После выяснения составляющих канцерогенеза рака почки (renal cell carcinoma, RCC) [1], систематизации его механизмов и путей медикаментозного воздействия [2], естественным является ожидание изменений концентраций компонентов, ответственных за процессы опухолевого роста в тканях опухоли и биологических средах организма.Благодаря последним достижениям в областях генетики, молекулярной биологии, биохимии, а также появлению новейших диагностических методик, стало возможным определять содержание канцер-специфических субстратов в исследуемых образцах, полученных у пациента. Поэтому, в настоящее время в мире широко проводятся исследования, целью которых является определение диагностической ценности определенных маркеров канцерогенеза. Принципиален характер необходимого материала, в котором определяется наличие каждого субстрата (маркера). В зависимости от анализируемого материала, различают следующие группы потенциальных диагностических маркеров RCC:
Концентрации VEGF, miR и CAIX возможно определять как в образцах исследуемых тканей, так и в крови пациентов.
Недавно опубликованы научные работы, в которых демонстрируется прогностическая ценность отдельной группы маркеров RCC, не требующих забора диагностического материала у пациента - так называемых функциональных физиологических биомаркеров. К ним относятся ассоциированная с терапией гипертензия (treatment-associated hypertension, HTN) и индекс массы тела (body-mass index, BMI). Ассоциированная с терапией гипертензия на фоне лечения сунитинибом или комбинацией бевацизумаб + интерферон коррелирует с медианами выживаемости без прогрессии и общей выживаемости, а наличие HTN считается благоприятным прогностическим признаком [3, 4]. У пациентов с излишним весом и индексом массы тела большим, чем 30 кг/м2, на фоне VEGF-нацеленной таргетной терапии медиана обшей выживаемости значительно выше, чем у пациентов без излишнего веса на фоне той же терапии: 32,5 мес. и 20,6 мес. соответственно [5].
Наибольшая доказанная ценность в диагностике присущих для RCC изменений принадлежит тканевым маркерам и маркерам крови.
Li M. и Rathmell W.K. в 2011 г. предложили следующую классификацию биомаркеров RCC, в зависимости от цели их применения [6]:
В нашей статье рассмотрены основные возможные маркеры рака почки, особое внимание уделено маркерам крови, учитывая относительную простоту технологий их определения и потенциальную возможность использования представителей этой группы для скрининга RCC.
ТКАНЕВЫЕ МАРКЕРЫ
Исследования демонстрируют, что врожденные либо приобретенные мутации гена Гиппель-Линдау (VHL) присутствуют примерно у 90% пациентов со спорадическим светлоклеточным раком почки (ccRCC) [7]. Однако, аберрации VHL свидетельствуют исключительно о высокой вероятности возникновения ccRCC и не могут считаться биомаркерами раннего выявления либо предсказания эффективности таргетной терапии. Так, Gad S. и соавт. в 2007 г., анализируя течение метастатического ccRCC у 13 пациентов на фоне приема акситиниба не выявили корреляцию между степенью мутаций гена VHL и уровнем терапевтического ответа на лечение препаратом [8]. Похожее по дизайну исследование было проведено Hutson T.E. и соавт. В 2008 г. у 78 пациентов не была установлена корреляция между степенью мутаций гена VHL и успешностью терапии пазопанибом [9].
Хемокиновый рецептор CXCR4
Мутации гена VHL значительно повышают транскрипцию генов и рецепторов, синтез которых зависит от экспрессии гипоксия-индуцибельного фактора-1-а (HIF-1-а). Среди множества адгезивных клеточных рецепторов, которые принимают участие в канцерогенезе ccRCC, хемокиновому рецептору CXCR4 принадлежит ключевая роль в процессах проникновения клеток опухоли сквозь межтканевые барьеры. Этот рецептор обеспечивает способность раковых клеток к миграции в другие органы, а также дальнейшее развитие метастазов. Уровень экспрессии CXCR4 коррелирует с распространенностью опухолевого процесса при ccRCC [10].
Аберрации гена VHL всегда сопровождаются повышением экспрессии CXCR4, а стойкое повышение уровня экспрессии этого рецептора считается признаком неблагоприятного течения ccRCC [11].
Сурвивин (survivin)
Дерегуляция апоптоза является отличительной особенностью канцерогенеза. Survivin (baculoviral inhibitor of apoptosis repeat-containing 5 or BIRC5) - представитель семейства протеинов-ингибиторов апоптоза обладает способностью контролировать митотическую прогрессию и индуцировать изменения в экспрессии генов, ответственных за инвазивную способность клеток опухоли. Survivin селективно экспрессируется во время эмбриогенеза и дальнейшего развития новорожденного. По прекращению нормального, генетически запрограммированного развития организма он практически не определяется в норме, либо экспрессирован в крайне низких концентрациях в нормальных тканях здорового человека. В то же время гиперэкспрессия сурвивина отмечается при карциноме уротелия [12], раке предстательной железы [13], всех стадиях рака почки [14]. Более высокие уровни экспрессии сурвивина ассоциируются с низшей дифференциацией раковых клеток, агрессивным течением заболевания и меньшей выживаемостью при ccRCC. В случаях гиперэкспрессии сурвивина при локализованных формах ccRCC прогноз неблагоприятный [15]. Таким образом, экспрессия сурвивина может рассматриваться, как прогностический маркер развития ccRCC.
PTEN
PTEN (phosphatase and tensin homolog) - белок-супрессор опухолевого роста, кодируемый геномсупрессором канцерогенеза 10q233/ PTEN. В отличии от мишени для рапомицина у млекопитающих (mTOR), фосфатаза PTEN регулирует mTOR-путь благодаря ингибиции фосфорилирования тирозинкиназы Akt в PI3K (останавливает процесс трансформации Akt -> Р1ЗК) [16]. Снижение уровней PTEN наблюдается при процессах канцерогенеза и ассоциируется с неблагоприятным прогнозом при RCC. Более высокая экспрессия PTEN наблюдается в начальных стадиях рака почки, при его локализованных формах. Поначалу высокие уровни PTEN считались признаком благоприятного прогноза заболевания [17], однако недавние масштабные исследования Figlin R.A. и Yousiff T.A. не обнаружили корреляцию между экспрессией PTEN в ткани опухоли и уровнем терапевтического ответа на медикаментозное лечение, а также показателями выживаемости [18, 19].
Тирозинкиназы Akt и s6K
Тирозинкиназа Akt - составляющая mTOR-пути, которая регулирует клеточный рост и выживаемость благодаря своей способности к фосфорилированию ряда внутриклеточных молекул, среди которых и непосредственно mTOR. Более высокая экспрессия фосфорилированной Akt (рAkt) в клеточных ядрах первичной опухоли считается показателем благоприятного прогноза, а высокая экспрессия этой тирозинкиназы в цитоплазме клеток опухоли - наоборот, неблагоприятный прогностический признак [17]. Следует отметить, что недавняя работа Youssif T.A. и соавт. (2010 г.) демонстрирует отсутствие прогностической ценности определения экспрессии pAkt в случаях метастатических форм RCC, в отличие от доказанной информативности использования этого тканевого маркера при локализированных формах рака почки [19].
Другая составляющая mTOR- пути - тирозинкиназа S6K. Активированный mTOR фосфорилирует S6K, превращая ее в фосфорилированную форму рS6K, которая обеспечивает инициацию трансляции протеинов внутри клетки. Экспрессия рS6K коррелирует со степенью ядерной атипии в клетках опухоли, стадией заболевания, наличием метастазов и канцер-специфической выживаемостью. Исследуя уровни рАк и рS6K в образцах опухоли у 20 пациентов, которым проводилась терапия темсиролимусом, Cho D. и соавт. в 2007 г. подытожили, что обе эти фосфорилированные тирозинкиназы можно считать биомаркерами предсказания эффективности mTOR-направленной терапии [20].
Кавеолин-1 (Caveolin-1)
Caveolin-1, кавеолин-1 - составляющая кавеол - структурных компонентов клеточных мембран, ответственных за процессы клеточной адгезии, роста и выживаемости. Экспрессия кавеолина-1 ассоциирована с неблагоприятным прогнозом при раке предстательной железы, пищевода, легких, молочной железы [21]. В 86,4% случаев ccRCC уровни кавеолина в тканях опухоли повышены, в то время, как его гиперэкспрессия наблюдается только в 5% папиллярного и хромофобного рака почки. Одновременное повышение уровней кавеолина и составляющих Akt/mTOR-пути свидетельствует о неблагоприятном прогнозе ccRCC (HR: 2,13; p < 0,001) [22].
Экспрессия генов в ткани опухоли
Изучение профиля экспрессии генов при опухолях различной локализации демонстрирует взаимосвязь между экспрессией определенных генов и показателями выживаемости. Уже известно о корреляции экспрессии генов ER, PR и HER2, которая определяется с помощью иммуногистохимических методов с прогнозом течения рака молочной железы. С учетом показателей экспрессии указанных генов разработаны прогностические модели для этой формы рака [23].
Масштабное исследоване по профилированию экспрессии генов при локализованном ccRCC проведено Rini B.I. и соавт. в 2010 г. Исследователи сравнивали экспрессию 732 генов в каждом из 931 образцов опухолей и промежуток без рецидивов заболевания (reccurence- free interval, RFI) - промежуток времени между нефректомией по поводу ccRCC до первого рецидива заболевания, либо до exitus lethalis, обусловленного ccRCC. Медиана продолжительности наблюдения составляла 5,6 лет. Исследованию присуща 80% достоверность со статистической ошибкой (hazard ratio, HR) > 1,3. С использованием мультивариантного анализа авторами установлено, что уровни экспрессии 16 генов коррелируют с RFI (HR = 0,68-0,80). Характерно, что повышение экспрессии генов, задействованных в процессах ангиогенеза (EMCN та NOS3) и генов, ответственных за иммунный статус (CCL5 та CXCL9), ассоциируется с низким риском рецидива заболевания. Уровень статистической ошибки в представленном исследовании не отличался от уровней ошибок в исследованиях с определением других диагностических маркеров, например ER и HER2 при раке молочной железы. Авторами сделан вывод о том, что полученные результаты позволяют надеяться на успешное создание мультигенного алгоритма для прогнозирования вероятности рецидивирования ccRCC [24].
МАРКЕРЫ КРОВИ
VEGF(сосудистый эндотелиальный фактор роста)
Уровни VEGF в плазме крови напрямую коррелируют с уровнями экспрессии VEGF в тканях (р = 0,01). Важным является также тот факт, что уровни VEGF сыворотки крови коррелируют с клинической стадией ccRCC, и степенью ядерной атипии по шкале Fuhrman, сосудистой инвазией (р = 0,03), размерами опухоли (р = 0,01) и выживаемостью [25]. Так, в исследовании, проведенном Negrier S. в 2004 г. изучалась взаимосвязь между выживаемостью 302 пациентов с метастатическим RCC после хирургического лечения и уровнями VEGF в сыворотке крови. Доказано, что исходные уровни VEGF определяют выживаемость без прогрессии (HR: 1,19; p < 0,01) и общую выживаемость (HR: 1,39; p < 0,01) у пациентов после хирургического лечения метастатического RCC [26]. Однако, по мнению предыдущих исследователей, а также Schips L. (2007 г.), уровни VEGF не могут считаться независимыми прогностическими показателями прогрессии RCC [27]. Вероятнее всего, этот вывод обусловлен техническими особенностями определения уровней VEGF и их калькуляции. Известно, что уровни VEGF в плазме и сыворотке крови отличаются: они выше при определении в сыворотке крови [28]. Также известно, что VEGF в норме в высоких концентрациях присутствует в тромбоцитах, поэтому во время лизиса тромбоцитов возрастает концентрация VEGF сыворотки за счет тромбоцитарного компонента. Ввиду этого скрупулезное определение нетромбоцитарного VEGF, специфического для процессов ангиогенеза опухолей, осложнено.
В настоящее время продолжаются исследования NCT00930345 и NCT00538772, целью которых является определение диагностической ценности измерения концентраций VEGF в крови, как прогностического маркера в таргетной терапии различными препаратами.
Уже известны результаты некоторых исследований со сходной конечной целью. Так, результаты II фазы клинических исследований по определению уровней VEGF и его растворимых форм (sVEGF-2, sVEGF-3) в плазме крови пациентов с метастатическим RCC на фоне терапии сунитинибом демонстрируют, что у пациентов с положительным терапевтическим ответом на проводимое лечение существенно понижаются уровни указанных маркеров в крови по сравнению с теми пациентами, у которых наблюдается лишь стабилизация течения заболевания или вообще отсутствие терапевтического эффекта (р < 0,05 для каждой из групп) [29].
В похожем по дизайну исследовании отмечено: если на фоне лечения пазопанибом пациентов с метастатическим RCC на 14-й день понижается уровень sVEGF-2 плазмы крови, это является признаком более благоприятного прогноза и тенденции к возрастанию медианы выживаемости без прогрессии заболевания [30]. В то же время, изменение концентраций VEGF и sVEGF-2 в плазме крови не может считаться биомаркером предсказания эффективности лечения RCC сорафенибом [31].
Углеродная ангидраза IX (Carbonic anhydrase IX gene, CAIX)
Углеродная ангидраза IX (CAIX) - локализированный на поверхности клетки рецептор-регулятор внутриклеточного рН. Также CAIX принимает участие в процессах клеточной пролиферации, канцерогенеза и опухолевой прогрессии. Высокие концентрации CAIX в крови свидетельствуют о наличии светлоклеточного RCC с достоверностью 86% (р = 0,001) [32]. Присутствует корреляция экспрессии CAIX со стадией опухоли и степенью клеточной атипии [33], с вероятностью рецидивирования опухоли [34] и летальностью [35]. Результаты исследований Atkins M. (2005 г.) демонстрируют, что уровень экспрессии CAIX может считаться биомаркером предсказания эффективности лечения интерлейкином-2 [36].
Дальнейшие исследования Genega E.M. и соавт. (2010 г.) показали, что CAIX может считаться независимым прогностическим биомаркером RCC [37].
В настоящее время продолжается клиническое исследование SELECT, цель которого - на основании анализа статистически значимого количества случаев определить реальную ценность CAIX, как биомаркера предсказания успешности медикаментозной терапии у пациентов с метастатическим RCC.
Микро-РНК (Micro RNA, miRna, miR)
Micro RNA (micro rybonuclear acid, miRNA, miR) - микрорибонуклеиновая кислота - короткие молекулы рибонуклеиновой кислоты, присутствующие в клетках эукариотов и состоящие в среднем из 22 (18-25) нуклеотидов. Геном человека способен кодировать более 1000 miR, которые нацелены на около 60% генов, присутствующих в человеческом организме. Функцией miR является посттрансляционная регуляция протеинов, осуществляемая путем угнетения их трансляции либо супрессией генов-мишеней. В последние годы появились публикации, которые подтверждают способность miR не только к угнетению, но и к стимулированию синтеза протеинов путем активирования процессов транскрипции и трансляции. В норме в различных тканях организма экспрессированы определенные miR, в зависимости от функции ткани и состояния ее клеток. При патологических изменениях структуры тканей, спектр экспрессии miR меняется. Определять концентрации miR можно как в образцах тканей, так и в биологических жидкостях организма (кровь, моча).
Аберрантная экспрессия miR возникает при патологических состояниях (заболевания сердечнососудистой системы, шизофрения, опухоли и др.). Считается, что определенные виды miR, являются составляющими системы самозащиты организма от возникновения опухолей. В то же время доказано, что существуют виды miR которым присуща проонкогенная активность и которые, наоборот, способствуют канцерогенезу в тканях, в том числе и в почечной паренхиме, благодаря своему участию в регулировании пролиферации раковых клеток, их апоптоза, инвазии, а также за счет участия в обеспечении процессов ангиогенеза [38].
Исследования Neal C.S. и соавт. (2010 г.) демонстрируют, что экспрессия тех miR, которые задействованы в процессах канцерогенеза рака почки, зависима от функции гена VHL [39]. Также доказано влияние тканевой гипоксии на экспрессию miR-210 [40], miR-199а-5р и miR-135а [41], miR-449a/b [42], miR- 210, miR-155 и miR-21 [43].
Изучение уровней экспрессии определенных видов miR при различных формах рака и возможности создания препаратов, нацеленных на miR-звено канцерогенеза, интенсивно исследуется в настоящее время. Некоторые результаты уже обнародованы и активно используются в практической деятельности. Изучение профиля miR используется при определении склонности хронической лейкемии как к доброкачественному, так и к агрессивному злокачественному течению [44].
Продолжаются исследования по определению ценности miR в диагностике ранних форм колоректального рака. К преимуществам этого метода диагностики можно отнести неинвазивность, незначительное количество крови, необходимой для исследования (менее 1,0 мл), относительно низкую себестоимость, возможность формировать по результатам тестирования группы пациентов с высокой вероятностью наличия рака кишечника с последующей тщательной колоноскопией для определения локализации опухоли [45].
Учитывая тот факт, что диагностическая ценность определения экспрессии miR при указанных формах рака уже доказана, очевидно, что следует ожидать стойких изменений концентраций определенных miR и при раке почки. В 2008 г. Nakada S. и соавт. после изучения уровней экспрессии основных 470 miR констатировали, что при светло-клеточном раке почки экспрессия 43 miR у пациентов с ccRCC отличалась от таковой у здоровых исследуемых. Среди этих аберрантно экспрессированных 43 miR концентрации 37 были понижены, а концентрации 6 - наоборот, повышены по сравнению с нормой. Отмечено, что наибольшее изменение концентраций при ccRCC характерно для miR-141 и miR-200с [46].
Следует отметить, что уже доказано влияние miR-200с на экспрессию VEGF, которая определяет процессы ангиогенеза опухоли. При снижении экспрессии miR-200с концентрации VEGF в ткани возрастают, что стимулирует развитие сосудистой сети опухоли. Похожая антикорреляция наблюдается между экспрессией miR-141 и концентрацией онкогена SEMA6A [43].
Fedra Gottardo и соавт. в 2007 г. исследовали экспрессию 245 miR у пациентов с опухолями почек. В общем исследовалась экспрессия miR в тканях почек у 27 пациентов, среди них у 20 пациентов уже был диагностирован RCC, у 4-х - присутствовали доброкачественные опухоли почек, у 3-х - патология со стороны почечной паренхимы отсутствовала. Для определения концентраций miR использовалась разработанная авторами методика гибридизации на олигонуклеотидном микрочипе с последующим miR-профилированием. Микрочипы содержали 368 проб в трех экземплярах, что позволяло определить экспрессию 245 miR. Результатом исследования считается факт установления существенных отличий в экспрессии miR-28, miR-185, miR-27 в образцах опухолей почки по сравнению с образцами здоровой паренхимы и доброкачественными опухолями (р < 0,05) [47].
Onrei Slaby и соавт. в 2010 г. обнародовали результаты своих исследований, основным результатом которых является утверждение о диагностической ценности miR-106b, как потенциального маркера, позволяющего диагностировать появление ранних метастазов после нефрэктомий у пациентов с RCC. Были исследованы образцы опухолей у 38 пациентов и 10 образцов здоровых почек. Отмечено, что уровни miR- 210 в тканях опухоли повышены в 60 раз по сравнению с здоровой тканью почечной паренхимы, а уровни miR-141- наоборот, понижены в 15 раз. У пациентов, у которых после нефрэктомий развились метастазы, отмечено снижение экспрессии miR- 155, miR-106а и miR-106b в образцах крови, однако только изменениям концентрации miR-106b присуща статистическая достоверность (р =0,03).С использованием методики Каплан-Мейера была установлена связь между концентрацией miR- 106b в крови и наличием метастазов RCC (р = 0,032). В то же время, связь между наличием метастазов и концентрациями miR-155, miR-106а, miR-200b и miR-200c по данным авторов отсутствует [48].
Youssef Y.M. и соавт. в 2011 г., основываясь на изучении miR- профиля у 94 пациентов, разработали оригинальную четырехэтапную методику диагностики RCC с последующим определением гистологического вида опухоли [49]. Указанная методика позволяет со специфичностью 97% отдифференцировать рак почки от здоровой почечной ткани. При дальнейшем установлении гистологического вида RCC специфичность выявления светлоклеточного(ссRCC) составляет 100%, папиллярного RCC (рRCC) – 97%.. С точностью до 100% удается отдифференцировать наличие у пациента доброкачественной онкоцитомы почки от хромофобного RCC (chRCC).
Суть предложенной диагностической методики состоит в оценке соотношений концентраций определенных miR у каждого пациента. В зависимости от соотношений концентраций miR в нескольких парах (определяется, концентрация какой из двух miR в паре выше), и принимается диагностическое заключение о наличии либо отсутствии у пациента опухоли почки.
Схематически поэтапная диагностика RCC по методике Youssef Y.M. и соавт. изображена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема поэтапной диагностики и определения гистологического вида RCC по методике Youssef Y.M. и соавт. (2011 г.) |
На первом этапе, после анализа соотношений концентраций в каждой из шести пар miR происходит принципиальная дифференциация пациентов с опухолями почек (ccRCC, pRCC, chRCC, онкоцитома) от пациентов, у которых новообразования в паренхиме почек отсутствуют. Проводится сравнительная характеристика стандартных шести пар miR. Опытным путем предварительно было установлено, что в образцах нормальной почечной ткани превалируют следующие соотношения концентраций miR: miR 200с > miR 222; miR 194 > miR 15b; miR 324-5p > miR 34a; miR 500 > miR 425; miR 10b > miR 28-3p; miR 532-5p > miR 93.
Поэтому, для достоверного анализа состояния почечной паренхимы определяются соотношения miR во всех шести парах, и, если большинство указанных соотношений сохранено, констатируется отсутствие опухолевых изменений в паренхиме почек. И наоборот, если в большинстве из этих шести пар miR указанные соотношения нарушены, диагностируется наличие опухоли.
Второй этап диагностики позволяет со специфичностью 100% отдифференцировать светлоклеточный рак почки от группы опухолей, в которую включены папиллярный рак, хромофобный рак и онкоцитома. Для сравнительной оценки на этом и каждом последующем этапах используются уже другие, стандартные для каждого этапа, пары miR.
На третьем этапе происходит разделение испытуемых образцов на те, которые по данным miR- профилирования соответствуют папиллярному RCC и на группу образцов с молекулярными характеристиками, присущими хромофобному RCC и онкоцитоме.
И, наконец, если на втором и третьем этапах не был установлен гистологический вид RCC, происходит последний, четвертый этап диагностики, во время которого хромофобный RCC дифференцируется от онкоцитомы.
Анализируя молекулярные составляющие различных гистологических видов RCC и онкоцитомы, авторы пришли к выводу, что развитие светлоклеточного рака почки по своим механизмам и задействованным компонентам сходно с папиллярным раком, а особенности развития и молекулярные характеристики хромофобного RCC близки к онкоцитоме.
Диагностическая ценность маркера, безусловно, зависит от его специфичности. Также важным в выборе маркера является вид биологической среды, в которой он экспрессирован, и которую удобно забирать у пациента во время диагностических манипуляций. Очевидно, что маркеры крови обладают преимуществом по сравнению с тканевыми маркерами, поскольку технически намного проще произвести у пациента забор крови, нежели осуществлять прицельную биопсию опухоли, необходимую для получения образца исследуемой ткани, с задействованием специально обученного персонала и обязательной анестезией пациента. Недостатками тканевых маркеров также можно считать невозможность широкого их использования для скрининга RCC и относительно невысокую вероятность получения биоптата именно с участка опухоли при исследовании новообразований почек размерами до 4 см в диаметре, не превышающую 80% [50], что отрицательно влияет на достоверность диагностического поиска.
ВЫВОДЫ
Итак, поиск универсального диагностического маркера RCC продолжается. Для определения истинной ценности каждого из экспериментальных маркеров необходимо проведение дополнительных исследований с вовлечением большего количества пациентов.
Ключевые слова: рак почки, маркеры опухолевого роста, тканевые биомаркеры, маркеры крови, маркеры мочи, биомаркеры раннего выявления, диагностические биомаркеры, биомаркеры предсказания.
Keywords: kidney cancer, tumor markers, tissue-based biomarmers, blood-based markers, urune markers, early detection biomarkers, diagnostic biomarkers, prognostic biomarkers, predictive markers.
ЛИТЕРАТУРА
Attachment | Size |
---|---|
Скачать статью | 288.92 KB |