Роль гена p16INK4a в патогенезе злокачественных новообразований мочевого пузыря

Уротелиальная карцинома мочевого  пузыря (рак  мочевого пузыря, РМП)

представляет собой одну из наиболее распространенных форм злокачественных новообразований. Несмотря на достижения современной онкологии, эта патология продолжает оставаться серьезной проблемой здравоохранения многих стран мира [1,2]. По данным эпидемиологических исследований, РМП характеризуется неоднородностью клинического течения и прогностической значимостью отдельных стадий заболевания. Только от 2 до 5% всех диагностированных случаев соответствуют ранней форме патологии — «pTis», карцинома «in situ». Но даже если опухоль обнаружена на этой стадии, есть вероятность, что она будет развиваться дальше и станет более агрессивной. Примерно половина случаев, выявленных на ранней стадии, относятся к стадиям «pT1a» (около 40%) и «pT1b» (около 30%). Эти стадии характеризуются поверхностным ростом опухоли и отсутствием поражения глубоких мышечных слоёв стенки органа [2]. Тем не менее, именно на этих стадиях наблюдается высокий процент рецидивов после проведенного лечения, который может достигать 70%. Среди вновь возникших образований около трети случаев 58

демонстрируют признаки прогрессирования, что проявляется в метастатическом поражении лимфатических узлов или отдаленных органов [3].

Более 25% первично выявленных случаев РМП имеют стадии «pT2» и выше, что соответствует мышечно-инвазивной форме и высокому риску распространения опухолевого процесса [1]. Эти случаи представляют наибольшую угрозу для выживаемости больного и требуют интенсивных терапевтических подходов, включая хирургическое вмешательство, химиотерапию и лучевое лечение.

Анализируя причины возникновения уротелиальной карциномы, ученые отмечают важную роль мутаций определенных генов ( TP53, FGFR3, Р16INK4a и др.) и генетических изменений, приводящих к нарушению процессов клеточной дифференцировки и апоптоза [2 – 4]. Значительное внимание уделяется молекулярному профилированию клеток опухоли, позволяющему выявить новые биомаркеры, способные предсказывать исход болезни и влиять на выбор стратегии лечения. Кроме того, современные исследования направлены на разработку инновационных методов раннего выявления и профилактики рецидива, включая усовершенствованные методы визуализации (например, МРТ, эндоскопия с использованием специальных красителей). Особое значение приобретает персонализированная медицина, подразумевающая индивидуализированный подход к каждому пациенту с учетом особенностей конкретной опухоли.

Таким образом, несмотря на значительные успехи в лечении уротелиальных карцином, сохраняется необходимость дальнейшего изучения механизма развития заболевания, разработки новых методик диагностики и усовершенствования существующих схем лечения. Это позволит существенно повысить эффективность борьбы с одним из самых серьезных заболеваний человечества, улучшив качество жизни и увеличив продолжительность существования пациентов с диагнозом уротелиальной карциномы мочевого пузыря.

Функция гена p16INK4a в норме

Ген p16INK4a (также известный как CDKN2A ) является одним из важнейших опухолевых супрессоров. Его основная функция — остановка клеточного цикла и предотвращение неконтролируемого деления клеток. При многих злокачественных опухолях и, в частности, при раке мочевого пузыря функциональная активность гена p16INK4a резко снижается, что является одним из ключевых событий в развитии и прогрессии опухоли [4,5]. Белок p16INK4a является одним из основных компонентов pRb-E2F сигнального пути (ретинобластомного пути), главного регулятора перехода из G1 в S фазу клеточного цикла. В нормальных условиях p16 связывается с комплексом CDK4/CDK6-циклин D1, препятствуя их активации циклином D1. Это блокирует фосфорилирование белка Rb. Активный (гипофосфорилированный) Rb связывает и инактивирует транскрипционный фактор E2F, тем самым предотвращая экспрессию генов, необходимых для синтеза ДНК и вступления в S-фазу [4]. Таким образом, p16 действует как "молекулярный тормоз", который активируется в ответ на онкогенный стресс (например, активацию Ras-MAPK пути) или повреждение ДНК, запуская клеточное старение (senescence) или апоптоз и предотвращая пролиферацию потенциально злокачественных клеток [5,6].

Нарушения гена p16INK4a при раке мочевого пузыря

При карциноме мочевого пузыря функция p16 нарушается, и этот "тормоз" отказывает [7]. К наиболее частым молекулярным механизмам, приводящим к нарушению функции р16, относятся:  гиперметилирование промотора, гомозиготная делеция и точечные инактивирующие мутации.

Гиперметилирование промотора р16 — наиболее частый механизм молекулярных нарушений в данном гене при РМП [8]. К промоторной (регуляторной) области гена p16 59

присоединяются метильные группы (-CH3), что делает участок ДНК «невидимым» для аппарата транскрипции. В результате ген не экспрессируется и соответствующий белок p16 не синтезируется, наступает так называемое эпигенетическое молчание гена. Большое количество исследований посвящено изучению связи метилирования р16 и процессам канцерогенеза, а также взаимосвязи с выявленными изменениями и течением онкологических заболеваний, прогнозом, риском метастазирования. Для ряда нозологий, таких как колоректальный рак [9], рак эндометрия [10] и др. [11], определено, что гиперметилирование р16 является одним из ключевых патогенетических механизмов.

Другим механизмом нарушения гена p16INK4a при РМП является гомозиготная делеция (потеря) гена. При полном удалении обеих копий (аллелей) гена p16 в хромосоме 9p21 наблюдается полное отсутствие белка p16. Этот механизм более характерен для прогрессирующих и инвазивных опухолей и часто коррелирует с высокой степенью злокачественности. При РМП частота встречаемости делеций гена р16 колеблется от редких, менее 1% случаев для детской популяции [12], до 34% и более среди взрослых пациентов с диагнозом уротелиальная карцинома [13 – 15]. Делеции р16 имеют высокую частоту (81%) и диагностическую значимость при мезотелиомах [16,17], злокачественных опухолях нервной системы [18,19], причем при глиомах обнаружение гомозиготной делеции р16 является еще и значимым прогностическим маркером [18].

Инактивирующие мутации представляют собой достаточно редкий механизм нарушений в гене р16 [20,21]. Это точечные мутации в гене, которые приводят к синтезу дефектного, нефункционального белка, и имеют большое клиническое значение и высокую частоту встречаемости при семейной меланоме [21].

Ген p16INK4a играет центральную роль в патогенезе рака мочевого пузыря [22]. Его инактивация является одним из ключевых молекулярных событий, способствующих неконтролируемому росту опухолевых клеток. Анализ статуса этого гена имеет важное прогностическое значение и в будущем может стать основой для назначения таргетной терапии ингибиторами CDK4/6, что открывает новые перспективы в лечении этого заболевания [22,23]. Инактивация белка p16 гораздо чаще встречается в мышечноинвазивном раке мочевого пузыря (MIBC), чем в немышечно-инвазивном (NMIBC) [24,25]. Его потеря ассоциирована с более высокой стадией и степенью злокачественности опухоли. Потеря экспрессии белка, выявляемая иммуногистохимией (ИГХ), ассоциирована с прогрессией из NMIBC в MIBC, с более плохим прогнозом, повышенным риском рецидива и прогрессирования заболевания [26].

Особого внимания заслуживает феномен «аберрантной сверхэкспрессии» p16. Этот, казалось бы, парадоксальный результат оценки уровня экспрессии с помощью ИГХ возникает, когда в опухоли инактивирован нижележащий белок Rb. При потере Rb негативная обратная связь, контролирующая уровень p16, нарушается, и клетка начинает бесконтрольно его продуцировать. Однако, поскольку Rb отсутствует, избыток p16 не оказывает цитостатического эффекта. Таким образом, сильная диффузная ядерная и цитоплазматическая сверхэкспрессия p16 при ИГХ является не признаком его нормальной функции, а индикатором глубокого нарушения всего пути p16-Rb и часто ассоциируется с еще более плохим прогнозом [22,26].

На сегодняшний день на основании масштабных геномных исследований, таких как The Cancer Genome Atlas (TCGA) и т. п., сформирована достаточно четкая концепция нарушений в сигнальном пути p16-Rb, и на основании которой определена молекулярная стратификация РМП [27,28].

• •    Базально-сквамозный подтип: Для этого агрессивного подтипа MIBC характерна высокая частота гомозиготных делеций гена CDKN2A (до 50-60% случаев). Это одна из его геномных «визитных карточек» наряду с мутациями TP53 .

• •    Люминальный нестабильный подтип (Luminal Unstable): Также демонстрирует высокую частоту нарушений в пути p16-Rb, часто через делецию CDKN2A .

• •    Немышечно-инвазивный рак (NMIBC): Инактивация p16 (чаще через метилирование) остается ранним событием, но наличие инактивации в опухолях высокой степени злокачественности (HG Ta, T1) и карциноме in situ (CIS) надежно предсказывает риск прогрессии в MIBC.

Ингибиторы CDK4/6 как потенциальная терапевтическая мишень

Рациональной терапевтической стратегией для опухолей с инактивированным p16 является фармакологическое ингибирование мишеней, которые представляют наибольшую значимость в условиях потери контроля со стороны р16 — киназы CDK4 и CDK6. Ингибиторы CDK4/6 (палбоциклиб, абемациклиб) селективно блокируют эти киназы, восстанавливая контроль над клеточным циклом через гипофосфорилирование Rb, даже в отсутствие функционального p16.

• Д анные по применению ингибиторов CDK4/6 при РМП продолжают накапливаться. Хотя ни один препарат этого класса еще не одобрен специально для РМП, активные клинические исследования показывают обнадеживающие сигналы.

Доклинические исследования на моделях РМП показали, что опухоли с потерей p16 или гиперэкспрессией циклина D1 особенно чувствительны к этим препаратам [29]. Исследования на ксенографтных моделях (перевивка опухолей человека иммунодефицитным животным) подтвердили, что модели РМП с делецией CDKN2A или амплификацией CCND1 (ген циклина D1) исключительно чувствительны к палбоциклибу и абемациклибу. Эффект заключается не только в остановке клеточного цикла (G1-arrest), но и в индукции старения опухолевых клеток, что приводит к устойчивому противоопухолевому эффекту [30].

В настоящее время идет несколько клинических исследований, изучающих эффективность ингибиторов CDK4/6 при РМП, как в монотерапии, так и в комбинации с химиотерапией или иммунотерапией [31]. Исследование палбоциклиба у пациентов с распространенными солидными опухолями, включая РМП, показало, что объективные ответы наблюдались именно у пациентов с нарушениями в пути p16-Rb (потеря p16, амплификация циклина D1). Изучается комбинация ингибиторов CDK4/6 с иммунотерапией (атезолизумаб, пембролизумаб). Теоретически показано, что ингибиторы CDK4/6 не только напрямую тормозят пролиферативную активность опухолевых клеток, но и могут усиливать противоопухолевый иммунитет, способствуя инфильтрации опухоли T-лимфоцитами [32,33].

Заключение

Онкологические заболевания мочевого пузыря остаются одной из ключевых проблем глобального здравоохранения, и в ближайшие годы прогнозируется устойчивый рост заболеваемости. Однако наряду с этими неблагоприятными тенденциями существуют основания полагать, что достигнутые успехи в области молекулярной биологии и фармакотерапии позволят создать принципиально новые подходы к диагностике и лечению, способствующие улучшению качества жизни пациентов и повышению показателей общей выживаемости.

Наиболее перспективным направлением научных изысканий представляется развитие концепции персонифицированной медицины, ориентированной на выявление индивидуальных характеристик каждого случая онкопатологии. Выявленные различия в молекулярно-биологическом профиле мышечно-неинвазивного (NMIBC) и мышечноинвазивного (MIBC) типов рака мочевого пузыря указывают на целесообразность индивидуального подхода к выбору терапевтической стратегии, основанного на особенностях конкретных генетических мутаций, характерных для каждой отдельной опухоли. Такие индивидуальные характеристики могут служить основой для назначения оптимально подобранных препаратов, обеспечивающих максимальную эффективность лечения.

Ещё одно важное направление заключается в разработке современных технологий оценки внутритканевой гетерогенности опухолевых масс. Применение передовых молекулярно-диагностических инструментов позволяет установить наличие разнородных субпопуляций злокачественных клеток внутри опухоли, обладающих различными биологическими свойствами. Полученная информация становится ключом к созданию клинических классификаций, выделяющих ключевые подгруппы риска, определяющие индивидуальный прогноз и эффективность выбранной терапии.

Наконец, фундаментальное исследование природы рака мочевого пузыря и факторов риска, способствующих развитию заболевания, остаётся важнейшей задачей современной медицины. Понимание детальных механизмов канцерогенеза обеспечит создание новых профилактических мер и подходов к раннему выявлению лиц повышенного риска, позволяя внедрить своевременные меры скрининга и превентивной терапии. Эти усилия будут способствовать снижению уровня смертности и улучшению долгосрочных результатов лечения пациентов с раком мочевого пузыря.

Вклад авторов. Боженко В.К.: разработка концепции статьи, анализ и интерпретация литературных данных, корректировка рукописи; Кулинич Т.М.: формирование базы литературных источников, написание текста рукописи; Аминулла К.Г.: корректировка рукописи, подготовка к публикации.

Финансирование. Исследования выполнены при поддержке Министерства здравоохранения Российской Федерации, тематика государственного задания № 1024101400019-9-3.2.21.

Соблюдение прав пациентов и правил биоэтики. Данное обзорное исследование было основано на опубликованных работах и поэтому не требовало одобрения этического комитета.