Молекулярно-генетические механизмы сигнального каскада RAS-RAF-MEK-ERK, связанные с развитием опухолевого процесса и назначением таргетных препаратов при колоректальном раке
Автор: Тороповский А.Н., Павлова О.Н., Викторов Д.А., Никитин А.Г.
Журнал: Вестник медицинского института "РЕАВИЗ": реабилитация, врач и здоровье @vestnik-reaviz
Рубрика: Морфология. Патология
Статья в выпуске: 4 (52), 2021 года.
Бесплатный доступ
Колоректальный рак занимает одну из лидирующих позиций в мире в структуре онкологической заболеваемости. Процессы жизнедеятельности раковых клеток во многом зависят от продукции ростовых факторов и их рецепторов. Одним из таковых является эпидермальный фактор роста (EGFR), представляющий собой тирозин-киназный рецептор мембран клеток. В норме связывание лигандов EGFR и трансформирующего фактора роста альфа (TGFα) индуцирует активацию рецепторов, что запускает ERK и PI3K сигнальные пути, контролирующие клеточную пролиферацию, миграцию, инвазию и множество других процессов. Установлено, что в 80 % случаев колоректальный рак возникает в результате гиперэкспрессии EGFR, которая приводит к усиленному росту и делению клеток опухоли вследствие гиперактивации RAS-RAF-MEK-ERK сигнального каскада. Каскад RAS-RAF-MEK-ERK является путем, который регулирует клеточную пролиферацию, клеточный цикл и миграцию клетки. При развитии рака у человека мутации семейства RAS/RAF наиболее часто являются причиной нарушения регуляции трансдукции сигнала через этот путь. Согласно современным данным около трети всех злокачественных новообразований ассоциированы с мутациями в генах семейства RAS, которые включают в себя HRAS, KRAS, NRAS, RRAS и другие гомологичные белки. Белки семейства RAS принимают участие в активации сигнальных путей тирозин-киназы, что приводит к мутации генов. Этот процесс определяет пролиферативную активность, способность к дифференцировке, метастазирование, уход от апоптоза, индукцию ангиогенеза. Постоянная активация RAS ведет к злокачественному перерождению клеток. Таким образом, экспрессия и мутация гена EGFR связаны с различными вариантами прогрессирования опухоли и неблагоприятным прогнозом при злокачественных новообразованиях различных локализаций. За последние десятилетия достигнуты значительные успехи в лечении метастатического колоректального рака. Однако расширение спектра эффективных противоопухолевых препаратов формирует и ряд сложностей при выборе оптимальных схем лекарственной терапии у пациентов с метастазами колоректального рака.
Колоректальный рак, рак толстой и прямой кишки, метастазированный колоректальный рак, egfr, h-ras, kras, nras, r-ras, ras-raf-mek-erk сигнальный каскад
Короткий адрес: https://sciup.org/143177460
IDR: 143177460 | DOI: 10.20340/vmi-rvz.2021.4.MORPH.3
Список литературы Молекулярно-генетические механизмы сигнального каскада RAS-RAF-MEK-ERK, связанные с развитием опухолевого процесса и назначением таргетных препаратов при колоректальном раке
- Zemlyanoy VP, Trofimova TN, Nepomniachtchi SL, Dementieva TV. Practical Oncology. 2005;6(2):71-81.
- Gorbunova V.A. Research data for CRAS- and RAS-unmutated (wild) type of colorectal cancer. Oncological coloproctology. 2015;1:26-35.
- Davydov M.I., Aksel E.M. Statistics of malignant neoplasms in Russia and the CIS countries in 2012. Vestnik RONC im. N.N. Blokhina = Bulletin of N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center 2014. (In Russ).
- Pospekhova N.I., Shubin V.P., Tsukanov A.S., Frolov S.A., Shelygin Yu.A. Molecular genetic markers in on-cocoloproctology: assistance in diagnosis, prognosis, treatment. Clinical laboratory diagnostics. 2014;9:46-47. (In Russ).
- Starinsky V.V., Petrova G.V., Chissov V.I. The incidence of malignant neoplasms in the population of Russia in 2000. Ros OnkolZhurn. 2002;3:39-44. (In Russ).
- Pasevich D.M., Sushkov S.A., Semenov V.M. Molecular genetic aspects of malignant neoplasms of the colon. News of surgery. 2016;24(2):184-192.
- Brovkina O.I., Gordiev M.G., Khodyrev D.S., Nikitin A.G., Averyanov A.V. Use of aberrantly methylated SEPT9 and VIM genes for clinical diagnosis of colorectal cancer Clinical practice No. 4, 2016.
- Schneider K.U., Dietrich D., Fleischhacker M. et al. Correlation of SHOX2 Gene Amplification and DNA Meth-ylation in Lung Cancer Tumors. BMC Cancer. 2011 Mar 22;11:102. https://doi.org/10.1186/1471-2407-11-102.
- Mikeska T., Craig J.M. DNA Methylation Biomarkers: Cancer and Beyond. Genes. 2014;5:821 -864.
- Porebska I., Harlozinska A., Bojarowski T. Expression of the tyrosine kinase activity growth factor receptors (EGFR., ERB B2., ERB B3) in colorectal adenocarcinomas and adenomas. Tumour Biol. 2000;21(2):105-115.
- Chulze, W.X., Deng, L., Mann, M. Phosphotyrosine interactome of the ErbB-receptor kinase family. Molecular systems biology. 2005;1 (1):2005-2008.
- Zarich, N., Oliva, J.L., Martínez, N., Jorge, R., Ballester, A., Gutiérrez-Eisman, S., García-Vargas, S., Rojas, J.M. Grb2 is a negative modulator of the intrinsic Ras-GEF activity of hSos1. Molecular Biology of the Cell. 2006;17(8):3591-3597.
- Avruch, J., Khokhlatchev, A., Kyriakis, J.M., Luo, Z., Tzivion, G., Vavvas, D., Zhang, X.F. Ras activation of the Raf kinase: tyrosine kinase recruitment of the MAP kinase cascade. Recent Progress in Hormone Research. 2001;56(1):127-155.
- Fraser, J.S. van den Bedem, H., Samelson, AJ, Lang, PT, Holton, JM, Echols, N., Alber, T. Accessing protein conformational ensembles using room-temperature X-ray crystallography. Proc Natl Acad Sci US A. 2011;108(39):16247-16252.
- Frech, M., Darden, TA, Pedersen, LG, Foley, CK, Charifson, PS, An-derson, MW, Wittinghofer, A. Role of glutamine-61 in the hydrolysis of GTP by p21H-ras: an experimental and theoretical study. Biochemistry. 1994;33(11):3237-3244.
- Ghosh, A., Praefcke, G.J., Renault, L., Wittinghofer, A., Herrmann, C. How guanylate-binding proteins achieve assembly-stimulated processive cleavage of GTP to GMP. Nat Cell Biol. 2006;440(7080):101-104.
- Goitre, L., Trapani, E., Trabalzini, L., Retta, S.F. The Ras superfamily of small GTPases: the unlocked secrets. Methods Mol Biol. 2014;1120:1-18.
- Stolze, B., Reinhart, S., Bulllinger, L., Frohling, S., Scholl, C. Comparative analysis of KRAS codon 12, 13, 18, 61, and 117 mutations using human MCF10A iso-genic cell lines. Sci Rep. 2015;5:8535.
- Cutler, R.E. Jr, Stephens, R.M., Saracino, M.R., Morrison, D.K. Autoregu-lation of the Raf-1 serine / threonine kinase. PNAS. 1998;95(16):9214-9219.
- Hanks, S.K., Hunter, T. Protein kinases 6. The eukaryotic protein kinase superfamily: kinase (catalytic) domain structure and classification. FASEB J. 1995;9(8):576-596.
- Wan, PT, Garnett, MJ, Roe, SM, Lee, S., Niculescu-Duvaz, D., Good, VM, Jones, CM, Marshall, CJ, Springer, CJ, Barford, D., Marais, R Cancer Ge-nome Project. Mechanism of activation of the RAF-ERK signaling pathway by onco-genic mutations of B-RAF. Cell. 2004;116(6):855-867.
- Downward, J., Parker, P., Waterfield, M.D. Autophosphorylation sites on the epidermal growth factor receptor. Nature. 1984;311:483-485.
- Coffey, R.J. Jr, Goustin, A.S., Soderquist, A.M., Shipley, G.D., Wolfshohl, J., Carpenter, G., Moses, H.L. Transforming growth factor alpha and beta expression in human colon cancer lines: implications for an auto-crine model. Cancer. 1987;47:4590-4594.
- Carpenter, G., Cohen, S. Epidermal growth factor. J Biol Chem. 1990;265:7709-7712.
- Messa C., Russo F., Caruso M.G., Di Leo A. EGF, TGF-a, and EGFR in human colorectal adenocarcinoma. Acta Oncol. 1998;37:285-289.
- Grant, S., Qiao, L., Dent, P. Roles of erbB family receptor tyrosine kinases, and downstream signaling pathways, in the control of cell growth and survival. Front Biosci. 2002;7:376-389.
- Smal M.P., Rolevich A.I., Nabebina T.I., Krasny S.A., Goncharova R.I. Opposite associations of HRAS and KRAS gene mutations with clinical parameters of bladder cancer. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2015;19(5):638-646.
- Yan Z., Chen M., Perucho M., Friedman E. Oncogenic Ki-ras but not oncogenic Ha-ras blocks integrin be-ta1-chain maturation in colon epithelial cells. Biol. Chem. 1997;272(49):30928-30936. https://doi.org/10.1074/jbc.272.49.30928
- Castellano E, Santos E. Functional specificity of Ras isoforms: sosimilar but so different. Genes Cancer. 2011;2(3):216-231. https://doi.org/10.1177/194760191140808
- Malumbres M., Barbacid M. RAS oncogenes: the first 30 years. Nat. Rev. Cancer. 2003;3(6):459-465. https://doi.org/10.1038 / nrc1097
- Pollard C., Smith S.C., Theodorescu D. Molecular genesis of non-mus cle-invasive urothelial carcinoma (NMIUC). Expert. Rev. Mol. Med. 2010;12:e10. https://doi.org/10/1017/S1462399410001407
- Forbes SA, Beare D., Gunasekaran P., Leung K., Bindal N., Boutse lakis H., Ding M., Bamford S., Cole C., Ward S., Kok CY, Jia M., De T ., Teague JW, Stratton MR, McDermott U., Campbell PJ COSMIC: exploring the world's knowledge of somatic mutations in human cancer Nuc. Acids Res. 2015;43:D805-811. https://doi.org/10.1093/nar/gku1075
- Linardou H., Briasoulis E., Dahabreh I. J., et al. All about KRAS for clinical oncology practice: gene profile, clinical implications and laboratory recommendations for somatic mutational testing in colorectal cancer. Cancer Treat. Rev. 2011;37:221-233.
- Ying H.-Q., Wang F., He B.-S., et al. The involvement of Kras gene 3'-UTR polymorphisms in risk of cancer and influence on patient response to anti-EGFR therapy in metastatic colorectal cancer: a metaanalysis. On-coTargets Ther. 2014;7:1487-1496.
- Haigis K. M., Kendall K. R., Wang Y. et al. Differential effects of oncogenic K-Ras and N-Ras on proliferation, differentiation and tumor progression in the colon. Nat Genet. 2008;40:600-8.
- De Roock W., Claes B., Bernasconi D. et al. Effects of KRAS, BRAF, NRAS and PIK3CA mutations on the efficacy of cetuximab plus chemotherapy in chemotherapy-refractory metastatic colorectal cancer: a retrospective consortium analysis. Lancet Oncol. 2010;11:753-62.
- Seymour M.T., Brown S.R., Richman S. et al. Addition of panitumumab to irinotecan: results of PICCOLO, a randomized controlled trial in advanced colorectal cancer (aCRC). J Clin Oncol. 2011 ;29 (Suppl.) [Abstract 3523].
- Oliner K., Peeters M., Siena S. et al. Evaluation of the gene mutations beyond KRAS as predictive bi-omarkers or response to panitumumab in a randomized, phase III monotherapy study of metastatic colorectal cancer (mCRC). J Clin Oncol. 2011;29 (Suppl.) [Abstract 3530].
- Gervas P.A., Litvyakov N.V., Popova N.O. et al. Cherdyntseva Problems and prospects of improving molecular genetic diagnostics for the appointment of targeted drugs in oncology. Siberian Journal of Oncology. 2014;2(62):46-55.
- Protsenko S.A. Targeted therapy for melanoma, gastrointestinal stromal tumors, protuberance dermatofibro-sarcoma. Practical Oncology. 2010;11(3):162-170.
- Jean G.W., Shah S.R. Epidermal growth factor receptor monoclonal antibodies for the treatment of metastatic colorectal cancer. Pharmacotherapy. 2008;28(6):742-754. https://doi.org/10.1592/ phco.28.6.742
- Lièvre A., Bachet JB, Le Corre D. et al. KRAS mutation status is predictive of response to cetuximab therapy in colorectal cancer. Cancer Res. 2006;66(8):3992-3995.
- Van Krieken JH, Jung A., Kirchner T. et al. KRAS mutation testing for predicting response to anti-EGFR therapy for colorectal carcinoma: proposal for an European quality assurance program. Virchows Arch. 2008;453(5):417-431. https://doi.org/10.1007/s00428-008-0665-y
- Kit O.I., Vodolazhsky D.I., Dvadnenko K.V. et al. Frequency of mutations in the KRAS gene in various clinical groups of patients with colorectal cancer in the south of Russia. Medical genetics. 2014;12(150):35-41.
- Mazurenko N.N., Gagarin I.M., Tsyganova I.V. et al. Frequency and spectrum of KRAS mutations in metastatic colorectal cancer. Problems of Oncology. 2013;59(6):751-755.
- Shubin V.P., Pospekhova N.I., Tsukanov A.S. et al. Frequency and spectrum of mutations in the KRAS gene in colon cancer of different localization and cancer of the anal canal. Medical Genetics. 2014;5(143):31-35.
- Yanus GA, Belyaeva AV, Ivantsov AO et al. Pattern of clinically relevant mutations in consecutive series of Russian colorectal cancer patients. Med. Oncol. 2013;30(3):686. https://doi.org/10.1007/s12032-013-0686-5.
- Di Nicolantonio F., Martini M., Molinari F. et al. Wild -type BRAF is required for response to panitumumab or cetuximab in metastatic colorectal cancer. J. Clin. Oncol. 2008;26(35):5705-5712. https://doi.org/10.1200/ JCO.2008.18.0786
- Laurent-Puig P., Cayre A., Manceau G. et al. Analysis of PTEN, BRAF, and EGFR status in determining benefit from cetuximab therapy in wild-type KRAS metastatic colon cancer. J. Clin ... Oncol. 2009;27(35):5924-5930. https://doi.org/10.1200 / JCO.2008.21.6796
- Imyanitov E.N. Clinical and molecular aspects of colorectal cancer: etiopathogenesis, prevention, individualization of treatment. Practical Oncology. 2005;6(2):65-68.
- De Roock W., Jonker DJ, Di Nicolantonio F. et al. Association of KRAS p.G13D mutation with outcome in patients with chemotherapy-refractory metastatic colorectal cancer treated with cetuximab. JAMA. 2010; 304(16):1812-1820. https://doi.org/10.1001/jama.2010.1535
- Roth AD, Tejpar S., Delorenzi M. et al. Prognostic role of KRAS and BRAF in stage II and III resected colon cancer: results of the translational study on the PETACC-3, EORTC 40993, SAKK 60 -00 trial. J. Clin. Oncol. 2010;28(3):466-474. https://doi.org/ 10.1200 / JC0.2009.23.3452
- Tie J., Lipton L., Desai J. et al. KRAS mutation is associated with lung metastasis in patients with curatively resected colorectal cancer. Clin. Cancer Res. 2011; 17(5): 1122-1130. https://doi.org/10.1158/1078-0432. CCR-10-1720
- Douillard J.Y., Zemelka T., Fountzilas G. et al. F0LF0X4 with cetuximab vs. UFOX with cetuximab as first-line therapy in metastatic colorectal cancer: The randomized phase II FUTURE study. Clin Colorectal Cancer. 2014;13(1):14-26.