Андрей Брюховецкий - Прецизионная иммунотерапия рака и других злокачественных опухолей

За прошедшие 2 десятилетия, постоянно получаемые научные результаты пролили свет на источники, фенотипы, свойства, хостинг-ниши (ниши хозяина), и сигнальные пути диссеминированных туморогенных клеток (ДТК), которые прогнозируют выживаемость, состояние покоя, и реактивацию минимального остаточного заболевания. Большой объем исследований был выполнен для того, чтобы установить ДТК в качестве избирательных маркеров и инструмента мониторинга, позволяющего идентифицировать раннюю стадию онкогенеза, благодаря их все более возрастающему определению как причины метастатического рецидива. ДТК преимущественно обнаруживаются в костном мозге. Большая часть ДТК продолжает оставаться в состоянии покоя. Подгруппа ДТК, циркулирующая в крови, получила обозначение циркулирующие туморогенные клетки (ЦТК) или циркулирующие ОК (ЦОК), и некоторые выводы указывают на то, что ДТК могут обладать фенотипом, схожим со стволовыми клетками, получившим обозначение ОСК. Наличие ДТК и ЦОК неоднократно отмечалось у бессимптомных больных с меланомой, раком груди, головы и шеи, и другими ЗНО (Wu XL, Tu Q, Faure G, 2010; Hansel G, Schonlebe J, Haroske G, et al.,2010; Lianidou ES, Markou A, Strati A.,2015). Однако по-прежнему неясно, каким образом ДТК и ЦОК сохраняют долгосрочную выживаемость и реактивируют, чтобы сформировать микро-метастазы в отдаленных органах. Недавно, были выявлены основополагающие механизмы ДТК при состоянии покоя опухоли. В данной главе нами уделяется внимание преимущественно механизмам, ответственным за управление покоем раковых клеток, и обсуждается то, каким образом ДТК и их ниша совместно модулируют состояние покоя опухоли при метастатическом прогрессировании онкогенеза. Важно то, что все более возрастающий объем исследований механизмов туморогенной спячки может привнести новые перспективы и надежды для нео-адьювантной химиотерапии и прецизионной медицины, которые оказались бы полезны для пациентов в будущем.

Опухолевые клетки, связанные с состоянием покоя можно подразделить на диссеминированные туморогенные клетки (ДТК), циркулирующие туморогенные клетки (ЦТК или ЦОК) и тумор-локализованные опухолевые стволовые клетки (ТЛ ОСК). Состояние покоя (спячка) опухоли является важнейшим этапом развития, как первичной опухоли, так и метастатической болезни. Хорошо известен факт выживания и сохранения некоторого количества ОСК и ОК на фоне внешне успешно проведенного лечения. Кроме того, ОК и ОСК даже могут они поселяться в отдаленных органах на ранней стадии рака и, в конечном итоге, содействовать рецидивам заболевания (Eyles J, Puaux AL, Wang X, et al.,2010). В 1980-90-х годах были опубликованы новаторские исследования групп Schlimok et al., согласно которым ДТК могут быть рутинно обнаружены в костном мозге больных с разными видами онкогенеза (Schlimok G, Funke I, Hozmann B, et al.,1987) и Riethmuller и Johnson (Riethmuller G., Johnson JP. 1992). Более того, полученные в настоящее время результаты поддерживают предположение о том, что определенные ДТК сохраняют спящее состояние в течение продолжительных периодов времени, что характеризуется нехваткой пролиферирующих маркеров (Ki-67, PCNA), наряду с нехваткой TUNEL метода, что и может лежать в основе устойчивости к обычной химио-радиотерапии (Lohr JG, Adalsteinsson VA, Cibulskis K, et al., 2014, Magbanua MJ, Das R, Polavarapu P, Park JW.,2015). Кроме того, новые маркеры, в том числе NR2F1, DEC2, и p27, недавно позволили выдвинуть предположение о дремлющих ДТК (Fluegen G, Avivar-Valderas A, Wang Y, et al., 2017).

ДТК при различных эпителиальных канцерогенезах, включая рак груди, простаты, толстой кишки, головы и шеи, и другие виды рака, часто укрываются в костном мозге путем хоуминга (Pantel K, Brakenhoff RH, Brandt B., 2008). Также, значительное количество данных позволяет предположить, что ниша костного мозга является пермиссивной (разрешающей) для выживания и сохранения дремлющих ДТК. Однако наблюдается определенная разница между ранними ДТК и поздними ДТК. Поздние ДТК являются очевидно более туморогенными по сравнению с ранними ДТК. В целом, ДТК можно получить путем аспирации костного мозга. Но подобный метод не является универсальным в клинической практике из-за инвазивности. До сих пор, идентификация дремлющих ДТК преимущественно базируется на двух главных методах, к которым относятся иммунологические пробы с использованием моноклональных антител, направленных против гистогенных белков (GFP флюоресценция), и молекулярные пробы на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР), которые задействуют тканеспецифические транскрипты (количественная ПЦР).

ЦОК обычно также участвуют в процессе метастатического рецидива и прогрессирования. Выявление ЦОК в периферической крови – рутинная программа, позволяющая идентифицировать пациентов с канцерогенным метастазированием и неблагоприятным прогнозом при раке груди, простаты и прямой кишки (Zhang L, Riethdorf S, Wu G, et al.,2012; Zhang L, Riethdorf S, Wu G, et al., 2013; Zhang T, Armstrong A.J.,2016). Несмотря на их выявление при раке головы и шеи, ЦОК пока еще не получили широкого признания ввиду ограничений, связанных с малыми когортами больных, а также по причине слабого понимания воздействия этих клеток. По этой же причине ЦОК не очень широко применяются в рутинной клинической практике больным (Kulasinghe A, Perry C, Jovanovic L.et al.,2015, Nichols A.C., Lowes L.E., Szeto C.C., et al.,2012). Существуют сведения, что ДТК обладают большей ценностью, по сравнению с ЦОК, с точки зрения разъяснения явления туморогенной спячки. Однако ЦОК легче выявить в периферической крови, и этот метод предположительно влечет меньше вреда для пациентов, по сравнению с выявлением ДТК. Удобство и доступность последовательного анализа периферической крови для выявления ЦОК обладают чрезвычайным потенциалом. Обнаружение и обогащение ЦОК основываются на экспрессии EpCAMs (молекул адгезии эпителиальных клеток), и цитокератинов. Для неинвазивного мониторинга ЦОК в образцах онкологических пациентов, а также для изолирования единичных клеток для высокоточного геномного анализа применяется система CellSearch ®System (Campton D.E., Ramirez A.B., Nordberg J.J. et al.,2015). Небольшие количества ЦОК в периферической крови приведут к развитию передовых технологий и сверхчувствительных методов, которые могли бы улучшить клиническое использование клеток данного вида.

Множество исследователей выявили опухолевые стволовые клетки (ОСК) в ряде солидных опухолях, в том числе раке головы и шеи, простаты, груди, меланоме, толстой кишки и поджелудочной железы (Ricci-Vitiani L, Lombardi DG, Pilozzi E, et al.,2007; Schatton T, Murphy GF, Frank NY, et al.,2008; Adikrisna R, Tanaka S, Muramatsu S, et al.,2012; Moghbeli M, Moghbeli F, Forghanifard MM, Abbaszadegan MR.,2014; Chen X, Li X, Zhao B, et al.,2015) в очень небольшом количестве – 1—2%. ОСК не только играют ключевую роль в инициации онкогенеза и поддержании опухолевого объема, но и свидетельствуют о более агрессивном развитии и неблагоприятном прогнозе (Dionne LK, Driver ER, Wang XJ., 2015). К специфичным маркерам ОСК солидных опухолей преимущественно относятся CD44, CD133, ALDH, и EpCAM (Cohen SJ, Punt CJ, Iannotti N, et al., 2008; Yu M, Ting DT, Stott SL, et al.,2012; Tam WL, Weinberg RA.,2013). Кроме того, CD10 определяется как потенциальный маркер ОСК при плоскоклеточной карциноме головы и шеи (Fukusumi T, Ishii H, Konno M, et al.,2014). Все возрастающий объем данных указывает на то, что подвид ДТК и ЦОК подвергается эпителиально-мезенхимному переходу (EMT), и приобретает стволово-подобный фенотип. Также, этот фенотип ассоциируется с повышенной способностью к миграции и инвазии, и с устойчивостью к аноикозу и апоптозу. Известно, что при плоскоклеточной карциноме головы и шеи, рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), рецептор нейротрофина В, и интерлейкин-1В участвуют в эпителиально-мезенхимном переходе (EMT) и присутствуют в популяции ОСК (John MA, Dohadwala M, Luo J, et al.,2009;Kupferman ME, Jiffar T, EI-Naggar A, et al., 2010; Zuo JH, Zhu W, Li MY, et al.,2011). Однако большинство из этих раковых клеток представляются неспособными к прохождению обратного процесса, состоящего в мезенхимально-эпителиальном переходе (MET), способствующего метастазированию (Kang Y, Pantel K.,2013). Команда Chaffer и Weinberg (Chaffer CL, Weinberg RA., 2011) обнаружили, что ОСК обладают чрезвычайно сильным опухоле-инициирующим потенциалом, но временной задержкой роста внутри опухоли. Спячка (состояние покоя) и реактивация ОСК тесно взаимосвязаны с эпигенетическим перепрограммированием этих раковых стволовых клеток (Mascré G, Dekoninck S, Drogat B, et al.,2011; Naik PP, Das DN, Panda PK, et al.,2016). Подвид miRNA смог продемонстрировать свою ответственность за самообновление и дифференциацию ОСК в различных типах канцерогенеза (Chakraborty C, Chin KY, Das S.,2016). При раке ОСК выделяют miR-424, let-7a, miR-6836, и miR-6873 в меньших количествах, чем miR-147b и miR-7152 (Yata K, Beder LB, Tamagawa S, et al.,2015). Известно, что miRNA-34a способна подавлять EMT, активность альдегид-дегидрогеназы, степень инвазивности, и клоногенность ОСК (Sun Z, Hu W, Xu J, Kaufmann AM, Albers AE, 2015, Jia L, Tian Y, Chen Y, Zhang G., 2018) Однако, потенциальные пути, вовлеченные в данные процессы, не были детально описаны, и необходимы дальнейшие будущие исследования. Удивляет тот факт, что продуцирование ОСК при различных раках можно контролировать при помощи стресс-вызванного атавистического перепрограммирования (stress-triggered atavistic reprogramming, STAR), и даже течение злокачественной опухоли может быть сильно обусловлена STAR (Masuda M, Wakasaki T, Toh S.,2016).