CC BY
979
Молекулярные механизмы опухолевого роста
Кушлинский Н.Е.1, Немцова М.В.2
Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина, Москва 2Российская медицинская академия последипломного образования, Москва
Kushlinsky N.E., Nemtsova M.V.
Russian Oncological Scientific Center named after N.N. Blokhin, Moscow Russian Medical Academy of Postgraduate Education, Moscow
Molecular mechanisms of tumor growth
Резюме. Представлены молекулярные механизмы, способствующие трансформации нормальной клетки в опухолевую. К этим механизмам можно отнести поддержание постоянной пролиферативной сигнализации, уклонение от действия опухолевых супрессоров, избегание апоп-тоза, увеличение времени жизни клетки, стимуляцию ангиогенеза, активацию инвазии и метастазирования. Основой для осуществления механизмов опухолевого роста является нестабильность опухолевого генома. Одно из основных свойств опухолевой клетки - способность к взаимодействию с клеточным микроокружением и формирование опухолевой стромы, которая сохраняет и поддерживает опухолевый рост. Ключевые слова: сигнальные пути, нестабильность генома, пролиферация, апоптоз, ангиогенез, инвазия, метастазирование, опухолевое микроокружение, опухолевая строма.
Медицинские новости. — 2014. — №9. — С. 29-37. Summary. This review summarizes the molecular mechanisms that contribute to transformation of a normal cell into a tumor. These mechanisms may include maintaining a constant proliferative signaling, evading action of tumor suppressors, avoidance of apoptosis, increased lifetime cells, stimulation of angiogenesis and activation of invasion and metastasis. Basis for the implementation mechanisms of tumor growth is the instabiiity of the tumor genome. One key feature of tumor cells is the ability to interact with the cellular microenvironment to form tumor stroma, which carries out preservation and support tumor growth.
Keywords: signaling pathways, genomic instability, proliferation, apoptosis, angiogenesis, invasion, metastasis, tumor microenvironment, tumor stroma. Meditsinskie novosti. - 2014. - N9. - P. 29-37.
На протяжении последних лет исследователи пытаются выделить основные механизмы, которые на клеточном и молекулярном уровне способствуют приобретению клеткой характерных отличительных свойств и последующему опухолевому росту.
Свойства, способствующие злокачественной трансформации, формируются еще до появления опухолевых клеток, на уровне воспалительных и предопухолевых процессов. В основе формирования этих свойств лежит нестабильность генома, которая возникает на фоне дисплазий 2-3 степени и увеличивается при опухолевом росте. Спектр геномных повреждений, который можно назвать молекулярным патогенезом, определяет не только появление опухоли, но и ее дальнейшее клиническое поведение.
Нестабильность генома проявляется как генетическими, структурными изменениями, к которым можно отнести мутационный процесс, так и эпигенетическими нарушениями, связанными с метилированием ДНК, модификацией гистонов и хроматина, что определяет специфическую регуляцию и экспрессию генов в опухолевом поле.
Доказано, что эпигенетические изменения играют значительную роль в форми-
ровании механизмов, определяющих злокачественную трансформацию [5]. Однако функционально значимые эпигенетические изменения присущи не только опухолевым клеткам, но и клеткам стромы, связанной с опухолью.
Одним из главных признаков злокачественного новообразования является способность формировать взаимодействие с «микроокружением». Опухоли - сложные ткани, состоят из различных типов клеток, взаимодействующих как друг с другом, так и с нормальными клетками, и формируют опухоль-ассоциированную строму. Клетки стромы активно участвуют в канцерогенезе и вносят свой вклад в формирование и проявление отличительных признаков новообразования. Для опухоли характерны не только эпителиально-стро-мальные клеточные взаимодействия, но и взаимодействия между клетками с различными генетическими свойствами, которые формируют внутриопухолевые клоны. Такого рода взаимодействия также способствуют формированию и закреплению признаков злокачественности. Следовательно, опухоль не простое скопление злокачественных клеток. При этом важную роль в канцерогенезе играет вклад микроокружения опухоли и клональная гетерогенность.
Обеспечение постоянной пролиферации опухолевой клетки
Способность поддерживать хроническую пролиферацию - основное свойство опухолевых клеток. В нормальных тканях процессы роста тщательно контролируются, что обеспечивает необходимое количество клеток и соответственную архитектуру ткани для обеспечения функции. Стимуляция к делению нормальной клетки осуществляется факторами роста, которые связываются с рецептором на поверхности клетки, имеющим внутриклеточный домен с тирозинкиназной активностью. Активация тирозинкиназного домена приводит к активации внутриклеточных путей, которые регулируют клеточный цикл, клеточный рост и другие биологические свойства клетки, например энергетический метаболизм.
В опухоли сигнальная система изменяется, и стимуляция роста и деления клеток происходит при отсутствии внешних сигналов. Инициация клеточного деления в опухолевых клетках может осуществляться различными путями.
Во-первых, опухолевые клетки могут сами вырабатывать факторы роста в результате амплификации или мутации в генах, кодирующих ростовые факторы. Также клетки опухоли могут сами посылать сигнал, стимулируя нормальные клетки
опухоль-ассоциированной стромы к выработке различных необходимых для них факторов роста. Увеличение концентрации факторов роста приводит к стимуляции пролиферации.
Во-вторых, к изменению сигнальной системы в опухолевых клетках может привести увеличение уровня рецепторных белков, расположенных на их поверхности, что делает такие клетки гиперчувствительными по отношению к фактору роста.
В-третьих, аналогичные последствия могут быть вызваны мутациями или перестройками в генах, кодирующих рецепторы факторов роста, что приведет к изменениям в молекуле рецептора. Му-тантный рецептор может иметь постоянно активированный тирозинкиназный домен или находиться в комплексе с другими молекулами, что приведет к запуску системы либо независимо от наличия ростового фактора, либо при взаимодействии с неспецифическим лигандом.
Кроме того, активация компонентов сигнальной системы опухолевой клетки может возникать независимо от факторов роста и их рецепторов - на нижестоящих уровнях регуляции, исключая необходимость в их стимуляции путем образования комплекса «лиганд - рецептор».
Исследования генома опухолевой клетки показали, что соматические мутации вносят свой вклад в активацию сигнальных систем с участием рецепторов фактора роста. Примерно 40% меланом человека связаны с активирующими мутациями гена B-fíAf что приводит к нарушению структуры его белка, в результате чего активация MAP-киназного каскада осуществляется посредством RAF [13]. В некоторых типах опухолей выявлены мутации в гене каталитической субъединицы изоформы фософоинозитил-3-киназы (Р13-киназа), что приводит к гиперактивации сигнальной каскада с участием Р13-киназы [23].
Мутации и перестройки различных генов активируют сигнальные системы как на уровне факторов роста и их рецепторов, так и на нижестоящем уровне передачи сигнала по каскаду белков в клеточное ядро. В качестве примера можно рассмотреть регуляцию сигнальной системы с участием RAS-онкобелка. Молекула rAs относится к малым GTP-зависимым молекулам, которые активируются при образовании комплекса с молекулой GTP и участвуют в передаче сигнала. Онкогенный эффект обусловлен тем, что стандартные мутации гена RAS изменяют структуру его белка, не допуская диссоциации этого активного комплекса. Таким образом, не-
зависимо от участия лиганда и рецептора происходит активация сигнальной системы на нижестоящем уровне.
Многие исследователи показали важность систем отрицательной обратной связи, которые направлены на ослабление действия различных сигналов. Дефекты в механизмах отрицательной обратной связи способны повышать пролифера-тивную активность сигналов. Активация mTOR-киназы обеспечивает повышение синтеза белка при получении клеткой митогенного или антиапоптотического сигнала. В некоторых культурах опухолевых клеток активация mTOR-киназы приводит к ингибированию сигнала Р13-киназы. Это объясняется тем, что при фармакологическом ингибировании mTOR-киназы (например, рапамицином) нарушается отрицательная обратная связь. Это приводит к увеличению активности Р13-киназы и, следовательно, к снижению эффекта ингибирования mTOR-киназы [51].
Аналогичные нарушения механизмов отрицательной обратной связи имеются во многих узлах сигнальной системы пролиферации. Такие нарушения широко распространены среди опухолевых клеток человека и служат важным средством, с помощью которого клетки могут получать пролиферативную независимость. Кроме того, изменение и/или нарушение этапов, ослабляющих сигнальные системы, может способствовать развитию адаптивной резистентности по отношению к лекарствам, мишенями которых являются митогенные сигналы.
При исследовании онкогенов было показано, что чем выше уровень их экспрессии и чем больше в клетке сигнальных белков, тем интенсивнее пролиферация клеток и, соответственно, рост опухоли. Однако существует мнение, что высокий уровень сигнальных онкобелков RAS, MYC и RAF может вызывать противоположный ответ клеток, специфически индуцируя их старение и/или апоптоз. Культура клеток с высокой степенью экспрессии онкобелка RAS может превращаться в непролиферативную, но жизнеспособную культуру с физиологическими признаками старения. И наоборот, клетки с низким уровнем экспрессии этого белка могут избежать физиологического старения и пролиферировать [11].
Такие парадоксальные эффекты, вероятно, отражают механизмы внутренней защиты, которые необходимы для уничтожения клеток, экспрессирующих чрезмерный уровень регуляторных сигналов.
Уклонение опухолевой клетки
от супрессии опухолевого роста
В опухолевых клетках существуют механизмы, которые позволяют игнорировать системы подавления клеточной пролиферации, многие из которых зависят от генов - супрессоров опухоли. Гены - супрессоры опухолевого роста, ограничивающие рост и пролиферацию, обнаружены в результате стойкой инактивации их функции в различных опухолях человека и животных. Два основных опухолевых супрессора кодируют белки RB1 и ТР53. Они являются центральными регуляторами клеточного контроля и действуют в пределах двух ключевых систем клеточного цикла, которые связаны с активацией пролиферации клетки и, наоборот, активацией программы физиологического старения и апоптоза.
Белок RB интегрирует сигналы из внеклеточных и внутриклеточных источников и блокирует цикл роста и деления клеток [9]. Следовательно, в клетках с дефектами функции RB отсутствует критический сторож прогрессии клеточного цикла, в результате наблюдается устойчивая клеточная пролиферация. Ген TP53 контролирует сигналы, поступающие в клетку при стрессовых ситуациях; если уровень повреждения генома чрезмерный или уровень сигналов роста, глюкозы или кислорода ниже оптимальных, то ТР53 блокирует клеточный цикл, пока указанные показатели внутри клетки не нормализуются. При значительных или необратимых нарушениях внутриклеточных систем ТР53 может запускать апоптоз.
Оба супрессора пролиферации ТР53 и RB1 по отдельности очень важны для регуляции клеточной пролиферации, однако на различных клеточных линиях показано, что каждый из них является частью большой сети, в которую они объединены для осуществления своей функции. Например, мыши, у которых имелись клетки, лишенные Rb-1 гена, неожиданно оказались свободными от пролиферативных аномалий, несмотря на то что потеря функции Rb-1 должна была способствовать запуску клеточного деления у этих клеток и их потомков. Более того, некоторые клоны клеток у модельных мышей (Rb-), которые должны были прогрессировать в неоплазию, участвовали в морфогенезе нормальных тканей в организме. В более поздние периоды жизни у таких животных была обнаружена единственная неопла-зия при развитии опухоли гипофиза [33]. Аналогично мыши, имеющие нок-аут гена Тр53, развивались нормально, у них был в основном правильный клеточный и
тканевый гомеостаз, однако в дальнейшем развились аномалии в виде лейкемии и саркомы [18]. Оба примера указывают на существование дополнительных механизмов, ограничивающих репликацию клеток, лишенных ключевых супрессоров.
Многочисленные исследования показали, что в культуре с высокой плотностью нормальных клеток между клетками работают контактные механизмы подавления клеточной пролиферации, что ограничивает рост. Важно, что такое «контактное ингибирование» наблюдается в культуре клеток различного типа, и этот механизм действует in vitro, а in vivo обеспечивает нормальный тканевый гомеостаз и исчезает при развитии опухоли. Только в настоящее время становятся понятными детали механизма контактного ингибирования.
Один механизм связан с действием продукта гена супрессора опухолей NF2, его отсутствие ассоциировано с развитием нейрофибром у человека. Продукт гена NF2, белок мерлин, локализованный в цитоплазме, регулирует контактное ингибирование посредством связывания адгезивных молекул поверхности клетки, например Екадхерина, с трансмембранным доменом EGFR. В присутствии мерлина усиливается кадхерин-опосредованное взаимодействие между клетками, также мерлина ограничивает действие митоген-ного сигнала EGF [12].
Второй механизм контактного ингиби-рования связан с эпителиальным полярным белком LKB1, который способствует сохранению эпителиальной структуры и поддерживает целостность ткани. При ингибировании экспрессии гена LKB1, который является геном-супрессором опухолевого роста, целостность эпителиального слоя нарушается, а разрозненные эпителиальные клетки становятся мишенями Мус-индуцированной трансформации, таким образом экспрессия LKB1 может снижать митогенный эффект онкогена Мус [41]. Еще предстоит выяснить, насколько часто эти два механизма сочетаются при канцерогенезе. Вероятно, будут открыты и другие механизмы контактного ингибирования клеточной пролиферации. Очевидно, что механизмы, подобные этим, позволяют клеткам создавать и поддерживать сложную архитектуру тканей.
Противостояние опухолевой клетки
клеточной смерти
Исследования последних десятилетий позволили утверждать, что программируемая клеточная смерть служит естественным барьером для развития опухоли. В результате изучения сигнальных систем, контролирующих апоптоз, показано, что
он запускается в ответ на различные физиологические стрессы, которые клетки испытывают при канцерогенезе или в результате противоопухолевой терапии. Самыми заметными среди факторов, индуцирующих апоптоз, являются нарушение баланса при повышении уровня онкогенных сигналов, и повреждение ДНК, обусловленное гиперпролиферацией. Показано также, что апоптоз ослабляется в опухолях высокого уровня злокачественности и при резистентности к терапии [1].
Регуляция апоптоза имеет два уровня: верхний уровень включает непосредственно регуляторы апопотоза, нижний - эф-фекторные компоненты [1]. Регуляторы, в свою очередь, можно разделить на две большие группы. Одна группа, внешняя, осуществляет прием и передачу внеклеточных сигналов, индуцирующих апопо-тоз, например Раз-лиганд/Раэ-рецептор. Вторая группа, внутренняя, распознает и интегрирует сигналы внутриклеточного происхождения. В результате действия этих групп каспазы 8 и 9 запускают каскад протеолиза с вовлечением эффекторных каспаз, участие которых необходимо на конечном этапе апоптоза. Конечные продукты распада клетки поглощаются соседними клетками и специальными фагоцитарными клетками.
Механизм, запускающий апоптоз, который передает сигналы между регуляторами и эффекторами, контролируется равновесием между проапоптотическими и антиапоптотическими регуляторными белками, составляющими семейство Вс1-2 [1]. Белок Вс1-2 и родственные белки (Вс!-хЬ, Вс!-\м, Мс1-1, А1) являются ингибиторами апоптоза и подавляют активность двух проапоптотических белков - Вах и Вак, непосредственно связываясь с ними. Белки Вах и Вак встроены в наружную мембрану митохондрий.
Диссоциируя из комплекса с анти-апоптотическими белками, свободнные Вах и Вак нарушают целостность наружных мембран митохондрий. Это приводит к высвобождению из мембраны проапоптотических сигнальных белков, наиболее важный из которых цитохром С. Свободный цитохром С активирует ка-спазы, которые действуют специфически как пептидазы, что приводит к множеству внутриклеточных изменений, связанных с программой апоптоза.
Условия, при которых запускаются программы апоптоза, в настоящее время достаточно хорошо охарактеризованы, однако некоторые клеточные элементы, которые играют ключевую роль в развитии опухолей, остаются неидентифициро-
ванными [1]. Наиболее важными можно считать повреждения ДНК, что связано с участием гена-супрессора опухоли ТР53 [25]. ТР53 индуцирует апоптоз, стимулируя экспрессию белков Noxa и Puma в ответ на определенный уровень повреждений ДНК и хромосомных аномалий. С другой стороны, недостаточный уровень факторов выживания (например, IL-3 в лимфоцитах или инсулиноподобных факторов (IGF1 и IGF2) в эпителиальных клетках) может вызвать апоптоз только с участием белка BH3. Однако имеются и другие условия, которые приводят к смерти клетки. Они связаны с гиперактивацией системы некоторыми онкобелками, такими как Myc, который запускает апоптоз, взаимодействуя с белком Bim или с другими ВН3-белками, если их действие не уравновешивается антиапоптотическими факторами [25].
Опухолевые клетки используют разные возможности для ограничения или обхода апоптоза. Наиболее часто инги-бируется функция ТР53, что устраняет этот критический фактор из схемы индуцированного апоптоза. Кроме того, опухоли могут увеличивать экспрессию антиапоптотических регуляторов (Bcl-2, Bcl-xL) и сигналов выживания (lGF1 и IGF2) или снижать уровень проапоптотических факторов (Bax, Bim, Puma), или даже инги-бировать апоптоз, который стимулируется внешним лигандом.
Результаты исследований апоптотиче-ского аппарата, а также программ и стратегий, используемых раковыми клетками, чтобы избежать апоптоза, по достоинству оценены в последнее десятилетие. Однако наиболее значимые успехи в исследовании этой проблемы были достигнуты после изучения других форм клеточной смерти, которые расширили понятие «программированной клеточной смерти». Одной из таких форм принято считать аутофагию. Как и апоптоз, аутофагия в норме работает на базальном уровне в клетках, но может быть значительно индуцирована в определенных условиях клеточного стресса, наиболее очевидный из которых - дефицит питательных веществ [32]. К другой форме клеточной гибели относят некроз. Хотя некроз по многим параметрам рассматривался как смерть организма, т.е. как форма общего истощения и разрушения, в настоящее время понятие концептуально изменилось: в некоторых случаях клеточная смерть в результате некроза несомненно находится под генетическим контролем, а не является случайным и неуправляемым процессом [17].
Увеличение времени жизни
Опухолевым клеткам необходим неограниченный потенциал репликации для получения адекватного количества клеток, формирующих макроскопические опухоли. Это свойство резко отличает их от нормальных клеток, которые имеют ограниченное число циклов деления. При размножении клеток в культуре циклы деления приводят, в первую очередь, к индукции физиологического старения, а клетки, успешно обошедшие это ограничение, переходят в фазу кризиса, в которой большинство клеток в популяции погибает. В редких случаях клетки, пережившие состояние кризиса, приобретают способность к неограниченной репликации. Такие клетки способны пролиферировать в культуре без признаков физиологического старения.
Многие исследования показывают, что теломеры являются ДНК-структурами, которые защищают концы хромосом, эти структуры связаны со способностью клетки к неограниченной репликации [8]. Тело-меры состоят из тандемно повторяющихся последовательностей (-ТТТАGGG-)*n, и с каждым делением постепенно укорачиваются в обычных клетках, в результате чего теряется способность защищать концы хромосом от соединения друг с другом. Такое соединение создает нестабильные перестроенные хромосомы, в результате происходит дестабилизация кариотипа, которая угрожает жизнеспособности клетки. Соответственно, длина теломер в клетке определяет количество поколений ее потомства, прежде чем произойдет разрушение теломер и будут утрачены их защитные функции.
Теломераза - специфическая ДНК-полимераза, которая добавляет теломер-ные повторы на конце теломерной ДНК. Функция этого белка почти отсутствует в обычных клетках, но его экспрессия повышена в подавляющем большинстве (примерно 90%) бессмертных клеток, включая опухолевые клетки человека.
Теломераза удлиняет теломерную ДНК, чем противостоит разрушению тело-мер. Наличие теломеразной активности в клетках культуры, специально сконструированных для изучения экспрессии этого фермента, связано с устойчивостью к физиологическому старению, и наоборот, инактивация теломеразы ведет к укорочению теломер и активации антипролифера-тивной функции.
Физиологическое старение и апоптоз обусловливают противоопухолевую защиту клеток. Такая программа генетически заложена в клетки, и она работает, чтобы
препятствовать росту неопластических клонов.
Возможное бессмертие клеток, которые формируют опухоль, объясняется их способностью поддерживать определенную длину теломерной ДНК, которая позволяет избегать запуска физиологического старения или апоптоза. Сокращение длины теломер рассматривается как часовой механизм, который ограничивает репликативный потенциал нормальных клеток и, следовательно, нарушается в клетках опухоли.
В настоящее время имеется свидетельство того, что клоны молодых пред-опухолевых клеток часто сталкиваются с кризисом, вызванным потерей теломер, относительно рано из-за их неспособности экспрессировать необходимое количество теломеразы. Экспериментально показано значительное укорачивание теломер, а также слияние хромосомных концов в предопухолевых образованиях [27]. Можно предположить, что такие клетки прошли через большое число нормальных делений с укорачиванием теломер. Следовательно, развитие некоторых неоплазий человека можно предотвратить, индуцируя сокращением теломер.
Важность временного недостатка теломерных последовательностей показана также при сравнительном анализе пренеопластических и злокачественных поражений молочной железы человека [46]. В предраковых образованиях не отмечено заметной экспрессии теломеразы, но обнаружены укорачивания теломер и хромосомные нарушения. Наоборот, в карциномах обнаружена повышенная экспрессия теломеразы, реконструкция длины теломер и нарушения кариотипа, которые, по-видимому, образовывались до появления повышенной теломеразной активности. Обнаруженные факты показывают, что задержка теломеразной активности способствует появлению мутаций в опухолевых клетках, в то время как ее активация стабилизирует мутантный геном и способствует неограниченной репликации, которая необходима клеткам опухоли для возникновения клинически определяемых новообразований.
Исследования теломеразы предполагали, что основная функция фермента состоит в удлинении и сохранении тело-мерной ДНК. Однако в последние годы стало ясно, что теломераза необходима для пролиферации клетки. При исследованиях на мышах и в культурах клеток обнаружена дополнительная роль теломеразы, в частности ее белковой субъединицы ТЕЯХ Белковая субъединица теломеразы
ТЕЯТ может быть кофактором комплекса р-катенин/фактор транскрипции 1_Е! усиливая сигналы Wnt-пути [40]. Теломераза, независимо от действия на теломеры, повышает пролиферацию клеток и/или устойчивость к апоптозу, участвует в исправлении повреждений ДНК и в реакции РНК-зависимой РНК-полимеразы [35]. В дополнение ТЕЯТ может связываться с хроматином на множественных сайтах, расположенных по всей длине хромосом, а не только с теломерами [40].
Индукция неоангиогенеза
Опухолям, как и нормальным тканям, для жизни необходимы питательные вещества и кислород, а также удаление продуктов метаболизма и углекислого газа. Этим потребностям отвечает неова-скуляризация, образование сети новых кровеносных сосудов в опухоли. В эмбриогенезе развитие сосудистой сети связано с образованием новых эндотелиальных клеток, их агрегацией в трубочки (васку-логенез) и образованием новых сосудов (ангиогенез). После такого морфогенеза нормальная сосудистая сеть приходит к состоянию покоя.
Во взрослом организме ангиогенез имеет место только временно, как часть физиологических процессов, например при заживлении ран или в женском репродуктивном цикле. Напротив, при прогрессии опухоли ангиогенез всегда активирован, стимулируя образование новых сосудов, что помогает поддерживать рост новообразования.
Убедительно показано, что ангиоген-ные регуляторы являются сигнальными белками, которые связываются с рецепторами на поверхности эндотелиальных клеток сосудов. Хорошо известны индукторы и ингибиторы ангиогенеза, такие как эндотелиальный фактор роста сосудов (VEGFA) и тромбоспондин (ТБР-1).
Ген УЕв-Л кодирует лиганды, которые регулируют рост новых кровеносных сосудов в эмбриональном и постнатальном развитии, а у взрослых - гомеостати-ческую выживаемость эндотелиальных клеток при физиологических и патологических состояниях. Сигнальная молекула VEGF взаимодействует с тремя тирозин-киназными рецепторами (VEGFR-1, 2, 3), и это взаимодействие регулируется на многих уровнях. Экспрессия гена УЕв-А может повышаться как при гипоксии, так и при действии онкогенов [14]. Кроме того, VEGFлиганды могут существовать в латентных формах во внеклеточном ма-триксе, которые активируются действием протеаз внеклеточного матрикса (например, ММР-9) [29]. Другие проангиогенные
молекулы, члены семейства факторов роста фибробластов (FGF), связаны с поддержкой опухолевого ангиогенеза, если их экспрессия хронически повышена [3].
Сосуды внутри опухолей хронически активированы, но процессы ангиогенеза в опухолях отличны от нормальных тканей. При опухолевой неоваскуляризации отмечается ранний рост капилляров, изогнутость и избыточное ветвление сосудов, рыхлость, их деформация и увеличение, неустойчивый кровоток, микрокровотечения, необычный уровень пролиферации эндотелиальных клеток и их апоптоз [37] .
При многоступенчатом развитии ин-вазивного рака ангиогенез индуцируется рано как на модельных животных, так и у людей. При гистологическом анализе предопухолевых, неинвазивных повреждений, включая дисплазии, а также при карциномах in situ, обнаруживают раннее нарушение ангиогенеза [45].
При активации ангиогенеза в опухолях характер неоваскуляризации может быть различный. В некоторых опухолях (например, в протоковых аденокарциномах поджелудочной железы) новых сосудов образуется мало, в них много стромальных участков, в которых отсутствуют сосуды, а другие опухоли (включая опухоли почек) высокоангиогенны и, следовательно, в них развита плотная сосудистая сеть [57].
Большинство регуляторов ангиогенеза - это белки, которые образуются в результате протеолитического расщепления других структурных белков, не относящихся к ангиогенезу. Некоторые из эндогенных ингибиторов ангиогенеза могут быть обнаружены в крови нормальных людей и животных. Удаление генов, кодирующих некоторые эндогенные ингибиторы ангио-генеза, не оказывает физиологического влияния на соответствующих модельных животных, однако, как следствие, усиливает рост аутогенных и имплантированных опухолей [47]. Наоборот, если уровень циркулирующих эндогенных ингибиторов у трансгенных мышей увеличивался, рост опухоли замедлялся [47].
В настоящее время ясно, что почти весь спектр клеток, источником которых является костный мозг, играет решающую роль в развитии патологического ангио-генеза [44]. Клетки иммунной системы, макрофаги, нейтрофилы, тучные клетки и предшественники миелоидных клеток инфильтрируют предопухолевые образования и прогрессирующие опухоли и располагаются на границе этих поражений. Окружающие опухоль воспалительные клетки запускают ангиогенез в тканях, ранее находящихся в покое, а также поддер-
живают постоянный ангиогенез, связанный с ростом опухоли, чем способствуют локальной инвазии. Кроме того, они могут способствовать защите сосудистой сети от действия лекарств, мишенью которых являются эндотелиальные сигнальные клетки [15].
Сосудистая сеть опухолей испытывает значительный недостаток в перицитах, которые выполняют важную механическую и физиологическую роль для эндотелиальных клеток в сосудистой сети нормальных тканей.
Активация инвазии
и метастазирования
До недавнего времени механизмы инвазии и метастазирования понимали недостаточно. Было ясно, что карциномы прогрессируют в патологически высокую степень злокачественности, что отражается в локальной инвазии и отдаленных метастазах, а опухолевые клетки со временем обычно не только изменяют свою форму, но и теряют связь с другими клетками и внеклеточным матриксом. Такие изменения видны при потере клетками опухоли Е-кадхерина, ключевой молекулы клеточной адгезии. С помощью Е-кадхерина формируются плотные контакты между эпителиальными клетками, что обусловливает образование слоев и неподвижность клеток внутри этих слоев. Показано, что повышенная экспрессия Е-кадхерина является антагонистом инвазии и мета-стазирования, в то время как снижение его экспрессии способствует приобретению этих фенотипов. Часто наблюдаемое подавление активности Е-кадхерина и его случайная инактивация в карциномах человека убедительно доказывает роль Е-кадхерина как ключевого супрессора инвазии и метастазирования [6].
Кроме того, в высокоагрессивных опухолях изменяется экспрессия генов, кодирующих молекулы адгезии между клетками, а также между клетками и матриксом. Экспрессия адгезионных белков, обеспечивающих плотный контакт между эпителиальными клетками, значительно снижается, а уровень молекул адгезии, стимулирующих миграцию клеток в эмбриогенезе и при воспалении, напротив, повышается. При снижении экспрессии Е-кадхерина повышается уровень И-кадхерина, который в норме экспрес-сируется в мигрирующих нейронах и ме-зенхимальных клетках при органогенезе.
Многоступенчатый процесс инвазии и метастазирования, который часто называют каскадом инвазии/метастазирования, можно представить как последовательность отдельных этапов. Сначала проис-
ходят клеточно-биологические изменения, связанные с локальной инвазией. Затем следует инвазия опухолевых клеток в соседние кровяные и лимфатические сосуды. После переноса клеток лимфатической и кровеносной системой в отдаленные районы происходит выход опухолевых клеток из сосудов в паренхиму удаленных тканей (экстравазация) и формирование микрометастазов и, наконец, рост микрометастазов в макроскопические опухоли. Последняя стадия называется «колонизацией».
За последнее десятилетие достигнут значительный прогресс в понимании сложных механизмов инвазии и метаста-зирования опухолей, идентифицированы регулирующие их гены. Это стало возможным благодаря разработке и внедрению современных методов молекулярно-био-логических исследований и улучшению экспериментальных моделей.
Основным регулятором инвазии и метастазирования сегодня считается механизм эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП). Исследования механизма ЭМП тесно связаны с изучением трансформированных эпителиальных клеток, которые приобретают способность к инвазии, резистентность к апоптозу и дис-семинации [43]. Наряду с его участием в процессах, связанных с разными стадиями эмбрионального морфогенеза и заживлением ран, которые необходимы для нормального функционирования организма, клетки могут приобретать злокачественные свойства, способствующие инвазии и метастазированию. Механизм ЭМП может активироваться как кратковременно, так и на продолжительное время, в зависимости от степени инвазии и метастазирования раковых клеток.
ЭМП и родственные процессы миграции при эмбриогенезе регулирует ряд совместно действующих транскрипционных факторов, в числе которых Snail, Slug, Twist и Zeb1/2. Эти транскрипционные регуляторы экспрессируются в различных типах злокачественных опухолей. В экспериментальных моделях формирования карциномы показана их значимость для механизма инвазии, а при метастазах обнаружена эктопическая гиперэкспрессия некоторых из них [53]. Эти транскрипционные факторы вызывают ряд биологических изменений, к которым относится потеря адгезионных контактов, изменение морфологической формы клетки из полигональной/эпителиальной в веретенообразную/фибробластическую форму, экспрессия ферментов, разрушающих внеклеточный матрикс, повышение
подвижности клетки и резистентность к апоптозу. Все эти процессы характерны для опухолевой инвазии и метастазирова-ния. Некоторые из этих транскрипционных факторов могут прямо подавлять экспрессию гена Е-кадхерина, тем самым лишая неопластические эпителиальные клетки этого ключевого супрессора подвижности и инвазивности [42].
Также показано, что ослабленное взаимодействие опухолевых клеток со стро-мальными клетками может индуцировать экспрессию фенотипов злокачественных клеток, которые, как известно, регулируются этими, одним или более, транскрипционными факторами [26]. Опухолевые клетки, расположенные на инвазивных краях карцином, могут в большей степени подвергаться действию механизма ЭМП. Вероятно, эти клетки испытывают влияние микроокружения, которое отличается от стимулов, действующих на клетки, расположенные в глубине этих новообразований.
Становится все более очевидным, что взаимосвязь между злокачественными клетками и клетками стромы обусловливает приобретение способности к инва-зивному росту и метастазированию [44]. Сигнальный механизм может действовать как на одни, так и на другие клетки и изменять их специфические свойства. Например, мезенхимальные стволовые клетки, которые присутствуют в строме опухоли, могут секретировать ССЬ5/ RANTES в ответ на сигналы клеток опухоли, а ССЬ5, в свою очередь, действует на раковые клетки, стимулируя их инвазивное поведение [26].
Макрофаги периферии опухоли могут способствовать локальной инвазии, активируя металлопротеиназы и цисте-ин-катепсиновые протеазы - ферменты, разрушающие внеклеточный матрикс [26]. На экспериментальной модели метастази-рующего рака молочной железы показано, что ассоциированные с опухолью макрофаги обеспечивают злокачественные клетки молочной железы эпидермальным фактором роста а те, в свою очередь, стимулируют макрофаги. Такое взаимодействие опухолевых клеток и макрофагов приводит к попаданию клеток опухоли в циркулирующую систему и их последующей метастатической диссеми-нации [44].
До сих пор неизвестно, нужны ли дополнительные мутации в клетках опухоли, для того чтобы преодолевать большинство стадий каскада инвазии-метастазирова-ния, или для этого достаточно тех мутаций, которые были необходимы для образования первичной опухоли.
Осуществление программы
инвазивного роста
Клетки, диссеминированые из первичной опухоли в отдаленную ткань, больше не получают поддержки от активированной стромы. При отсутствии сигналов, индуцируемых инвазией/ЭМП, на новом месте опухолевые клетки могут переходить в неинвазивное состояние. Клетки, которые подверглись воздействию ЭМП в начальной стадии инвазии и метастатической диссеминации, могут подвергаться обратному процессу, который назван мезенхимально-эпителиальным переходом (МЭП). Такая пластичность приводит к образованию новых колоний опухолевых клеток, которые имеют ги-стопатологические свойства, сходные с клетками первичной опухоли, которые не подвергались действию ЭМП [21]. Возможно, представление, что все клетки опухоли обычно проходят через все стадии ЭМП, является упрощенным. Напротив, во многих случаях они могут проходить стадии механизма ЭМП только частично, тем самым приобретая новые мезенхимальные свойства, хотя эпителиальные черты полностью не исчезают.
Нужно отметить, что механизм ЭМП регулирует только определенный тип инвазии, который назван мезенхимальным. Однако в инвазии злокачественных клеток идентифицированы две другие формы инвазии [16]. Общая инвазия представляет собой массовое распространение опухолевых клеток в окружающие ткани, что характерно, например, для клеток сквамозной карциномы. Такие опухоли редко метастазируют. Вероятно, при этой форме инвазии отсутствуют определенные функциональные признаки, облегчающие метастазирование. Другая форма инвазии называется амебоидной формой [34]. При этой форме у отдельных клеток наблюдается морфологическая пластичность, позволяющая проникать через промежутки в экстрацеллюлярном матриксе, а не просто расчищать путь для себя, как при мезенхимальных и общих формах инвазии. Пока не понятно, являются ли эти механизмы независимыми, или компоненты механизма ЭМП участвуют в общей или амебоидной формах инвазии раковых клеток.
Обсуждается другое предположение: инвазию опухолевых клеток облегчают воспалительные клетки, которые собираются на границах опухолей и вырабатывают факторы, разрушающие экстрацеллюлярный матрикс и индуцирующие инвазивный рост [29, 44].
Процессы метастатической
колонизации
Процесс метастазирования можно разделить на две основные фазы: дис-семинация клеток от первичной опухоли к отдаленным тканям; и адаптация этих клеток микроокружению чужой ткани, результатом которой является рост микрометастазов в макроскопические опухоли.
Многие этапы диссеминации, по-видимому, являются частью механизмов ЭМП и сходным образом действующих механизмов миграции. Колонизация клеток не всегда связана с диссеминацией, о чем свидетельствует наличие у пациентов множественных микрометастазов, которые успешно диссеминированы, но никогда не прогрессируют в макроскопические метастатические опухоли [52].
Показано, что при некоторых типах рака первичная опухоль может постоянно секретировать сдерживающие факторы супрессии, которые переводят такие микрометастазы в состояние покоя. Для таких опухолей клинически показан взрывной рост метастазов вскоре после резекции первичной опухоли. Однако в других случаях, таких как рак молочной железы и меланома, макроскопические метастазы могут активироваться через десятилетия после хирургического удаления или фармакологического разрушения первичной опухоли. Рост таких метастатических опухолей, очевидно, обусловлен находящимися в покое метастазами, которые активизируются после преодоления множества проблем, связанных с колонизацией ткани.
Из приведенных биологических данных можно заключить, что у микрометастазов могут отсутствовать специфические признаки, которые необходимы для интенсивного роста, как и способность к активации ангиогенеза. Неспособность определенных, экспериментально созданных «молчащих» микрометастазов образовывать макроскопические опухоли объясняют их неспособностью активировать опухолевый ангиогенез [2]. Недавно показано, что голодание может стимулировать интенсивную аутофагию, которая приводит к тому, что раковые клетки сжимаются и переходят с состояние обратимого покоя. Если изменяется тканевое микроокружение и повышается доступ питательных веществ, то такие клетки могут выходить из этого состояния и возобновлять активный рост и пролиферацию [28]. Другие механизмы микрометастатического состояния покоя могут быть связаны с антиростовыми сигналами, которые вырабатываются внеклеточным матриксом нормальных тканей
и супрессорным действием иммунной системы [2].
Большинство диссеминированных раковых клеток, вероятно, плохо приспосабливаются к микроокружению тканей, в которые они попали. Следовательно, каждому типу диссеминированных опухолевых клеток необходимо решать проблемы ассимиляции в микроокружении чужеродной ткани. Для такой адаптации необходимы различные программы колонизации, и каждая зависит от типа диссеминирован-ной клетки и от природы микроокружения.
Метастатическую диссеминацию долго представляли как последнюю стадию многоступенчатой прогрессии первичной опухоли. Однако недавние исследования человека и модельных животных показали, что опухолевые клетки могут диссеминировать на ранних стадиях [10]. Микрометастазы также могут распространяться из первичной опухоли, которая еще не является инвазивной, но уже лишена целостности сосудов. Хотя раковые клетки могут свободно диссеминировать при начальных стадиях опухолевого процесса и обсеменять костный мозг и другие ткани, их способность к колонизации этих тканей и развитию в макрометастазы остается недоказанной.
Вне зависимости от времени диссеми-нации остается неясным, на каком этапе у опухолевых клеток развивается способность к колонизации чужеродных тканей для превращения их в макроскопические опухоли. Эта способность может возникать как результат специфического пути развития опухоли, при которой клетки первичной опухоли, входящие в кровоток, случайно приобретают способность колонизировать участки удаленной ткани [52]. Или способность к колонизации специфичных тканей развивается в ответ на селективное влияние на уже диссеминированные раковые клетки, чтобы приспособить их к росту в микроокружении чужеродной ткани. В последнее время широко обсуждается гипотеза «метастатической ниши». Предполагается, что часть диссеминированных клеток, попадая в другую ткань, способна сформировать метастатическую нишу, которая затем послужит источником колонизации. Диссеминированная опухолевая клетка, попадая в чужеродную ткань, изменяет свое микроокружение, приспосабливая его к потребностям будущей опухоли, перестраивая белковый спектр и формируя стромальные клеточные взаимодействия. Вероятно, не все опухолевые клетки имеют способность к формированию подобной ниши, поэтому не все диссеминированные клетки способ-
ны к образованию макрометастазов [49].
Показано, что клетки в метастатических колониях могут диссеминировать далее не только в новые участки тела, но и возвращаться в первичные опухоли. Следовательно, программы тканевой колонизации, которые имеют место между клетками внутри первичной опухоли, могут также инициировать возврат диссемини-рованных клеток. Такое повторное обсеменение показано для метастазов рака поджелудочной железы человека [55].
Из этого процесса самообсеменения возникает соображение, что поддерживающая строма первичной опухоли, которая способствует приобретению злокачественных черт, может сама обеспечить соответствующее место в ткани для обратного обсеменения и колонизации циркулирующими раковыми клетками из метастатических очагов поражения.
Следовательно, для колонизации почти наверняка требуется образование соответствующего микроокружения опухоли, которое состоит из важных поддерживающих стромальных клеток. По этой причине процесс колонизации, вероятно, охватывает большое число кле-точно-биологических процессов, которые все вместе значительно более сложны и разнообразны, чем предыдущие стадии метастатической диссеминации.
1енетическая нестабильность
опухолевых клеток
Все свойства опухолевой клетки зависят от изменений в ее геноме. Мутантные генотипы предоставляют выборочные преимущества субклонам опухолевых клеток, способствуют их росту и доминированию среди других субклонов. Соответственно, многоступенчатую прогрессию опухоли можно представить как следствие кло-нальных экспансий, каждая из которых запускается случайным образом, в результате полученной мутации. Наследуемые фенотипы, например инактивация генов супрессоров опухоли, могут появляться и через эпигенетические механизмы, такие как метилирование ДНК и модификации гистонов [5].
Факт, что в норме частоты спонтанных мутаций в каждом поколении клеток низкие, объясняется свойством обнаруживать и устранять дефекты ДНК, что поддерживает целостность генома. Для получения большего количества мутаций в генах, необходимых для обеспечения канцерогенеза, частота мутаций в злокачественных клетках повышена [38]. Способность к накоплению мутаций достигается благодаря увеличению чувствительности к мутагенам или в результате повреждения системы
стабильности генома. Накопление мутаций ускоряется при нарушении системы контроля, которая в норме отвечает за целостность генома и стимулирует генетически поврежденные клетки к физиологическому старению и апоптозу [22]. При этом роль гена-супрессаора ТР53 считается центральной, из-за чего он назван «стражем генома».
Известен целый ряд генов, отвечающих за стабильность ДНК [30]. У генов, контролирующих стабильность генома, функции довольно разнообразны, они связаны: 1) с обнаружением повреждений ДНК и активацией системы репарации; 2) непосредственным восстановлением поврежденной ДНК; 3) инактивацией или блокированием мутагенных молекул до повреждения ДНК [38]. С точки зрения генетики эти гены ведут себя как гены-супрессоры опухоли, они теряют свои функции по мере прогрессии опухоли, и эти потери связаны с инактивирующими мутациями или с эпигенетической репрессией. Введение этих мутантных генов в мышиные модели приводило к повышению случаев развития опухолей, что подтверждает потенциальные возможности этого механизма [4].
Как отмечалось, потеря теломерной ДНК в опухоли приводит к развитию нестабильности кариотипа и появлению хромосомных перестроек. С этой точки зрения фермент теломеразу, которая сохраняет целостность теломерной ДНК, можно рассматривать не только как инструмент неограниченного потенциала для репликации, но и с точки зрения генов, которые обеспечивают целостность генома.
Успехи в молекулярно-генетическом анализе генома злокачественных клеток дали возможность убедительно показать возникновение мутаций и геномной нестабильности при прогрессировании опухоли. При использовании сравнительной геномной гибридизации показаны численные и структурные изменения большого числа генов и хромосомных фрагментов в геноме опухолевой клетки. Эти многочисленные нарушения четко указывают на отсутствие контроля над геномной целостностью, а также на то, что измененные участки генома содержат гены, изменения которых способствуют неопластической прогрессии [31]. Повторяющиеся генетические изменения в определенном типе опухоли могут указывать на роль конкретных мутаций как причину опухолевого роста.
Воспаление, стимулирующее опухоль
Некоторые опухоли инфильтрированы иммунными клетками и демонстрируют присутствие воспаления, которое возни-
кает в нормальных тканях. С появлением маркеров для точной идентификации различных типов клеток иммунной системы стало ясно, что почти каждое неопластическое образование содержит иммунные клетки, которые имеют различную плотность, от едва различимой инфильтрации до крупного воспаления [39]. Сначала полагали, что таким образом иммунная система воздействует на опухоль с целью ее удаления, и действительно имеется ряд данных, которые указывают на противоопухолевый ответ.
В 2000-х годах впервые предположили, что связанное с опухолью воспаление усиливает опухолеобразование и прогрессию. В последующее десятилетие интенсивные исследования связей между воспалением и канцерогенезом убедительно показали стимуляцию опухоли иммунными клетками и неопластическую прогрессию [44].
Воспаление играет большую роль в опухолевом развитии. При его участии происходит выработка биологически активных молекул в опухолевом микроокружении, включая факторы роста, которые поддерживают пролиферацию. Воспаление активирует факторы выживания, проангиогенные факторы, ферменты, модифицирующие клеточный матрикс и способствующие ангиогенезу, инвазии и метастазированию, а также индуктивные сигналы, которые активируют ЭМП [44].
Воспаление обнаруживается на ранних стадиях неопластической прогрессии и, очевидно, способствует развитию зарождающейся неоплазии в полноценный рак [44]. Воспалительные клетки могут выделять активные формы кислорода, которые являются сильными мутагенами для близлежащих клеток, что ускоряет их генетическую трансформацию в состояние повышенной злокачественности [19].
Перепрограммирование
энергетического метаболизма
При хронической и часто неконтролируемой пролиферации клеток происходит также и перестройка энергетического метаболизма для питания клеток в процессе роста и деления. В аэробных условиях нормальные клетки превращают глюкозу вначале в пируват в ходе гликолиза, а потом, в митохондриях, пируват - в углекислый газ. В анаэробных условиях гликолизу отдается предпочтение и в митохондрии поступает недостаточно пирувата. Отто Варбург первым описал аномальные характеристики энергетического метаболизма раковых клеток. Он отметил, что даже в присутствии кислорода опухолевые клетки изменяют метаболизм глюкозы и выработка ими энергии ограничивается
в основном гликолизом, что приводит к состоянию клеток, который называется «аэробный гликолиз».
Показано, что снабжение энергией в результате гликолиза связано с активацией онкогенов RAS, MYC и мутацией в гене-супрессоре ТР53, что приводит клетку к уклонению от цитостатического контроля и ослаблению апоптоза [24]. Условия гипоксии, которые имеют место внутри многих опухолей, усиливают преимущество гликолиза. В ответ на гипоксию система повышает уровень переносчиков глюкозы и многих ферментов гликолити-ческого пути [24]. Кроме того, гипоксия и активация онкогена Ras могут независимо повышать уровни транскрипционных факторов, индуцированных гипоксией, HIF1 а и HIF2a, которые, в свою очередь, усиливают гликолиз [48].
Доказано, что измененный энергетический метаболизм широко распространен в раковых клетках.
Уклонение от разрушения иммунной системой По давно принятой теории иммунного контроля предполагается, что клетки и ткани постоянно тестируются иммунной системой, и такой контроль позволяет распознавать и устранять подавляющее большинство зарождающихся раковых клеток и, следовательно, возникающих опухолей.
Таким образом, очевидно, солидные опухоли каким-то образом смогли избежать обнаружения иммунной системой или уклоняются от уничтожения.
Роль иммунного контроля опухолей подтверждается увеличением частоты некоторых типов рака у лиц с нарушениями иммунной системы. В последние годы появляется больше данных, полученных как на генетически модифицированных мышах, так и из клинической эпидемиологии, которые позволяют предположить, что иммунная система является значительным барьером для формирования и прогресси-рования опухолей, по крайней мере для некоторых форм рака, не индуцированных вирусами.
Мышей с дефицитом разных компонентов иммунной системы оценивали по развитию индуцированных опухолей. Оказалось, что у иммунодефицитных мышей опухоли вырастали чаще и/или росли быстрее по сравнению с иммуно-компетентными мышами.
В частности, недостатки в развитии функций цитотоксических Т-лимфоцитов CD8+ (ЦТЛ), хелперных Т-клеток CD4+Th1 или клеток натуральных киллеров (NK) приводили к заметному повышению
опухолей в каждом случае. Более того, мыши с комбинированным иммунным дефицитом по Т- и ИК-клеткам были еще более восприимчивы к развитию рака. Эти результаты показывают, по крайней мере в экспериментальных моделях, что как врожденный, так и приобретенный статус иммунной системы имеет принципиальное значение для иммунного контроля и, следовательно, для уничтожения опухоли.
Опыты по трансплантации показали, что опухолевые клетки, которые первоначально выросли в организме иммуноде-фицитных мышей, не вызывают опухолей при пересадке в организм иммунокомпе-тентных хозяев. В то время как раковые клетки из опухолей, выросших в организме иммунокомпетентных мышей, одинаково эффективно инициируют трансплантированные опухоли в организме обоих типов мышей [54]. Это можно объяснить тем, что высокоиммуногенные клоны раковых клеток обычно сразу элиминируются в организме иммунокомпетентных хозяев в процессе, который называют «иммунным редактированием». Оставшиеся типы клеток являются слабо иммуногенными, поэтому они растут и образуют солидные опухоли у иммунодефицитных и иммуно-компетентных животных.
Клиническая эпидемиология также поддерживает факт наличия антиопухолевого иммунного ответа при некоторых формах опухолей человека [7]. Например, пациенты с опухолями ободочной кишки и яичников, которые были сильно инфильтрированы иммунными клетками, ЦТЛ и ИК, имели лучший прогноз, чем пациенты, у которых не было такого избытка лимфоцитов-киллеров [39]. Кроме того, показано, что в иммуносу-прессированных трансплантированных органах у реципиентов развиваются злокачественные опухоли донорского происхождения. Это позволяет предположить, что свободные от опухолей доноры имели опухолевые клетки, которые находятся под контролем иммунной системы, в инертном состоянии [50].
Тем не менее, как было отмечено выше, у пациентов с хронической имму-носупрессией не обнаруживается значительного увеличения случаев основных невирусных форм рака человека.
На самом деле обсуждение иммунологии рака сводится к упрощенному иммунологическому взаимодействию «опухоль - хозяин», поскольку высоко-иммуногенные раковые клетки могут успешно уклоняться от иммунного разрушения, блокируя компоненты иммунной системы, которые предназначены для их
уничтожения. Например, раковые клетки могут парализовать инфильтрацию ЦТЛ и NК клеток, вырабатывая TGF -р или другие факторы иммуносупрессии [56]. Более тонкие механизмы действуют при активации воспалительных клеток -активных иммуносупрессоров, к которым относятся регуляторные Т-клетки и клетки-супрессоры миелоидного происхождения. И те и другие могут супрессировать действие цитотоксиче-ских лимфоцитов [36].
Доказательства того, что противоопухолевый иммунитет является барьером для формирования опухоли и ее прогрессии у людей, дают основание полагать, что уклонение от иммунного действия - один из основных механизмов опухолевого роста.
Приведенные в этой статье механизмы, способствующие опухолевому росту, не являются окончательными. Достижения молекулярной онкологии последних лет позволяют выявить и оценить эти механизмы, но многое еще остается неясным. Понятно, что генетические и эпигенетические изменения генома лежат в основе злокачественной трансформации клетки, генетически детерминируют изменение процессов ее жизнедеятельности. Однако открытие новых эпигенетических регуляторов экспрессии генов в нормальной и опухолевой клетках, сделанное в последнее время, позволят говорить о появлении новых механизмов злокачественной трнсформации клетки.
n M T E P A T y P A
1. Adams, J.M., Cory, S. (2007). The Bcl-2 apoptotic switch in cancer development and therapy. Oncogene. 26, 1324-1337.
2. Aguirre-Ghiso, J.A. (2007). Models, mechanisms and clinical evidence for cancer dormancy. Nat. Rev. Cancer. 7, 834-846.
3. Baeriswyl, V, Christofori, G. (2009). The angiogenic switch in carcinogenesis. Semin. Cancer Biol. 19, 329-337.
4. Barnes, D.E, Lindahl, T. (2004).Repair andgenetic consequences of endogenous DNA base damage in mammalian cells. Annu. Rev. Genet. 38, 445-476.
5. Berdasco, M., Esteller, M. (2010). Aberrant epigenetic landscape in cancer: How cellular identity goes awry. Dev. Cell. 19, 698-711.
6. Berx, G., van Roy, F(2009). Involvement of members of the cadherin superfamily in cancer. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 1, a003129.
7. Bindea, G., Mlecnik, B., Fridmanet al. (2010). Natural immunity to cancer in humans. Curr. Opin. Immunol. 22, 215-222.
8. Blasco, M.A. (2005). Telomeres and human disease: ageing, cancer and beyond. Nat. Rev. Genet. 6, 611622.
9.urkhart, D.L., Sage, J. (2008). Cellular mechanisms of tumour suppression by the retinoblastoma gene. Nat. Rev. Cancer 8, 671-682.
10.oghlin, C., Murray, G.I. (2010). Current and emerging concepts in tumour metastasis. J. Pathol. 222, 1-15. 11.ollado, M., and Serrano, M. (2010). Senescence in tumours: evidence from mice and humans. Nat. Rev. Cancer 10, 51-57.
12.urto, M, Cole, B.K., Lallemand, D, et al. (2007). Contact-dependent inhibition of EGFR signaling by Nf2/ Merlin. J. Cell Biol. 177, 893-903.
13. Davies, M.A., and Samuels, Y (2010). Analysis of the genome to personalize therapy for melanoma. Oncogene 29,5545-5555.
14. Ferrara, N. (2009). Vascular endothelial growth factor. Arterioscler. Thromb.Vasc. Biol. 29, 789-791.
15. Ferrara, N. (2010). Pathways mediating VEGF independent tumor angiogenesis. Cytokine Growth Factor Rev. 21, 21-26.
16. Friedl, P., and Wolf, K. (2010). Plasticity of cell migration: a multiscale tuning model. J. Cell Biol. 188, 11-19.
17. Galluzzi, L., Kroemer, G. (2008). Necroptosis: a specialized pathway of programmed necrosis. Cell. 135, 1161-1163.
18. Ghebranious, N., Donehowe, L.A. (1998). Mouse models in tumor suppression. Oncogene. 17, 33853400.
19. Giivennikov, S.I., Greten, FR., Karin, M. (2010). Immunity, inflammation, and cancer. Cell. 140, 883-899.
20. Hanahan, D., and Weinberg, R.A. (2011). The hallmarks of cancer. The next generation. Cell. 144, 4, 646-674.
21. Hugo, H., Ackland, M.L., Blick, T et al. (2007). Epithelial-mesenchymal and mesenchymal-epithelial transitions in carcinoma progression. J. Cell. Physiol. 213, 374-383.
22. Jackson, S.P., Bartek, J. (2009). The DNA-damage response in human biology and disease. Nature. 461, 1071-1078.
23. Jiang, B.H., Liu, L.Z. (2009). PI3K/PTEN signaling in angiogenesis and tumorigenesis. Adv. Cancer Res. 102, 19-65.
24. Jones, R.G., Thompson, C.B. (2009). Tumor suppressors and cell metabolism: a recipe for cancer growth. Genes Dev. 23, 537-548.
25. Junttila, M.R., and Evan, G.I. (2009). p53 -a Jack of all trades but master of none. Nat. Rev. Cancer. 9, 821-829.
26. Karnoub, A.E., Dash, A.B., Vo, A.P., et al. . (2007). Mesenchymal stem cells within tumour stroma promote breast cancer metastasis. Nature. 449, 557-563.
27. Kawai, T., Hiroi, S., Nakanishi, K.,Meeke, A.K. (2007). Telomere length and telomerase expression in atypical adenomatous hyperplasia and small bronchioloalveolar carcinoma of the lung. Am. J. Clin. Pathol. 127, 254-262.
28. Kenific, C.M., Thorburn, A., Debnath, J. (2010). Autophagy and metastasis: another double-edged sword. Curr. Opin. Cell Biol. 22, 241-245.
29. Kessenbrock, K., Plaks, V, Werb, Z. (2010). Matrix metalloproteinases: Regulators of the tumor microenvironment. Cell. 141, 52-67.
30. Kinzle, K.W., Vogelstein, B. (1997). Cancer-susceptibility genes. Gatekeepers and caretakers. Nature. 386, 761-763.
31. Korkola, J., and Gray, JW. (2010). Breast cancer genomes-form and function.Curr. Opin. Genet. Dev. 20, 4-14.
32. Levine, B., Kroeme, G. (2008). Autophagy in the pathogenesis of disease. Cell. 132, 27-42.
33. Lipinski, M.M., and Jacks, T (1999). The retinoblastoma gene family in differentiation and development. Oncogene. 18, 7873-7882.
34. Madsen, CD,, and Saha, E. (2010). Cancer dissemination - Lessons from leukocytes. Dev Cell 19, 13-26.
35. Maida, Y, Yasukawa, M., Furuuchi, M., Lassmann, Tet al. (2009). An RNA-dependent RNA polymerase formed by TERT and the RMRP RNA. Nature. 461, 230-235.
36. Mougiakakos, D., Choudhury, A., Lladser, A., et al. (2010). Regulatory T cells in cancer. Adv. Cancer Res. 107, 57-117.
37. Nagy, J.A., Chang, S.H., Shih, S.C., et al. (2010). Heterogeneity of the tumor vasculature. Semin. Thromb. Hemost. 36, 321-331.
38. Negrini, S., Gorgoulis, V.G., Halazonetis, TD. (2010). Genomic instability - an evolving hallmark of cancer. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 11, 220-228.
39. Pages, F, Galon, J., Dieu-Nosjean, M.C. et al. (2010). Immune infiltration in human tumors: a prognostic factor that should not be ignored. Oncogene. 29, 1093-1102.
40. Park, J.I., Venteiche, A.S., Hong, J.Y, Choi et al. (2009). Telomerase modulates Wnt signalling by association with target gene chromatin. Nature. 460, 66-72.
41. Partanen, J.I., Nieminen, A.I., Klefstrom, J. (2009). 3D view to tumor suppression: Lkb1, polarity and the arrest of oncogenic c-Myc. Cell Cycle. 8,716-724.
42. Peinado, H., Marin, F, Cubillo, E. et al. (2004). Snail and E47 repressors of Ecadherin induce distinct invasive and angiogenic properties in vivo. J. Cell Sci. 117, 2827-2839.
43. Polyak, K, Weinberg, R.A. (2009). Transitions between epithelial and mesenchymal states: acquisition of malignant and stem cell traits. Nat. Rev. Cancer. 9, 265-273.
44. Qian, B.Z., Pollard, J.W. (2010). Macrophage diversity enhances tumor progression and metastasis. Cell. 141, 39-51.
45. Racca, M., Cimpean, A.M., Ribatti, D. (2009). Angiogenesis in pre-malignant conditions. Eur. J. Cancer. 45, 1924-1934.
46. Raynaud, C.M., Hernandez, J., Llorca, F.P. et al. Nuciforo (2010). DNA damage repair and telomere length in normal breast, preneoplastic lesions,and invasive cancer. Am. J. Clin. Oncol. 33, 341-345.
47. Ribatti, D. (2009). Endogenous inhibitors of angiogenesis: a historical review. Leuk. Res. 33, 638644.
48.Semenza, G.L. (2008). Tumor metabolism: cancer cells give and take lactate. J. Clin. Invest. 118, 38353837.
49.Sleeman J.P. (2012) The metastatic niche and stromal progression. Cancer Metastasis Rev 31, 429440.
50.Strauss, D.C., Thomas, J.M. (2010). Transmission of donor melanoma by organ transplantation. Lancet Oncol. 11, 790-796.
51.Sudarsanam, S., and Johnson, D.E. (2010). Functional consequences of mTOR inhibition. Curr. Opin. Drug Discov. Devel. 13, 31-40.
52. Talmadge, J.E., Fidle, I.J. (2010). AACR centennial series: the biology of cancer metastasis: historical perspective. Cancer Res. 70, 5649-5669.
53. Taube, J.H., Herschkowttz, J.I., Komurov, K. et al. (2010). Core epithelial-to-mesenchymal transition interactome gene-expression signature is associated with claudin-low and metaplastic breast cancer subtypes. Proc.Natl. Acad. Sci. USA. 107, 1544915454.
54. Teng, M.W.L., Swann, J.B., Koebe, CM. et al. (2008). Immune-mediated dormancy: an equilibrium with cancer. J. Leukoc. Biol. 84, 988-993.
55. Yachida, S., Jones, S., Bozic, I. et al. (2010). Distant metastasis occurs late during the genetic evolution of pancreatic cancer. Nature 467, 1114-1117.
56. Yang, L., Pang, Y, Moses, H.L. (2010). TGFbeta and immune cells: an important regulatory axis in the tumor microenvironment and progression. Trends Immunol. 31, 220-227.
57. Zee, YK., O'Conno, J.P., Parker et al. (2010). Imaging angiogenesis of genitourinary tumors. Nat. Rev. Urol. 7, 69-82.
Поступила 12.06.2014 г.
