Моноклональность и гетерогенность онкологических заболеваний - рака

Обновлено: 24.04.2024

Сегодня злокачественные опухоли занимают одно из первых мест по уровню заболеваемости и смертности. В мире ежегодно регистрируется 10 млн новых случаев рака.

В начале XX в. гениальный ученый Пауль Эрлих использовал определение «волшебная пуля», говоря о препарате, который находил бы и избирательно уничтожал причину болезни.

Достижения фундаментальной иммунологии и современных технологий позволили создать противоопухолевые препараты нового класса — моноклональные антитела (МАТ). Эти препараты сделали противоопухолевую терапию более эффективной и менее токсичной. Если традиционная химиотерапия — это «ковровое бомбометание», при котором поражаются и здоровые клетки, то иммунотерапия МАТ — это «точечные удары», направленные против белковых молекул в опухолевых клетках.

В данном обзоре мы представляем общие сведения о современных успехах и перспективах развития технологии МАТ в лечении онкологических заболеваний.

История создания и развитие технологии моноклональных антител

Первая попытка применения антител для лечения онкологических заболеваний была сделана Hericourt и Richet в 1895 г. экстрактами остеогенной саркомы у 50 больных; результаты были весьма перспективны. Тем не менее оставалась проблема побочных реакций, нестандартизируемости сывороток и слабого, непродолжительного эффекта.

Лечение антителами получило дальнейшее развитие в 70-х годах XX столетия. К этому времени уже было доказано, что образующиеся сывороточные антитоксины представляют собой иммуноглобулины; установлено, что продуцентом антител являются плазматические клетки. Исследователям Келеру и Мильштейну удалось разработать технологию получения особых клеточных линий, представляющих собой гибриды между нормальными антителопродуцирующими селезеночными клетками мыши и клетками мышиной миеломы. Разнородные клетки образуют двухъядерные гибриды, сохраняющие способность к клеточным делениям. Так возникает гибридома, структура продуцируемых ею антител абсолютно одинакова. Такие антитела называются моноклональными.

Гуманизация антител

В 1980-х годах было проведено несколько исследований, показавших наличие аллергических реакций вплоть до анафилактического шока, недостаточную эффективность мышиных антител в реализации механизма уничтожения клетки-мишени.

Получение человеческих антител и антител частично человеческого происхождения стало возможным после клонирования генов иммуноглобулинов и разработки генно-инженерных методов. Как в легких, так и в тяжелых цепях антител имеется константный регион и вариабельный регион, который непосредственно связывается с антигеном. Константный и вариабельный регионы независимо кодируются множеством генетических сегментов. Генно-инженерные технологии позволяют создавать гибридные антитела мышь/человек, различающиеся степенью «гуманизации». Наиболее ранней версией таких гибридных антител являются химерные антитела. В химерных антителах константные регионы имеют человеческое происхождение, а вариабельные получены от мыши. Типичный пример химерного антитела — ритуксимаб.

Второе поколение гибридных антител — гуманизированные антитела, в которых мышиное происхождение имеют только небольшие антигенсвязывающие участки вариабельных регионов. Гуманизированные антитела обладают слабой иммуногенностью. Типичным примером гуманизированного антитела является алемтузумаб.

Как в химерных, так и в гуманизированных антителах участки, непосредственно связывающие антиген, получали от иммунизированных животных. В последнее десятилетие разработаны способы конструкции полностью человеческих антител, минуя этап иммунизации человека.

Итак, сегодня, когда МАТ получают с помощью генно-инженерных способов, нередко минуя этап иммунизации, ключевым в определении термина «моноклональные антитела» является именно одинаковость антител, а не только моноклональность продуцирующих их В-клеток.

Моноклональные антитела в лечении онкологических заболеваний

В терапии опухолей используют два типа МАТ:

простые, или неконъюгированные — МАТ, не связанные ни с какими цитотоксическими веществами;
конъюгированные — МАТ, лечебный эффект которых обусловлен присоединенными к антителу веществами (радиоактивными частицами, цитостатиками или токсинами).

Простые моноклональные антитела

Большинство эффективно применяемых в онкологии МАТ — это простые МАТ. Они по-разному реализуют свое воздействие на злокачественную опухоль. Одни антитела, связываясь с соответствующим антигеном, запускают естественные механизмы иммунного ответа организма, которые разрушают опухолевые клетки. Другие МАТ не взаимодействуют собственно с иммунной системой человека. Их эффект реализуется через связывание с антигенами, обеспечивающими пролиферацию клеток или рост опухоли.

Механизм действия антител можно рассмотреть на примере алемтузумаба (Кэмпаса) — препарата для терапии хронического лимфолейкоза. Вариабельный регион алемтузумаба соединяется с антигеном CD52 на поверхности лимфоцитов, а константный регион — с Fc-рецепторами на поверхности цитотоксических клеток, которые уничтожают мишень (ADCC — антителозависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность). Кроме того, Кэмпас активирует систему комплемента, что приводит к образованию комплекса, разрушающего мембрану злокачественной клетки (CDC — комплемент-зависимая цитотоксичность). Именно эти два механизма, а также индукция апоптоза считаются основными в действии данных антител.

Для обеспечения эффективности лечения перед началом терапии рекомендуется провести скрининг на уровень экспрессии CD20-рецепторов.

Алемтузумаб (Мабкэмпас, Кэмпас) — гуманизированное моноклональное антитело к антигену CD52, в котором только маленькие участки, непосредственно связывающиеся с антигеном, имеют крысиное происхождение, а вся остальная часть молекулы — человеческое.

Антитела к CD52 были разработаны в Англии. После многочисленных исследований, алемтузумаб был одобрен в 2001 г. для лечения хронического лимфолейкоза (ХЛЛ) — наиболее частого вида лейкоза у взрослых. В России препарат продается под названием Кэмпас.

Антиген CD52 экспрессируется на мембране большинства зрелых нормальных и опухолевых Т- и В-лимфоцитов с очень высокой плотностью — примерно 500 000 молекул на клетку (по сравнению с антигеном CD20, плотность экспрессии которого составляет около 8000 молекул на клетку). Молекулы антигена CD52 покрывают около 5% всей клеточной поверхности лимфоцита и присутствуют на всех клетках ХЛЛ у пациентов с данным заболеванием. Этим объясняется чрезвычайно высокая активность алемтузумаба в отношении ХЛЛ и Т-клеточных лимфом, а также отсутствие необходимости определять уровень экспрессии CD52 перед началом терапии.

Кэмпас применяется в основном для лечения больных ХЛЛ, рефрактерных к традиционной химиотерапии флударабином, а также в качестве первой линии в терапии пациентов, имеющих крайне неблагоприятный прогноз заболевания в связи с генетическими нарушениями, например делецией гена р53.

Кэмпас оказался эффективным и при Т-пролимфоцитарном лейкозе (Т-ПЛЛ). Это редкое, но очень агрессивное заболевание, обычно резистентное к химиотерапии. Хорошие результаты получены при терапии Кэмпасом Т-клеточных кожных лимфом — синдрома Сезари и грибовидного микоза.

Важно отметить, что Кэмпас не оказывает какого-либо эффекта на клетки-предшественники гемопоэза в костном мозге и не препятствует репопуляции гемопоэтической системы нормальными лимфоцитами по окончании лечения.

В последние годы Кэмпас используется для уменьшения реакции «трансплантат против хозяина» при аллогенной трансплантации стволовых кроветворных клеток. Предварительная ex vivo очистка трансплантата с помощью Кэмпаса в 8 раз снижает частоту случев острых реакций «хозяина», которые служат основной причиной смерти больных после трансплантации.

В настоящее время изучается роль Кэмпаса в терапии некоторых аутоиммунных заболеваний (ревматоидный артрит, рассеянный склероз).

Механизм действия некоторых МАТ (трастузумаб, бевацизумаб и цетуксимаб) реализуется без иммунных механизмов.

Трастузумаб — рекомбинантные гуманизированные МАТ против HER2/neu-рецепторов, принадлежащих к рецепторам эпидермального фактора роста. Гиперэкспрессия HER2/neu в ткани рака молочной железы обнаруживается у 20–30% больных и сопровождается резким снижением апоптоза, усилением пролиферации, уменьшением числа рецепторов эстрогенов в опухоли, снижением эффективности химио- и эндокринотерапии. Герцептин блокирует пролиферацию, вызывает апоптоз клеток-мишеней и обладает антиангиогенной активностью. Препарат разрешен к применению в монотерапии больных с экспрессией HER2/neu в сочетании с метастатическим раком молочной железы, а также в комбинации с цитостатическими агентами у больных, ранее не получавших химиотерапию. Перед началом лечения Герцептином необходимо проводить скрининг на уровень экспрессии HER2-рецепторов.

Бевацизумаб (Авастин) представляет собой рекомбинантные гуманизированные моноклональные антитела, которые избирательно связываются с биологически активным эндотелиальным сосудистым фактором роста (VEGF) и нейтрализуют его, что приводит к снижению васкуляризации и угнетению роста опухоли.

В настоящее время проводится более 130 клинических исследований бевацизумаба при 25 разных типах злокачественных опухолей, включая рак молочной железы, ободочной кишки, светлоклеточный рак почки, немелкоклеточный рак легкого, меланому.

Моноклональные антитела как носители активных веществ

В последние годы МАТ стали применяться для доставки цитотоксических веществ непосредственно к опухолевым клеткам, что позволяет избежать повреждения здоровых тканей, решает проблему, связанную со слабым противоопухолевым эффектом некоторых антител из-за невозможности проникать глубоко в ткань солидной опухоли.

В зависимости от активного вещества, присоединенного к антителу, конъюгированные МАТ подразделяют на следующие группы:

с радиоактивными частицами (этот вид терапии также получил название радиоиммунотерапии);
с цитостатиками;
с токсинами (или иммунотоксинами).

Зевалин связывается как со злокачественными, так и с нормальными В-лимфоцитами, поэтому для удаления здоровых клеток, несущих антиген CD20, из системы периферической крови пациенты получают сначала дозу простых антител. После элиминации клеток-мишеней CD20 из периферической крови меченые антитела могут специфично связываться с опухолевыми клетками. Это гарантирует высокую биодоступность препарата в местах расположения очагов опухоли и препятствует распространению радиоактивности по организму циркулирующими лимфоцитами.

90% эффективной энергии иттрия-90 — в том виде, в котором он используется в препарате Зевалин — действует на глубину 5 мм, в результате чего все возможные вредные воздействия на здоровые ткани сведены к минимуму. Иттрий-90 выделяет только β-излучение, поэтому при применении Зевалина не требуется госпитализировать или изолировать пациента. Лечение Зевалином с иттрием-90 может безопасно проводиться в амбулаторных условиях.

В России препарат находится в процессе регистрации.

Тозитумомаб (Бексар) — мышиные МАТ к антигену CD20, к которым прикреплен радиоактивный изотоп йода-131. Препарат получил одобрение FDA в 2003 г. для лечения рецидивов фолликулярных лимфом. Режим применения Бексара включает два этапа: дозиметрический и собственно терапевтический. Йод-131 распадается, высвобождая β- и γ-излучение с периодом полураспада 8 дней. На время лечения требуется изоляция больного и особые условия его пребывания в больнице, так как радиоактивный изотоп йода-131 выводится с мочой. В России препарат не зарегистрирован.

Иммунотоксины получают присоединением к МАТ бактериальных (дифтерийного токсина, экзотоксина синегнойной палочки) или растительных токсинов (рицина А или сапорина). Результаты первых клинических испытаний иммунотоксинов показали высокую перспективность метода.

Перспективы развития технологии МАТ в лечении онкологических заболеваний

С каждым годом МАТ все более активно применяются в лечении онкологических заболеваний. Противоопухолевые антитела составляют 50% объема рынка всех продаваемых препаратов МАТ; для сравнения: 37% рынка занимают антитела для коррекции аутоиммунных/воспалительных нарушений, 11% — МАТ для лечения заболеваний органов дыхания и 2% — для сердечно-сосудистых. Этот разрыв будет возрастать и дальше, так как из 400 исследований, которые ведутся сейчас с МАТ, около 250 составляют исследования в области онкологии: у больных раком молочной железы, раком яичников, колоректальным раком, у пациентов с лимфомами и немелкоклеточным раком легкого.

Однако несмотря на успехи МАТ, у этой технологии есть свои ограничения. МАТ — слишком крупные молекулы, неспособные проникать внутрь клетки или глубоко в ткани. Их нельзя применять перорально. Технологии производства МАТ по-прежнему очень дороги, что сказывается на стоимости лекарственных препаратов.

И все же у МАТ есть несколько важных свойств: высокая избирательность действия при низкой токсичности и способность активировать иммунную систему на борьбу с опухолевыми клетками.

Целый ряд биотехнологических и фармацевтических компаний сегодня работает над созданием МАТ-технологий нового поколения, объединяющих в себе преимущества МАТ и низкомолекулярных препаратов, обладающих высокой специфичностью и низкой токсичностью, возможностью воздействовать на объекты, нераспознаваемые современными МАТ, в том числе на активные центры ферментов и рецепторов. Такие МАТ обладают более высокой стабильностью, что допускает возможность их перорального, ингаляционного или местного применения.

Во всем мире проводится огромное количество испытаний МАТ: 4 из 10 препаратов, которые находятся в финальной стадии испытаний, — это МАТ. Новые биотехнологии уже сегодня дают больше шансов на продление активных лет жизни онкологическим больным, а в будущем приведут к победе над раком.

По вопросам литературы обращайтесь в редакцию.

Е. А. Никитин, кандидат медицинских наук
О. И. Глазкова, кандидат медицинских наук
ГНЦ РАМН, Москва

Моноклональность и гетерогенность онкологических заболеваний - рака

Наследственность онкологических заболеваний - рака

Существует множество врожденных генетических нарушений, которые могут определять предрасположенность к развитию рака. Список наиболее часто встречаемых заболеваний представлен в таблице.

В последнее время достигнуты значительные успехи в выделении и клонировании генов, ответственных за развитие семейных раковых заболеваний. Это в свою очередь ведет к лучшему пониманию молекулярных механизмов онкогенеза, что имеет гораздо более широкое значение, чем понимание механизмов собственно наследственных заболеваний.

Целый ряд наследственно обусловленных видов рака развивается из-за мутаций в генах, ответственных за обнаружение повреждений ДНК и ее репарацию. Например, развитие таких заболеваний, как атаксия-телеангиэктазия и пигментная ксеродерма, обусловлено наследственными повреждениями белка, участвующего в системе репарации ДНК.

Кроме повреждения отдельных генов, которые резко увеличивают риск возникновения рака, у многих людей присутствует генетический полиморфизм, также повышающий вероятность развития опухолей, но со значительно меньшей вероятностью.

Вариации могут присутствовать в генах, кодирующих белки или ферменты, участвующие в детоксикации канцерогенов, репарации ДНК или реакциях на клеточные факторы роста. Обычно для любого человека с генетическим полиморфизмом риск заболеть раком повышается очень незначительно, но общий процент таких больных во всех наследственно обусловленных случаях рака очень велик.

В этой связи включение процедур обнаружения генов, повышающих вероятность онкологических заболеваний, в программы противоопухолевого мониторинга населения приобретает огромное значение.

Генетические (наследственные) факторы рака

Нарушения	Виды рака
Хромосомные аномалии Синдром трисомии 21 (синдром Дауна) XXY 47 (синдром Кляйнфельтера) Мозаицизм (45X0/46XY) Хромосома 11р (аниридия — синдром Вильма) Хромосома 13q (множественные пороки развития)	Острая лейкемия Рак молочной железы Гонадобластома Опухоль Вильма Ретинобластома
Наследственные полипоидные заболевания Полипоз coli (АД) Синдром Гарднера (АД) Полипоз кишечника тип II (АД) Тилозис пальмарис (АД)	Рак толстой кишки Рак толстой кишки Рак двенадцатиперстной кишки Рак пищевода
Кожно-неврологические заболевания Болезнь Реклингхаузена (нейрофиброматоз) (АД) Ретинальные/церебральные ангиоматозы (болезнь Гиппсля-Линдау) (АД) Туберозный склероз (АД) Раки молочной железы и яичников BRCA1 и BRCA2	Саркомы, глиома Острая неврома Медуллярный рак щитовидной железы Феохромоцитома Гипернефрома Эпендимома Глиомы Рак молочной железы и яичников
Детские болезни. Иммунодефицитные состояния Связанный с Х-хромосомой лимфопролиферативный синдром (ХХР) Атаксия-телеангиэктазия (АР) Сцепленная с полом агаммаглобулинемия (агаммаглобулинемия Брутона) (MP) Синдром Вискотта-Олдрича (ХХР) Дефицит иммуноглобулина А (С, АД, АР)	Лимфомы Лимфомы Рак желудка Лимфомы Лимфомы Аденокарциномы
Разнородные заболевания Гемигипертрофия (АР) Синдром Беквита (гигантизм, мегалоглоссия, олигофрения, висцеромсгалия) (С) Множественная энходрома (синдром Оллиера) (С) Синдром Блума (телеангиэктазия, карликовость, хрупкость хромосом) (АР) Анемия Фанкони (нарушение костей скелета, умственная отсталость, образование пигментных бляшек)	Опухоль Вильма Гепатобластома Опухоль Вильма Гепатобластома Хондросаркома Лейкемии Множество других раковых заболеваний Острая лейкемия

АД — аутосомальная доминанта, АР — аутосомальный рецессив, С — случайный, ХХР — связанный с Х-хромосомой рецессив

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Вашингтон, 6-10 апреля 2013

Основными темами, обсуждаемыми на конгрессе Американской Ассоциации по Изучению Рака (AACR), стали гетерогенность опухоли и теория клонов.

Каждая опухолевая клетка в процессе деления приводит к образованию клона генетически идентичных клеток.
Из-за мутаций и других изменений исходный клон клеток разделяется на независимые подклоны.
Опухоль становится неоднородной по клеточному составу.
Течение болезни, вызванное каждым подклоном, может быть различным.

2 метастаза одной первичной опухоли. Один метастаз сохранил молекулярно-генетические признаки первичной опухоли и развивается из ее клеток (подклон «А»), второй метастаз – в том же органе – в силу генетических мутаций образован подклоном клеток «Б», соответствующих гистологически первичной опухоли, но отличающийся, например, мутацией PIK3CA. Дальнейшее развитие болезни: метастаз, образованный подклоном «А», остается без изменений в развитии и размерах; метастаз, образованный подклоном «Б», начинает метастазировать самостоятельно. В других органах появляются метастазы, отличные по молекулярно-генетическим признакам от первичной опухоли, соответствующие типу «Б», и, как правило, с более агрессивным течением. В определенный момент появляются подклоны «В», «Г» и т.п. – каждый со своим развитием и течением.

В описанном случае речь идет о внутриопухолевой гетерогенности. Внутриопухолевая гетерогенность также встречается в буквальном смысле внутри одной опухоли, т.е. внутри одного опухолевого очага: разные участки опухолевого очага образованы подклонами «А» и «Б».

Второй вариант – это межопухолевая гетерогенность. У каждого пациента с единым гистологическим вариантом, например, с немелкоклеточным раком легкого (НМРЛ), существует свой клон. У пациента 1 – клон «1», у пациента 2 – клон «2». И, конечно, течение болезни разное. Это хорошо изучено на примере НМРЛ, с мутацией EGFR или без нее.

Течение болезни определяют не только геномные, но и эпигеномные изменения в каждой отдельной клетке (примечание: геномные изменения – изменения в последовательности ДНК; эпигеномные изменения – метилирование, фосфорилирование, ацетилирование и т.п. компонентов хроматина).
Вторичные изменения одного и того же гена влияют на течение болезни (например, мутация гена рецептора EGFR).

Как же лечить рак?

В теории – необходимо подавлять развитие каждого подклона, персонализировать терапию, влиять на каждую «мутацию», обеспечивающую выживание и деление клетки. Ведь уже известно из практики, что резистентность к терапии может быть вызвана устойчивостью определенного подклона (или даже одной клетки-предшественника подклона).

Схема лечения пациента в недалеком будущем может выглядеть так:

Биопсия метастазов (а может анализ ДНК опухолевых клеток в плазме методом цифровой ПЦР – новое направление в диагностике) с определением молекулярно-генетического профиля опухоли ⇒
Назначение активного для выявленных изменений универсального препарата (возможно, вне зависимости от гистологического типа опухоли) ⇒
Последующая оценка молекулярно-генетического профиля у пациентов с прогрессированием болезни ⇒
Назначение нового препарата, подавляющего активность вновь выявленных изменений

Об Американской Ассоциации по Изучению Рака (AACR)

Американская ассоциация, объединяющая специалистов, занимающихся фундаментальной онкологией и трансляционными исследованиями во всем мире. Ассоциация была создана в 1907 году 11 врачами, которых заинтересовал вопрос изучения рака. Сегодня AACR – это крупнейшее ведущее профессиональное сообщество. Например, 20% всех цитируемых в онкологии публикаций приходятся на журналы AACR, а в комитеты входят Нобелевские лауреаты, в том числе действующий директор Национального Института Рака (NCI). Ежегодный Конгресс AACR – «аналог» конгресса ASCO в фундаментальной онкологии.

Сферы применения моноклональных антител в онкологии

Развитие техники моноклональных антител позволяет проводить серологическое типирование мембран опухолевых клеток с недоступной ранее точностью. Некоторые области потенциального применения моноклональных антител в онкологии представлены ниже.

Области применения моноклональных антител в онкологии: использование как в чистом виде, так и связанных с цитотоксическими препаратами, радиоактивными изотопами или терапевтическими агентами:
- Классификация типов рака в срезах тканей
- Идентификация «недифференцированных» опухолей в срезах тканей
- Диагностика и классификация лейкозов
- Обнаружение метастатических опухолевых клеток при их низкой концентрации в тканях, например в костном мозге
- Элиминация посторонних клеток из костного мозга, например, метастатических опухолевых клеток, остаточных леикемических клеток
- Локализация опухолей с помощью антител, помеченных радиоизотопами
- Качественный и количественный анализ содержания продуктов жизнедеятельности опухоли и опухолевых «маркеров», например а-фетопротеина, КЭА, пептидных гормонов

До настоящего времени среди моноклональных антител к человеческим опухолям не удалось найти таких, которые были бы специфичны исключительно к антигенам, ответственным за злокачественный рост. По причине быстрого роста раковой ткани в ее клетках могут экспрессироваться ряд специфических антигенов, которые могут распознаваться моноклональны-ми реагентами. В то же время эти же антигены могут присутствовать и у здоровых клеток, только в меньших количествах. Таким образом, «антираковые» моноклональные антитела должны распознавать антигены, экспрессирущиеся в клетках на определенной стадии дифференцировки.

Реагенты на основе моноклональных антител успешно применяются для определения типа злокачественной опухоли, и особенно в диагностике недифференцированных опухолей. Показана дополнительная терапевтическая эффективность использования антител в очистке опухолевых очагов в костном мозге от нежелательных клеток при применении аутологической или аллогенной трансплантации. Присоединение к антителам молекул радиоизотопов используется для точной локализации опухоли, тогда как присоединение молекул цитотоксических агентов можно использовать для адресной терапии. В последнем случае важно, чтобы антитела не начали «ошибочно» принимать здоровые ткани за опухолевые, как это может случиться с тканями тонкого кишечника и костного мозга.

В последние годы наблюдается значительный прогресс во внедрении новых технологий с использованием моноклональных антител, некоторые из которых заняли прочное место в арсенале методов лечения рака. Возможности использования моноклональных антител в онкологии подробнее рассмотрены в отдельной статье на сайте.

Использование моноклональных антител в иммуноцитохимическом анализе.
(А) Недифференцированная опухоль носоглотки. Можно предполагать наличие анапластической карциномы, лимфомы или меланомы.
(Б) Тот же образец после обработки моноклональными антителами к лейкоцитарному антигену.
Мембраны опухолевых клеток приобретают темную окраску, что позволяет поставить диагноз лимфома

Существуют три основные характеристики, присущие опухолевым клеткам. Во-первых, это бесконтрольный рост вне зависимости от клеточного окружения прилегающих тканей. Во-вторых, раковые клетки всегда находятся на той или иной стадии анаплазии, то есть теряют клеточную специализацию. В-третьих, раковые клетки способны метастазировать, то есть распространяться по организму и проникать в ткани далеко за пределы области развития первичной опухоли.

Эти три характеристики присущи клеткам большинства известных видов рака, однако существуют исключения. Действительно, в опухолевой ткани нарушены нормальные регуляторные механизмы контроля роста. Тем не менее обнаруживаются участки опухолевой ткани, где происходит контактное торможение роста неоплазии.

Далее, хотя большинство раковых клеток является «недифференцированными», то есть они как бы произошли от более раннего предшественника процесса тканевой дифференцировки, при некоторых видах рака опухолевые клетки сохраняют те или иные функции зрелой ткани, из которой они произошли. И только метастазирование является уникальным свойством, присущим только раковым клеткам.

Более того, поскольку чаще всего именно метастазы становятся причиной смерти больных раком, изучение биологических механизмов метастазирования является одной из ключевых задач современных исследований в онкологии.

В отдельных статьях на сайте мы рассмотрим события, происходящие вслед за воздействием на организм канцерогена и ведущие к развитию инвазивного метастазирующего злокачественного новообразования.

Большинство человеческих неоплазий по своей природе являются моноклональными. Это означает, что при канцерогенном воздействии на организм обычно первоначально поражается всего одна клетка и вся опухоль представляет собой результат размножения этой единственной клетки. Существуют две основные группы доказательств этой концепции.

Первая группа доказательств. Некоторые женщины бывают гетерозиготны по двум формам фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназе (Г6ФД). Ген, кодирующий этот фермент, находится в Х-хромосоме, и женские гетерозиготы наследуют этот ген либо по отцовской, либо по материнской линии.

Если у женщины с гетерозиготным набором генов будет повреждена одна из Х-хромосом, каждая клетка ее тела будет содержать только одну из этих двух форм фермента. Обследования больных гематологическими видами рака, возникающими из гетерозиготности по гену Г6ФД, показали, что их раковые клетки всегда содержат только одну форму фермента. Это является сильным доказательством того, что рак развивается из одиночной клетки, несущей ту или иную форму гена.

При хронической гранулоцитарной лейкемии у больных обнаруживается рестрикция экспрессии ферментов в клетках гранулоцитарного ряда и, что особенно важно, в эритроцитах и тромбоцитах. Таким образом, процесс злокачественной трансформации поражает стволовые клетки.

Описанные подходы трудно применимы к раку. По-видимому, рак развивается из некоего «поля вероятности», когда толчок к развитию опухоли из тканевых клеток дают сразу несколько клональных линий, возникающих практически одновременно. Аналитические исследования женщин с раком мочевого пузыря показали, что у них все опухолевые клетки обнаруживают супрессию по одному и тому же локусу Х-хромосомы, тогда как здоровые клетки мочевого пузыря демонстрируют случайные супрессии одной из двух Х-хромосом.

Приведенный факт также подтверждает моноклональную теорию происхождения рака. Кроме того, в исследованиях было показано, что хотя делеция 9q участка хромосомы обязательно присутствует во всех раковых клетках, в некоторых клетках была также обнаружена потеря 17р и 18q участков, что предположительно связано с более поздними этапами развития опухоли. Это также говорит о том, что хотя возникновение и первичное развитие опухоли происходят из одной клетки, в процессе ее роста возможно возникновение и нарастание генетической изменчивости составляющих ее клеток.

Вторая группа доказательств моноклональной природы рака происходит из исследований лимфом и различных лимфоидных форм рака. Было показано, что иммуноглобулины, продуцируемые лимфоидными неоплазиями (и встроенные в мембрану, и выделяемые в кровяное русло, как в случае с миеломой), почти всегда являются моноклональными, принадлежащими к одному классу и обнаруживающими одинаковую рестрикцию экспрессии легких цепей.

Безоговорочное принятие теории моноклональности рака иногда заставляет исследователей приписывать раковым опухолям гораздо более предсказуемое поведение, чем это есть на самом деле. Реальное же положение вещей такое, что, несмотря на моноклональное происхождение, неоплазии в процессе своего развития обнаруживают все большую и большую гетерогенность. Этот факт необходимо всегда учитывать при лечении онкологических заболеваний и в оценке природы опухолевых метастазов.

Как же вообще возникает гетерогенность, если раковая опухоль первично моноклональна? Дело в том, что процесс злокачественной трансформации всегда сопровождается общей генетической нестабильностью, что вызывает многочисленные фенотипические изменения первоначально однородных клеток. Некоторые из мутирующих клеток выживают и дают начало новым линиям развития, некоторые погибают в результате мутации. Выживаемость мутировавших клеток зависит от их гормональной и биохимической стабильности, а также от возможности их распознавания иммунной системой.

Таким образом, зрелую опухоль можно рассматривать как конгломерат клеток моноклинального происхождения, но различающихся по способности к метастазированию, устойчивости к цитотоксическим препаратам и атакам иммунной системы организма.

Процесс постепенного накопления хромосомных изменений в ходе прогрессии опухоли показан на рисунке на примере развития рака толстой кишки из полипа толстой кишки. По мере роста опухоли и возрастания генетической нестабильности в ее клетках возникают многочисленные разрывы хромосом, делеции и редупликации генов. Морфологически это сопровождается изменчивостью клеточных ядер и ростом числа плеоморфных цитологических форм.

Опухолевые клетки многих видов рака содержат мутации по гену, кодирующему белок р53. Этот ген кодирует наработку ядерного фосфопротеина, который участвует в контроле клеточного цикла, запрещая вступление клетки в фазу G1, если обнаруживаются повреждения клеточной ДНК. В нормальных клетках под действием ультрафиолетового облучения или цитотоксических препаратов происходит резкое увеличение содержания р53, что связано со стабилизацией белка после трансляции.

Деактивация функций р53 в результате мутации приводит к тому, что клетка вступает в митоз даже с ошибками в своем генетическом коде. Мутации в гене р53 раковых клеток приводят к конформационным изменениям фермента и делают его неактивным. Мутантные формы фермента теряют способность связываться с молекулами ДНК. Таким образом, мутация белка р53 является ключевым моментом опухолевой профессии, когда злокачественные клетки вступают в клеточный цикл без предварительной репарации поврежденных участков ДНК. В дальнейшем происходит процесс все большего накопления мутационных изменений.

Популяция раковых клеток, выросшая как потомство одной единственной клетки, в ходе своего развития обнаруживает значительную изменчивость как по скорости роста отдельных субпопуляций, так и по их цитоплазматической организации, гормонально-рецепторному статусу, чувствительности к радиоактивному облучению и цитотоксическим препаратам. В качестве примера можно привести мелкоклеточный рак легкого.

При этом заболевании клетки первичной опухоли и отдаленных метастазов значительно отличаются друг от друга по уровню цитоплазматического кальцитонина, гистаминазы и L-дофаминовой декарбоксилазы. Обнаруживаются также кариотипические различия клеток первичных и вторичных опухолей.

Гетерогенность опухолей представляет собой громадную проблему для терапии рака. Если опухоль обнаруживает изменчивость клеточных фенотипов и антигенной экспрессии, становится очень трудно оценить, какой вид иммунотерапии может дать положительный лечебный эффект. Аналогично, наличие в единичной опухоли субпопуляций клеток с различной чувствительностью к тем или иным цитостатическим препаратам обусловливает ее резистентность к химиотерапии, которая часто выявляется в ходе проведения лечения.

Читайте также: