 2 перед проводимой химиолучевой терапией, по мнению некоторых исследователей, не представляет прогностической значимости [15]. Однако E. Shinto et al., оценивая степень фиброза после ХЛТ, пришли к заключению, что предварительная сверхэкспрессия СОХ 2 является маркером радиорезистентности РПК [16]. Сочетание сверхэкспрессии СОХ 2 и VEGF после адъювантной лучевой терапии коррелирует со снижением частоты отдаленных метастазов [17]. Таким образом, прогностическая значимость СОХ-2 в отношении ответа на проводимую комбинированную терапию остается не совсем изученной.

р53, как наиболее изученный фактор транскрипции, участвует в регуляции клеточного цикла и является супрессором опухолевого роста. В результате мутаций в гене р53 поврежденная клетка перестает быть уязвимой к действию сигналов, индуцирующих апоптоз, и тем самым приобретает свойство неконтролируемой пролиферации [18]. Было показано, что экспрессия р53 отражает чувствительность к химиолучевой терапии. Так, экспрессия мутантного типа гена р53 в злокачественных клетках повышает устойчивость к повреждению ДНК под воздействием радиации и химиотерапии, что обусловлено его накоплением [19]. В другом исследовании корреляции между экспрессией р53 и опухолевым ответом после НАХЛТ установить не удалось [20].

р21 представляет собой циклинзависимую киназу, участвующую в активации клеточного цикла, а именно, в переходе клетки из G1 в S фазу [21]. Регуляция активности р21 осуществляется фактором опухолевой супрессии р53. Повреждение ДНК сопровождается активацией р21, что приводит к остановке клеточного цикла и происходит неза- висимо от р53 [22]. Установлена положительная корреляция между экспрессией р21 и ответом опухоли на лечение. Так, в опухолях с положительной экспрессией р21 перед проводимой ХЛТ наблюдался значительный опухолевый ответ. Однако сохранение экспрессии р21 на протяжении 4–6 нед после химиолучевого воздействия имело неблагоприятное влияние на выживаемость больных [23]. Также было отмечено отсутствие лечебного эффекта от НАХЛТ в случае сверхэкспрессии р21 на диагностическом этапе [24].

Значение эпидермального, сосудистого факторов роста и факторов роста фибробластов в предсказании чувствительности к НАХЛТ

Большинству опухолей свойственны процессы дифференцировки, пролиферации, миграции ангиогенеза, апоптоза, во многом зависящие от выработки ростовых факторов и их рецепторов. Таковыми являются рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) и сосудистый эндотелиальный фактор (VEGF), экспрессия которых является фактором прогрессии и химиорадиорезистентности при многих злокачественных опухолях. Рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) представляет собой тирозинкиназный рецептор, принадлежащий к семейству ErbB. EGFR состоит из внеклеточного домена, одной трансмембранной области и цитоплазматического киназного домена. Связываясь с одним из лигандов (EGF, HB, TGFα-EGF и др.), EGFR образует димер и специфическое тирозиновое окончание для передачи сигнала через активацию ряда сигнальных путей, обусловливающих механизм прогрессирования процесса [25, 26]. R. Wollman et al. установили in vitro повышение экспрессии EGFR в раковых клетках в ответ на облучение, а добавление сосудистого фактора роста (VEGF) сопровождается развитием радиорезистентности [27]. Предоперационное облучение с приемом капецитабина при РПК сопровождается уменьшением Т-стадии и сверхэкспрессией EGFR [28]. В случае выраженной регрессии опухоли в ответ на НАХЛТ отмечается сверхэкспрессия гена эпидермального фактора роста EGFR [29]. Показана зависимость между клинической стадией и уровнем экспрессии EGFR. По мере увеличения глубины инвазии опухоли экспрессия EGFR возрастает. Кроме того, этой же группой исследователей было отмечено, что безрецидивная выживаемость пациентов с позитивной экспрессией EGFR меньше, чем у пациентов с негативным статусом EGFR при НАЛТ [30].

Семейство факторов роста фибробластов (FGF) состоит из 18 лигандов, оказывающих свое действие посредством трансмембранных тирозинкиназных рецепторов, в том числе через рецепторы фактора роста фибробластов FGFR 1, FGFR 2, FGFR 3 и FGFR 4. FGF и FGFR контро- лируют множество клеточных процессов, включая пролиферацию, дифференцировку, выживание и подвижность. Было показано, что система FGF/ FGFR восприимчива к аберрации в опухолевых клетках, отсутствию регуляции FGFR сигнального пути, что играет важную роль при многих видах злокачественных новообразований [31]. Мутация и амплификация, а также сверхэкспрессия FGFR 1, FGFR 2, FGFR 3 и FGFR 4 встречаются при злокачественном процессе многих органов и систем. Аберрации FGFR сигнального пути были отмечены и при РПК, однако прогностическая значимость в отношении опухолевого ответа при комбинированном лечении остается не совсем ясной. Установлено, что сверхэкспрессия FGFR2 наблюдалась в опухолях с плохим ответом на ХЛТ [32]. Позже C.F. Li et al. получили аналогичные результаты. Кроме того, они отметили, что возрастание сверхэкспрессии FGFR2 наблюдается по мере диссеминации опухолевого процесса, в том числе и при наличии метастазов, и в случае низкой выживаемости пациентов [33].

Показатели эпителиально-мезенхимального перехода и межклеточной адгезии при НАХЛТ рака прямой кишки

Помимо регуляции транскрипции, β-катенин является структурным адаптером, связывающим кадгерины цитоскелета актина, и таким образом влияет на межклеточную адгезию. Е-кадгерин – регулятор межклеточной адгезии, и утрата его экспрессии связана с прогрессированием опухолевого процесса [34]. Показана корреляция между уровнем первичной экспрессии β-катенина и опухолевым ответом при местнораспространенном РПК. Так, опухолевый ответ в случае НАХЛТ был значительно выше при низкой экспрессии β-катенина перед проводимым лечением [35]. Ядерная экспрессия β-катенина в сочетании с низкой экспрессией Е-кадгерина связана с отсутствием эффекта на ХЛТ [36]. В случае НАЛТ зоны роста аденокарциномы прямой кишки отмечена сверхэкспрессия β-катенина. Результаты данного исследования привели к заключению о том, что повышенная экспрессия β-катенина может свидетельствовать о радиорезистентности [37]. J. Millan et al. получили аналогичные результаты, подтверждающие прогностическое значение сверхэкспрессии β-катенина в отношении радиорезистентности опухолевых клеток [38].

Прогностическая значимость тимидилатсинтетазы (TS) в ответе на химиотерапию 5-фторурацилом и радиорезистентность

Тимидилатсинтетаза является одним из ключевых ферментов в синтезе ДНК. Она участвует в синтезе пиримидиновых оснований путем образования дузоксиуридинтрифосфата из ди- зоксиуридинмонофосфата. Цитотоксический и радиосенсибилизирующий эффект 5-фторурацила обусловлен ингибирующим влиянием на данный фермент [39]. Отсутствие опухолевого ответа на предоперационное облучение при приеме химиопрепаратов (целекоксиб, капецитабин) сопровождается сверхэкспрессией TS [40]. Было показано, что при преобладании ∗3/∗3 генотипа TS наблюдается более выраженный лечебный патоморфоз РПК после НАХЛТ [41]. Отмечено, что отсутствие ответа на НАХЛТ (5-фторурацилом) наблюдается в случае сверхэкспрессии TS в первичных биоптатах [42]. Кроме того, полиморфизм промоторной области гена TS и связанная с ним сверхэкспрессия TS способны предсказать выраженный опухолевый ответ на НАХТ 5-фторурацилом [43].

Хемокины и хемокиновые рецепторы

Хемокины – хемотаксические цитокины, регулирующие миграцию клеток, экспрессирующих определенные рецепторы. Эффекты хемокинов реализуются путем их взаимодействия с G белком трансмембранных рецепторов, называемых цито-киновыми рецепторами. Помимо регуляции клеток иммунной системы, цитокины и цитокиновые рецепторы играют роль в инициации, прогрессировании опухолевого роста, а также в метастазировании [44]. Прогностически неблагоприятными при РПК являются CXCR4 и CXCR3 хемокиновые рецепторы [35]. Специфичным лигандом для CXCR4 рецептора является CXCL12 (stromal cell-derived factor-1, SDF-1), взаимодействие между которыми является одним из основных механизмов метастазирования [45]. Сверхэкспрессия CXCR4, CXCL12 рецепторов при распространенных формах РПК коррелирует с развитием рецидива в отдаленном периоде, а также с низкой выживаемостью [46]. Однако экспрессия микроРНК другого хемокинового рецептора CXCL10 связана с высокой чувствительностью к НАХЛТ и выраженным опухолевым ответом [47]. Анализ некоторых прогностических параметров (пол, возраст, Т-стадия, N-статус, экспрессия CXCR4 и CXCR7) позволяет предсказать исход проводимого лечения. Так, высокий уровень экспрессии CXCR4 и наличие региональных метастазов наиболее максимально определяют неблагоприятный прогноз в отношении безрецидивной выживаемости после комбинированной терапии. Определение результата экспрессии CXCR4, CXCL7, CXCL12 также позволяет предсказать выживаемость больных после терапии [48].

Микросателитная нестабильность (MSI)

Роль KRAS мутации в чувствительности к НАХЛТ

Мембранный белок Ras осуществляет регуляцию сигнальных путей, таких как Raf/MAPK и PI3K/Akt [54]. Равновесие между активацией и дезактивацией Ras регулирует связь сигналов, посылаемых тирозинкиназными рецепторами мембраны клетки к эффекторным молекулам цитоплазмы и ядра. Мутации в гене KRAS нарушают данный баланс. Мутации KRAS являются ранним шагом в процессе канцерогенеза и определяются в 40 % случаев КРР. Следствием мутации гена является отсутствие зависимости белка Ras от сигналов, передаваемых тирозинкиназными ре