CC BY
236
23. Bondestain S., Kwela J. Needle tip echogenicity: A study with ktime ultrasound. Invest // Radiol. — 1989. — Vol. 24. — P. 555.24. .
Steerable real-time sonographi-cally guided needle biopsy // Am J Roentgenol. — 1981. — Vol. 136.
— P. 387.
25. Caspers J.M., ReadingC.C., McGahan J.P., et al. Ultrasound-guided biopsy and drainage of the abdomen and pelvis. In Rumack CM, Wilson SR, Charboneau JW (eds) // Diagnostic Ultrasound, ed 2. St Louis, Mosby. — 1997. — P. 599-628.
26. Caturelli E., Giacobbe A., Facciorusso D., et al. Free-hand technique with ordinary antisepsis in abdominal US-guided fine-needle punctures: Three-year experience // Radiology. — 1996. — Vol. 199. — P. 721.
27. Gazelle G.S., Mueller P.R. Abdominal abscess: Imaging and intervention // Radiol Clin North Am. — 1994. — Vol. 32. — P. 913.
28. Granvall S., Gammelgaard J., Haubek A., et al. Drainage of abdominal abscesses guided by sonography // Am. J. Roentgenol.
— 1982. — Vol. 138. — P. 527.
29. John R., Frost R.S., Ramsewak W.S., et al. The combination of endoscopic sphinterotomy and percutaneous abscess drainage in the management of complicated biliary pancreatitis // J. Canad. Ass. Radiol. - 1986. — Vol. 37, N 4. - P. 238-242.
30. Longo J.M., Bilbao J.I., Barettino M.D., et al. Percutaneous vascular and nonvascular puncture under US guidance: Role of color Doppler imaging // Radiographics. — 1994. — Vol. 14. — P. 959.
31. McGahan J.P. Invasive ultrasound principles (biopsy, aspi-Mtcoiie EndSSippnageJ. In McGahan JP, Goldberg BB // Diagnostic Ultrasound: A Logical Approach. — Philadelphia, Lippincott-Raven, 1998. — P. 39-75.
32. Mithofer K., Mueller P.R., Warshaw A.L. Interventional and surgical treatment of pancreatic abscess // World J. Surg. - 1997. -Vol. 21, N 2. - P. 162-168.
33. Nakamoto D.A., Haaga J.R. Emergent ultrasound interventions // Radiologic Clinics of North America. - 2004. — Vol. 42, N 2. — P. 114-123.
34. Pérez J., González J., Baldonedo R., et al. Clinical course, treatment, and multivariate analysis of risk factors for pyogenic liver abscess // American Journal of Surgery. - 2001. — Vol. 181, N 2. - P. 379-390.
35. Reid M.H. Real-time sonographic needle biopsy guide // Am. J. Roentgenol. — 1983. — Vol. 140. — P. 162.
36. Rizzatto G., Solbiati L., Croce F., et al. Aspiration biopsy of superficial lesions: Ultrasonic guidance with a linear-array probe // Am. J. Roentgenol. — 1987. — Vol. 148. — P. 623.
37. Van Sonnenberg E., Ferrucci J.T.Jr., Mueller P.R., et al. Percutaneous drainage of abscesses and fluid collections: technique, results, and applications // Radiology. - 1982. - Vol. 142, N 1. -P. 1-10.
38. Van Sonnenberg E., D'Agostino H.B., Casola G., et al. Percutaneous abscess drainage: Current concepts // Radiology. — 1991. — Vol. 181. — P. 617.
Адрес для переписки: 664079, Иркутск, м/р Юбилейный, 100. Тюрюмина Елена Эдуардовна — к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории «Медицинской визуализации и миниинвазивной хирургии» НЦРВХ СО РАМН; Шантуров Виктор Анатольевич — д.м.н., профессор, зав. отделением КТ, тел. 46-53-30; Чижова Елена Анатольевна — к.м.н., с.н.с лаборатории визуализации и миниинвазивной хирургии НЦРВХ
© ХлуСОвА м.ю., АНтИПОв С.А., ХлуСОв И.А., ДАмБАЕв г.Ц., ФЕДущАк т.А. — 2009
новые методы биотерапии рака пищеварительного тракта. патофизиологические и клинические аспекты (обзор)
М.Ю. Хлусова1, С.А. Антипов1, И.А. Хлусов1, Г.Ц. Дамбаев1, Т.А. Федущак2 ('Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск, ректор — д.м.н., проф. В.В. Новицкий;
2Институт химии нефти СО РАН, г. Томск, директор — д.т.н., проф. Л.К. Алтунина)
Резюме. Наряду с методами адаптивной клеточной терапии и вакцинотерапии, активно разрабатываемыми в последние 20—25 лет, в настоящее время внимание исследователей все более привлекает применение моноклональ-ных антител, генотерапии, вирусных векторов. Отмечается, что несущая огромный теоретический потенциал клеточная вакцинация до сих пор остается многообещающей для (иммуно)биотерапии, в частности, злокачественных эпителиальных новообразований желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Неудовлетворенность врачей результатами лечения обусловливает актуальность и перспективность поиска новых направлений (использование цитокинов, терапия моноклональными антителами, генная терапия), которые являются элегантной альтернативой химиотерапии, и в целом, не имеют побочных эффектов.
ключевые слова: биотерапия, рак пищеварительного тракта.
new methods of biotherapy of digestive tract cancer. pathophysiology and clinical aspects (review)
M.Yu. Khlusova1, S.A. Antipov1,1.A. Khlusov1, G.Ts. Dambayev1, T.A. Fedushchak2 ('Siberian State Medical University of Roszdrav, Tomsk;
2Institute of Oil Chemistry SB RAS, Tomsk)
Summary. Along with the methods of adoptive cellular therapy and vaccine treatment which are being actively worked out last 20—25 years, nowadays researchers pay their attention to application of monoclonal antibodies, genetic therapy, viral vectors. It is marked that cellular vaccination having great theoretical potential is still very promising for immune bio-therapy, in particular of malignant epithelial malformations of gastrointestinal tract. Physicians' dissatisfaction by outcomes predetermines actuality and availability of search of new directions (using cytokines, monoclonal antibodies therapy, genetic therapy), which are elegant alternatives of chemotherapy and in general have no side effects.
Key words: biotherapy, digestive tract cancer.
В 1998 году В.М. Моисеенко дал определение биотерапии — как метода лечения рака путем активизации естественных защитных механизмов или введения естественных полимерных молекул (цитокинов, факторов роста) и антигенов [4].
Из наиболее ранних клинических работ по биотерапии рака заслуживают внимания исследования W.C. Co-ley (1893), который назначал как системно, так и локально «токсины Коли» (экстракты убитых грампозитивных
и грамнегативных бактерий) различным опухолевым больным с приличным терапевтическим эффектом. С современных позиций, эффективность метода неспецифической иммунотерапии, предложенного Со1еу, была связана с продукцией коктейля провоспалительных цитокинов, основным из которых был фактор некроза опухоли (ФНО) [2].
Согласно мнению ДеВит и соавт. [2] с 80-90-х годов XX века разрабатываются следующие биотерапевтиче-
ские подходы к системному и регионарному лечению онкологических заболеваний: применение эритро-поэтина и колониестимулирующих факторов (КСФ); использование интерлейкинов (ИЛ-2, 4, 6, 12); применение цитокинов (фактор некроза опухоли (ФНО), ин-терфероны (ИФН)-а, в, у) в моно- и комбинированном вариантах; адоптивная клеточная (иммуно)терапия; терапия моноклональными антителами; вакцинотерапия (адъюванты, целые клетки, онколизаты, опухолевые антигены); генотерапия (генетически модифицированные стволовые клетки или лимфоциты, гены самоуничтожения, прямой перенос генов, антисмысловые оли-годезоксирибонуклеотиды, генетическая модификация опухолей); другие методы биотерапии (иммуномодуля-торы, индукторы интерферона, левамизол, индукторы клеточной дифференцировки, тамоксифен, тимозин, липосомальные системы доставки лекарств).
Следует отметить, что наряду с методами адоптивной клеточной терапии и вакцинотерапии, активно разрабатываемыми в последние 20-25 лет, в настоящее время внимание исследователей все более привлекает применение моноклональных антител, генотерапии, вирусных векторов. Анализ 100 случайно выбранных публикаций за 2004-2007 годы по клиническим аспектам иммунотерапии рака пищеварительного тракта показал, что наряду с вакцинотерапией (31%), прежде всего, с использованием лимфоцитов и дендритных клеток, надежды биотерапии связаны с генотерапией и онколи-тическими вирусами (29%), использованием цитокинов (16%) и моноклональных антител (13%), поиском новых мишеней и прогностических маркеров при проведении иммунотерапии (11%).
Адаптивная клеточная терапия (АКТ) рака [52] — одна из форм пассивной иммунизации больного посредством переноса клеток, обладающих многосторонним противоопухолевым эффектом, включающим: 1) прямое уничтожение клеток-мишеней; 2) опосредованное влияние через (а) секрецию тумороцидных молекул и (б) выделение субстанций, активирующих обновление (рекрутинг) иммунокомпетентных клеток организма. Эффект, опосредованный через продукцию и секрецию цитокинов, регулирует клеточный цикл и жизнеспособность здоровых и опухолевых клеток.
Тем не менее, противоопухолевое и иммуномодули-рующее действие цитокинов, в частности, ИЛ-6, иЛ-10 и трансформирующего фактора роста в (ТФР-в), неоднозначно как в эксперименте [22], так и в клинике эзофагального рака [51]. Использование цитокинов усиливает клеточный иммунитет, однако, их противоопухолевая эффективность дискутируется [35, 37].
С одной стороны, доклинические и ранние клинические исследования показали, что комбинации некоторых цитокинов полезны для индукции противоопухолевого иммунного ответа. ИФН-у in vitro индуцирует в кооперации с ФНО-связанным апоптозиндуцирующим лигандом (TRAIL) гибель клеток опухолевой линии Colon26 с редуцированным Fas-рецептором [44]. Обнаружен синергичный эффект ИЛ-12 и ИЛ-10 при экспериментальном раке прямой кишки и молочной железы с метастазами в легкие. С другой стороны, системное введение интерлейкинов вызывает серьезную токсичность [30].
Ассоциированный с опухолевым ростом иммунодефицит серьезно осложняется хирургической травмой. Назначение ИФН-а позволяет избежать послеоперационного ослабления клеточного иммунитета (ЕК, Т- и ЕКТ-клетки), что является одним из механизмов предупреждения метастазирования при колоректальном раке [35].
F. Brivio и соавт. [9] изучали у 86 пациентов эффект коротких курсов ИЛ-2 перед радикальной операцией по поводу колоректального рака, с последующей адьювант-ной химио- (5-ФУ с фолатами) и радиотерапией. ИЛ-2 назначался подкожно по 6х106 МЕ дважды в день в течение 3 суток. Операция выполнялась через 36 ч после
последней инъекции лимфокина. Результаты показали двукратное уменьшение степени прогрессии опухоли и улучшение выживаемости после предоперационного назначения ИЛ-2. Механизм схемы применения ИЛ-2 может быть связан с увеличением в крови содержания CD4+ клеток и лимфоцитов внутри и вокруг опухоли, как отмечено [37] у 19 пациентов с аденокарциномой желудка.
Были проведены рандомизированные клинические испытания II фазы терапии низкими дозами ИЛ-2 (1,8х106 МЕ подкожно) с 13-цисретиноевой кислотой (0,5 мг/кг перорально) у 40 пациентов с метастазирую-щим колоректальным раком, позитивно отвечающих на химиотерапию. После 4 мес. и 2 лет терапии авторы отмечали слабую лихорадку, увеличение числа лимфоцитов и ЕК-клеток в крови, рост средней выживаемости пациентов.
ИЛ-12 повышает пролиферацию и цитотоксическую активность Т-лимфоцитов и ЕК-клеток. Совместное назначение ИЛ-12 с ИЛ-2 способствует аддитивной имму-номодуляторной активности. При этом известна связь между ЕК-клетками, инфильтрирующими опухоль, и выживаемостью больных колоректальным раком (КРР). В эксперименте на крысах с КРР, индуцированным подкожной инъекцией 1,2-диметилгидразина, ИЛ-12 один, в меньшей степени совместно с ИЛ-2, уменьшал выход и размеры опухоли по сравнению с контролем. В основе противоопухолевого действия лежало усиление активности инфильтрующих опухоль лимфоцитов с фенотипом CD57+ [10].
Таким образом, несмотря на многочисленные экспериментальные наработки и некоторые позитивные клинические испытания фазы I-II, последующее тестирование (фаза III) показало, в подавляющем большинстве случаев, слабую эффективность цитокинов как отдельно, так и в комбинации. Возможными механизмами, препятствующими успеху цитокиновой терапии, являются: 1) каскадность цитокиновых реакций; 2) перекрывающиеся механизмы противоопухолевого действия; 3) системная токсичность, отсутствие оптимальных схем введения; 4) генетические ограничения клеточных реакций на цитокины, в том числе по главному локусу гистосовместимости. Кроме того, сеть цитокинов способствует прогрессии новообразований через формирование опухолевой стромы, включающее процессы ангио-генеза и организации межклеточного матрикса (а-ФНО; ß-ТФР, ФрФ), увеличение подвижности (инвазивности) опухолевых клеток и подавление иммунокомпетентных клеток (а-ФНО, ß-ТФР, ФРФ) [5].
Не исключено, что появление новых цитокинов и усовершенствование методов снижения их токсичности приведут к созданию терапевтически успешных комбинаций биомолекул. Однако, более перспективным представляется сочетание цитокинов с другими модификаторами биологических реакций (вакцины, моно-клональные антитела), химиопрепаратами, а также разработка методов генотерапии [1].
Попытки совместного применения химио- и иммунотерапии (например, 5-фторурацила с ИФН-а) исходят из устойчивости опухолей как к цитостатическим препаратам, так и иммунным эффекторным механизмам вследствие их генетической изменчивости и высокому адаптивному потенциалу злокачественных клеток [12 ].
Современные биотерапевтические подходы к системному и регионарному лечению онкологических заболеваний предполагают реализацию «адресной» доставки лекарств и биологических молекул за счет привлечения наноразмерных носителей — полимерных и металлических наночастиц, липосом, ниосом, мицелл, квантовых точек, дендримеров, микрокапсул, клеток, микрочастиц твердых жиров, липопротеинов и различных наносборок [45]. Для липидных композитов биополимеров, лекарственных веществ и наноферромагне-тиков реализуется эффект повышенной проницаемости и удержания в опухоли, за счет которого реализуется
селективная доставка по механизму «пассивного нацеливания» [30].
Хорошо известно, что наночастицы и нанопорошки металлов характеризуются высокой реакционной способностью и каталитической активностью [6]. С точки зрения использования поверхностей, инертных относительно химических и биологических субстратов, эффективными могут оказаться нанопорошки металлов, покрытые защитной, например, углеродной оболочкой. Литературные сведения о применении такого рода объектов в составе биологических систем весьма ограничены и касаются, в основном, химической модификации их поверхности [17].
В связи с этим, создание магниточувствительных липидных эмульсий цитостатических препаратов, сравнительное изучение их противоопухолевой активности и токсичности представляет интерес в плане создания эффективных композитов, которые найдут свое применение в онкологической практике.
Эпидермальный фактор роста (ЭФР) является одним из наиболее мощных митогенов для эпителиальных клеток, в том числе желудочно-кишечного тракта, стимулирует деление клеток мезенхимального происхождения. Наряду с другими факторами роста, которые, например, могут быть агонистами (трансформирующий фактор роста-альфа, а-ТФР) либо антагонистами ф-ТФР), осуществляет гуморальный контроль клеточного цикла нормальных эпителиоцитов [3]. Повышенный уровень экспрессии факторов роста в опухолях ассоциируется с худшим прогнозом [2, 5].
Гены ЭФР и ТФР, а также фактора роста фибробла-стов (ФРФ), рассматриваются как протоонкогены. При индукции экспрессии генов в клетках, в норме не вырабатывающих данные цитокины, возникает вероятность злокачественной трансформации. Появление на этих клетках рецепторов к секретируемому фактору роста означает дальнейшую малигнизацию путем аутокрин-ной регуляции, приводящей к усилению автономности опухолевого клона, пролиферативной активности и выживаемости [3, 5].
В связи с этим терапия антителами становится важнейшим компонентом специфической противоопухолевой терапии [50]. Антитела могут блокировать факторы роста опухоли или их рецепторы, усиливать противоопухолевую иммунореактивность, служить средствами доставки радиоизотопов, цитостатических препаратов или клеточных токсинов, применяться в комбинированном и адьювантном лечении. В частности, испыты-ваются системы стрептавидин-биотин и антителоопос-редованная ферментативная пролекарственная терапия (ADEPT). ADEPT использует антитела для доставки ферментов, селективно активирующих предшественники лекарств непосредственно в опухолевой ткани.
Гликопротеин CD55 экспрессируется на клетках ко-лоректального рака и защищает их от комплемента. У 67 пациентов G.J. Ullenhag и соавт. [47] проводили рандомизированное испытание антиидиотипических антител 105AD7, имитирующих CD55, до и в течение 2-х лет после хирургического вмешательства. В большинстве случаев (69%) отмечено усиление иммунитета, увеличение продукции ФНО-а и гранулоцитарного КСФ.
H.H. Street и соавт. [42] представили отчет о I фазе клинических испытаний моноклональных антител (МАТ), несущих изотоп 131I и специфичных к внутриклеточным антигенам при развитии некроза внутри опухоли. МАТ вводили внутривенно 21 пациенту с прогрессирующим раком прямой кишки и колоректальным раком. Инфузии способствовали визуализации опухолевых узлов, хорошо переносились, однако, вызывали обратимую миелосупрессию без существенного противоопухолевого эффекта.
Стратегия противоопухолевой терапии, направленная на подавление ангиогенеза, развивается более 30 лет. В настоящее время она дошла до клинической стадии. Среди критичных путей опухолеобразования выделяют
фактор роста эндотелия сосудов (ФРЭС) и рецепторы к эпидермальному фактору роста (ЭФР) [8].
Клетки рака прямой кишки, экспрессирующие ФРЭС и его рецепторы, получают преимущества пролиферации за счет аутокринного механизма, которые можно снизить на 67% посредством трансфекции опухолевых клеток короткой интерферирующей РНК, подавляющей экспрессию и продукцию ФРЭС за счет механизма молчащих генов [34].
В лабораторных условиях МАТ и растворимые химерные рецепторы, направленные на секвестирование сывороточного ФРЭС, показали многообещающие результаты [38]. Сетуксимаб (МАТ против ЭФР-рецепторов) и бевацизумаб (авастин, МАТ против ФРЭС) по отдельности или в комбинации демонстрируют высокую клиническую эффективность при рефрактерном метаста-зирующем колоректальном раке, особенно в сочетании с химиотерапией. Медиана выживаемости пациентов при этом увеличивалась с 15 до 20 мес. [8, 13, 19].
Ряд низкомолекулярных ингибиторов тирозинки-назы, проявляющих антирецепторную активность для ФРЭС, также подвергаются клиническим исследованиям. Бевацизумаб (авастин, МАТ против ФРЭС) проходит доклиническую апробацию при гепатоцеллюлярной карциноме и раке поджелудочной железы, традиционно устойчивых к терапии [38]. Тем не менее, несмотря на определенные успехи, Schimanski и соавт. [39] подчеркивают, что только сетуксимаб и бевацизумаб дошли до III фазы клинических испытаний. Открытым остается вопрос, способны ли данные МАТ индуцировать антителозависимую клеточную цитотоксичность. В результате исследования моноклональных антител (МАТ) только 2 специфических МАТ против эпидермального фактора роста, а также фактора роста эндотелия сосудов и их рецепторов удалось довести до III фазы клинических испытаний [39].
Вследствие эволюционной универсальности защитно-приспособительных процессов, механизмы адаптации опухолевых и нормальных клеток принципиально однотипны и включают, прежде всего: 1) амплификацию генов множественной лекарственной устойчивости (например, MDR-ген); 2) экспрессию цитокинов, которые способны подавлять или стимулировать клетки ф-ТФР, а-ФНО, ФРФ и другие), усиливая автономность опухолевого клона путем аутокринной регуляции; 3) экспрессию факторов локальной (про-стагландины) и внутриклеточной регуляции (цикло-оксигеназы, каспазы) клеточного цикла, облегчающих отбор наиболее злокачественных клеток. При этом все механизмы активируются после воздействия радиации, ультрафиолета, теплового шока, введения лекарств, что позволяет их отнести к неспецифическим факторам реализации и адаптации к реакции стресс [5].
Ген множественной лекарственной устойчивости (MDR) кодирует Р-гликопротеин (p170), который функционирует как транспортный белок, удаляющий токсические вещества через поры в клеточных мембранах. MDR-ген обнаруживается у человека в тканях, выполняющих в организме детоксикационную роль: эпителий кишечника, почечных канальцев, желчевыводящих протоков и протоков поджелудочной железы, гепатоци-ты [16]. Опухолевые клетки, кодирующие ген MDR, обладают повышенной выживаемостью и автономностью. При многих типах опухолей существует корреляция между его экспрессией и прогрессией заболевания [27].
Так, линия опухолевых клеток К-562 после транс-фекции MDR-геном интенсивно экспрессирует Р-гликопротеин и становится более устойчивой к ИФН-а человека по сравнению с нативными родительскими клетками [5]. Далее, Р-гликопротеин таким образом модулирует функции каспаз, что тормозит фрагментацию ДНК и снижает гибель клеток путем апоптоза. При этом каспазы (цистеинзависимые про-теазы), которых существует более 10 подтипов, обычно являются начальными индукторами апоптоза [41].
Генная терапия — элегантная альтернатива химиотерапии, в целом, не имеющая побочных эффектов. Возможность генной терапии рака была постулирована несколько десятилетий назад, после первых успехов в лечении генетических и инфекционных заболеваний. После энтузиазма ранних 1990-х, сегодня преобладает рациональный подход, основанный на анализе полученных результатов. Инструментами данного подхода являются векторы, промотеры, терапевтические гены, нацеливание [29].
Согласно [43], новая стратегия молекулярного лечения опухолей ЖКТ включает: а) замещение дефектных генов, супрессирующих рост опухоли; б) инактивация онкогенов; в) введение суицидных генов; г) генетическая иммунотерапия; д) антиангиогенная терапия; е) вирусотерапия.
В настоящее время идет активное изучение молекулярных механизмов интестинального карциногенеза и поиск на этой основе новых мишеней для персонализированной [48] генной терапии. Ее принципы основаны, например, на геноопосредованной ферментативной пролекарственной терапии (gene-directed enzyme prodrug therapy, GDEPT) и опухолевой вакцинации [29].
Достигнуты многообещающие экспериментальные (доклинические) результаты. В частности, изменения структуры и функции генов c-Ki-ras, p53, Bcl2 способствуют продолжительной пролиферации клеток и подавлению апоптоза. При инициации образования и роста карциномы прямой кишки повреждение c-Ki-ras гена приводит к ослаблению активации антигенпрезенти-рующих клеток и Т-лимфоцитов. Кроме того, мутация c-Ki-ras, в меньшей степени, делеция p53 и экспрессия Bcl2 могут служить прогностическими маркерами канцерогенеза и мишенями для профилактики и биотерапии рака прямой кишки [11].
Строма опухолевой ткани также может быть мишенью для генной терапии. Иммунизация мышей ДНК-вакциной для рецептора фактора роста из тромбоцитов предупреждала пролиферацию и диссеминацию клеток рака легкого, прямой кишки и молочной железы, подавляла в строме опухоли ангиогенез и число перицитов, экспрессирующих генную конструкцию [23].
Активно развивается техника вирусных векторов, которые могут инфицировать и лизировать опухолевую ткань, стимулировать иммунную систему, доставлять гены с противоопухолевым эффектом или действовать как вакцина против рака. Молекулярная биоинженерия рассматривает аденовирусы, аденоассоциированные вирусы, реовирусы и другие биологические системы для создания опухолеспецифичных и безопасных конструкций [33].
Применение анти-ФРЭС аденовирусного вектора подавляло у мышей рост клеток метастазирующей коло-ректальной карциномы СТ26 [40]. С другой стороны, используется трансфекция НСТ11б-клеток перевиваемой карциномы прямой кишки человека ФНО-содержащим ДНК-вектором, несущим также ген множественной лекарственной устойчивости (MDR1). Подобная конструкция способствует экспрессии и секреции ФНО-а при гипертермии (42 °С) как опухолевой линии клеток, так и мышей-опухоленосителей линии Nude. При этом в комбинации с адриамицином W. Walther и соавт. [49] отметили выраженную ингибицию опухолевого роста in vivo. Обоснованность подобного экспериментального подхода для генной терапии рака желудка была показана H. Isomoto и соавт. [21] с использованием других вирусных частиц.
B. Li и соавт. [26] создали рекомбинантный аденовирусный вектор, экспрессирующий селективные домены растворимых рецепторов 1 и 2 к ФРЭС. Помимо связывания ФРЭС, они применяли иммунотерапию опухолевыми клетками, продуцирующими ГМ-КСФ. Моделью служили меланома В16 и карцинома прямой кишки СТ26. Доклинические испытания показали увеличение выживаемости мышей-опухоленосителей, коррелирую-
щее с активацией CD4+ и CD8+ опухолеинфильтри-рующих T-лимфоцитов, что, по мнению авторов, может лечь в основу клинической стратегии.
Tак, известно, что инсулиноподобный фактор роста 1 (ИФР-1) индуцирует пролиферацию трансформированных клеток. ИФР-1 связывающий белок (ИФРСБ) участвует в локальной регуляции цитокина. R. Durai и соавт. [15] оценили влияние высокой экспрессии ИФРСБ-4 на развитие HT-29 линии колоректального рака, подкожно перевиваемого мышам Nude. Авторы применяли вектор, содержащий кДНК для ИФРСБ-4. Генный перенос усиливал апоптоз, снижал количество митозов, однако объем опухоли не уменьшался.
Другая стратегия использует вирус простого герпеса, обладающего онколитическими свойствами, в качестве средства доставки генных последовательностей [24] или в комбинации с химиотерапией [18].
Wnt/бета-катенин/T-клеточный фактор, вследствие генных мутаций, аберрантно усилен в большинстве гепа-тобластом и клеток колоректального рака. T. Kuroda и со-авт. [24], с использованием данного патологического пути, создали синтетический промотер, который специфически усиливает репликацию онколитического вируса простого герпеса в клетках с высоким сигналом бета-катенин/T-клеточный фактор при внутриопухолевом введении.
Онколитический вирус простого герпеса-1 NV1020 разрушает клетки рака прямой кишки при селективной репликации в них. A. Gutermann и соавт. [18] показали in vitro и in vivo, что инфицирование клеток повышает их чувствительность к цитостатическим препаратам (5-фторурацил, 5-ФУ). В сравнении с вирусной монотерапией, данная техника достоверно ингибирует рост опухоли и пролонгирует выживаемость мышей-опухоленосителей. Это позволило предложить данный способ к проведению клинических испытаний I—II фаз в комбинации с 5-ФУ, оксалиплатиной.
Второе поколение онколитического вируса простого герпеса, экспрессирующего ГМ-КСФ, прошло I фазу клинических испытаний [20]. Комплекс применялся при внутриопухолевом введении у 30 пациентов с раком молочной железы, головы и шеи, пищеварительного тракта, меланомой. Tерапия хорошо переносилась, отмечались незначительные побочные эффекты (местное воспаление, фебрильная температура, эритема). Противоопухолевое действие наблюдалось у 54% больных с развитием фокусов апоптоза, воспаления, некроза.
Природные штаммы вируса болезни Ньюкастла (ВБН) обладают онколитической активностью, установленной в доклинических исследованиях, и подтверждаемых в настоящее время клиническими испытаниями. A. Vigil и соавт. [47] оценили терапевтический потенциал ВБН, несущего гены ГМ-КСФ, ИФН-у, ИЛ-2 или ФНО-a на модели аденокарциномы прямой кишки СТ26. Внутриопухолевая инъекция рекомбинантного ВБН, экспрессирующего ИЛ-2, показала драматическую редукцию опухолевого роста, полную или длительную ремиссию заболевания у мышей.
Недавно была испытан in vitro и in vivo онколитиче-ский аденовектор, экспрессирующий TRAIL (ФНО-a связанный, апоптозиндуцирующий лиганд). Была оценена трансгенная экспрессия, индукция апоптоза, вирусная репликация, противоопухолевая активность и токсичность в сравнении с контрольным вектором. Биоинженерная конструкция элиминировала все ксеногенные раковые опухоли человека из организма nude мышей без выраженной токсичности. Авторы сделали вывод о перспективности усиления активности онколитических аденовирусов посредством интеграции с TRAIL-геном [14].
Tем не менее, некоторые авторы считают, что еще рано делать окончательные выводы. Во многих случаях показана низкая токсичность и безопасность протоколов, однако, эффективность испытаний оставляет желать лучшего [48]. С точки зрения M.A. Morse и соавт., испытания различных вариантов генной и вирусной терапии, несмотря на специфичность и терапевтический потенциал, далеки
до завершения [33, 43, 48]. Считается, что в целом высокий потенциал активной специфической иммунотерапии не находит клинического подтверждения вследствие слабо отработанных режимов вакцинации [32].
В целях снижения риска побочных эффектов, для внутриклеточной доставки генетического материала взамен вирусных векторов предлагаются наночастицы, например, гидроксилапатита (ГАП), хорошо адсорбирующие биомолекулы [7, 53]. Они могут применяться для увеличения специфичности терапии суицидными генами [28]. Авторы создали химерный ген суицида из цитомегаловируса и промотера раковоэмбрионального антигена (РЭА), поражающего только РЭА-позитивные клетки рака желудка. Кальцийфосфатные наночастицы использовались в качестве средств доставки генетической конструкции при внутриопухолевом введении, что приводило к регрессии роста опухоли.
Вместе с тем, при размере менее 50 нм наночастицы проникают через естественные барьеры и могут накапливаться в костном мозге и лимфоидной ткани [25], что подразумевает их непредсказуемый побочный эффект на специфическую и неспецифическую противоопухолевую резистентность организма. В связи с этим, сравнительное изучение противоопухолевой активности и токсичности наноразмерных носителей лекарственных препаратов и биологических молекул позволяет надеяться на создание эффективных терапевтических протоколов, которые найдут свое применение в онкологической практике.
Исследование выполнено при поддержке федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (государственный контракт № 02.512.11.2285 от 10.03.2009).
ЛИТЕРАТУРА
1. Аткинс М.Б., Трею Э.Г., Майер Д.У. Комбинированное лечение цитокинами // Биологические методы лечения онкологических заболеваний: Пер. с англ. / Под ред. В.Т. Де Вита, С. Хеллмана, С.А. Розенберга. — М.: Медицина, 2002. — С. 460-483.
2. Биологические методы лечения онкологических заболеваний: Пер. с англ. / Под ред. В.Т. Де Вита, С. Хеллмана, С.А. Розенберга. — М.: Медицина, 2002. — 936 с.
3. Иващенко Ю.Д., Быкорез А.И. Полипептидные факторы роста и канцерогенез. — Киев, 1990. — 192 с.
4. Моисеенко В.М. Биотерапия солидных опухолей // Вопросы онкологии. — 1998. — Т. 44, № 1. — С. 120-127.
5. Окулов В.Б., Зубова С.Г. Адаптивные реакции клетки как основа прогрессии опухолей // Вопросы онкологии. — 2000. — Т. 46, № 5. — С. 505-511.
6. Сергеев Г.Б. Нанохимия. — М.: Изд-во МГУ, 2003. — 287 с.
7. Хлусов И.А., Карлов А.В., Чайкина М.В. и др. Влияние альфа-фетопротеина и наноразмерных частиц гидроксилапатита на колониеобразующую активность костного мозга // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. — 2007. — № 4. — С. 135-139.
8. Arsene D., Galais M.P., Bouhier-Leporrier K., et al. Recent developments in colorectal cancer treatment by monoclonal antibodies // Expert Opin. Biol. Ther. — 2006. — Vol. 6, N 11. — P. 1175-1192.
9. Brivio F., Fumagalli L., Lissoni P., et al. Pre-operative immunoprophylaxis with interleukin-2 may improve prognosis in radical surgery for colorectal cancer stage B-C // Anticancer Res. — 2006. — Vol. 26, N 1B. — P. 599-603.
10. Coca S., Enrech S., Moreno Garcia V., et al. Evaluation of the antitumor activity of interleukin-12 in an experimental murine model of colorectal cancer induced by 1,2-dimethyl —hydrazine (DMH) // Rev.Esp.Enferm.Dig. — 2005. — Vol. 97, N 9. — P. 613-618.
11. Contasta I., Pellegrini P., Berghella A.M., et al. Colon cancer and gene alterations: their immunological implications and suggestions for prognostic indices and improvements in biotherapy // Cancer Biother. Radiopharm. — 2006. — Vol. 21, N 5. — P. 488-505.
12. CorrealeP., CusiM.G.,MicheliL.,etal.Chemo-immunotherapy of colorectal carcinoma: preclinical rationale and clinical experience // Invest. New Drugs. — 2006. — Vol. 24, N 2. — P. 99-110.
13. Des Guetz G. Biotherapy in colorectal cancer // J. Chir (Paris). — 2005. — Vol. 142, N 5. — P. 291-296.
14. Dong F., Wang L., Davis J.J., et al. Eliminating established tumor in nu/nu nude mice by a tumor necrosis factor-alpha-related apoptosis-inducing ligand-armed oncolytic adenovirus // Clin. Cancer Res. — 2006. — Vol. 12, N 17. — P. 5224-5230.
15. Durai R., Yang S.Y., Sales K.M., et al. Increased apoptosis and decreased proliferation of colorectal cancer cells using insulinlike growth factor binding protein-4 gene delivered locally by gene transfer // Colorectal Dis. — 2007. — Vol. 9, N 7. — P. 625-631.
16. Gottesman M.M., Pastan J.I. Resistance to multiple chemotherapeutic agents in human cancer cells // Trends Pharmacol. Sci. — 1988. — Vol. 9. — P. 54-58.
17. Grass R.N., Athanassiou E.K., Stark W.J. Covalently Functionalized Cobalt Nanoparticles as a Platform for Magnetic Separations in Organic Synthesis // Angew. Chem. — 2007. — Vol. 46. — P. 4909-4912.
18. Gutermann A., Mayer E., von Dehn-Rothfelser K., et al. Efficacy of oncolytic herpesvirus NV1020 can be enhanced by com-
bination with chemotherapeutics in colon carcinoma cells // Hum. Gene Ther. — 2006. — Vol. 17, N 12. — P. 1241-1253.
19. Hauteville D. Request for a compassionate use of biotherapies in oncology // Bull. Cancer. — 2006. — Vol. 93, N 11.
— P. 1152-1154.
20. Hu J.C., Coffin R.S., Davis C.J., et al. A phase I study of OncoVEXGM-CSF, a second-generation oncolytic herpes simplex virus expressing granulocyte macrophage colony-stimulating factor // Clin. Cancer. Res. — 2006. — Vol. 12, N 22. — P. 6737-6747.
21. Isomoto H., Ohtsuru A., Braiden V., et al. Heat-directed suicide gene therapy mediated by heat shock protein promoter for gastric cancer // Oncol.Rep. — 2006. — Vol. 15, N 3. — P. 629-635.
22. Jarnicki A.G., Lysaght J., Todryk S., et al. Suppression of antitumor immunity by IL-10 and TGF-beta-producing T cells infiltrating the growing tumor: influence of tumor environment on the induction of CD4+ and CD8+ regulatory T cells // J. Immunol.
— 2006. — Vol. 177, N 2. — P. 896-904.
23. Kaplan C.D., Kruger J.A., Zhou H., et al. A novel DNA vaccine encoding PDGFRbeta suppresses growth and dissemination of murine colon, lung and breast carcinoma // Vaccine. — 2006. — Vol. 17, N 24. — P. 6994-7002.
24. Kuroda T., Rabkin S.D., Martuza R.L. Effective treatment of tumors with strong beta-catenin/T-cell factor activity by transcriptionally targeted oncolytic herpes simplex virus vector // Cancer Res. — 2006. — Vol. 66, N 20. — P. 10127-10135.
25. LaConte L., Nitin N., Gang Bao Magnetic nanoparticle probes // Nanotoday. — 2005. — N 3. — P. 32-39.
26. Li B., Lalani A.S., Harding T.C., et al. Vascular endothelial growth factor blockade reduces intratumoral regulatory T cells and enhances the efficacy of a GM-CSF-secreting cancer immunotherapy // Clin. Cancer Res. — 2006. — Vol. 22, N 22. — P. 6808-6816.
27. Lin S.F., Huang S.M., Chen T.P., et al. MDR1 gene expression in acute myeloid leukemia: clinical correlation // J. Formos Med. Assoc. — 1995. — Vol. 94, N 3. — P. 111-116.
28. Liu T., Zhang G., Chen Y.H., et al. Tissue specific expression of suicide genes delivered by nanoparticles inhibits gastric carcinoma growth // Cancer Biol. Ther. — 2006. — Vol. 5, N 12.
— H. 1683-1690.
29. Lohr M. Gene therapy approaches to gastrointestinal tumors // Z. Gastroenterol. — 2006. — Vol. 44, N 4. — P. 333-340.
30. Lopez M.V., Adris S.K., Bravo A.I., et al. IL-12 and IL-10 expression synergize to induce the immune-mediated eradication of established colon and mammary tumors and lung metastases // J. Immunol. — 2005. — Vol. 175, N 9. — P. 5885—5894.
31. Maeda H., Wu J., Sawa T., et al. Tumor vascular permeability and the EPR effect in macromolecular therapeutics: a review // J. Control Release. — 2000. — Vol. 65. — P. 271—284.
32. Mocellin S. New strategies to improve the efficacy of colorectal cancer vaccines: from bench to bedside // Curr. Opin. Investig. Drugs. — 2006. — Vol. 7, N 12. — P. 1052-1061.
33. Morse M.A. Virus-based therapies for colon cancer // Expert. Opin. Biol. Ther. — 2005. — Vol. 5, N 12. — P. 1627-1633.
34. Mulkeen A.L., Silva T., Yoo P.S., et al. Short interfering RNA-mediated gene silencing of vascular endothelial growth factor: effects on cellular proliferation in colon cancer cells // Arch. Surg. — 2006. — Vol. 141, N 4. — P. 367-374.
35. Oosterling S.J., van der Bij G.J., Mels A.K., et al. Perioperative IFN-alpha to avoid surgically induced immune suppression in colorectal cancer patients // Histol. Histopathol. — 2006. — Vol. 21, N 7. — P. 753-760.
36. Recchia F., Saggio G., Cesta A., et al. Phase II study of interleikin-2 and 13-cis-retinoic acid as maintenance therapy in metastatic colorectal cancer // Cancer Immunol. Immunother. — 2007. — Vol. 56, N 5. — P. 699-708.
37. Romano F., Cesana G., Caprotti R., et al. Preoperative IL-2 immunotherapy enhances tumor infiltrating lymphocytes (TILs) in gastric cancer patients // Hepatogastroenterology. — 2006. — Vol. 53, N 70. — P. 634-638.
38. Salmon J.S., Lockhart A.C., Berlin J. Anti-angiogenic treatment of gastrointestinal malignancies // Cancer Invest. — 2005. — Vol. 23, N 8. — P. 712-726.
39. Schimanski C.C., Horner V., Kanzler S., et al. Immunotherapy of colorectal cancer-overview and perspectives // Z. Gastro-enterol. — 2006. — Vol. 44, N 8. — P. 673-681.
40. Schmitz V., Vilanueva H., Raskopf E., et al. Increased VEGF levels induced by anti-VEGF treatment are independent of tumor burden in colorectal carcinomas in mice // Gene Ther. — 2006. — Vol. 13, N 16. — P. 1198-1205.
41. Smith M.J., Krasovskis E., Sutton V.R., et al. The drug efflux protein, P-glycoprotein, additionally protects drug-resistant tumor cells from multiple forms of caspase-dependent apoptosis // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. — 1998. — Vol. 95. — P. 7024-7029.
42. Street H.H., Goris M.L., Fisher G.A., et al. Phase I study of 131I-chimeric(ch) TNT-1/B monoclonal antibody for the treatment of advanced colon cancer // Cancer Biother. Radiopharm. — 2006. — Vol. 21, N 3. — P. 243-256.
43. Sutter A.P., Fechner H. Gene therapy for gastric cancer: is it promising? // World J. Gastroenterol. — 2006. — Vol. 12, N 3. — P. 380-387.
44. Tateishi K., Ohta M., Guleng B., et al. TRAIL-induced cell death cooperates with IFN-gamma activation in the graft-versus-tumor effect against colon tumors // Int. J. Cancer. — 2006. — Vol. 118, N 9. — P. 2237-2246.
45. Torchilin V.P. Targeted Pharmaceutical Nanocarriers for Cancer Therapy and Imaging // The AAPS Journal. — 2007. — Vol. 9 (2). — P. 15.
46. Ullenhag G.J., Spendlove I., Watson N.F., et al. A neoadjuvant/ adjuvant randomized trial of colorectal cancer patients vaccinated with an anti-idiotypic antibody, 105AD7, mimicking CD55 // Clin. Cancer Res. — 2006. — Vol. 15, N 24. — P. 7389-7396.
47. Vigil A., Park M.S., Marinez O., et al. Use of reverse genetics to enhance the oncolytic properties of Newcastle disease virus // Cancer Res. — 2007. — Vol. 67, N 17. — P. 8285-8292.
48. Vogiatzi P., Cassone M., Clfudio P.P. Personalizing gene therapy in gastric cancer // Drug News Perspect. — 2006. — Vol. 19, N 9. — P. 533-540.
49. Walther W., Arlt F., Fichtner I., et al. Heat-inducible in vivo gene therapy of colon carcinoma by human mdr1 promoter-regulated tumor necrosis factor-alpha expression // Mol. Cancer ther.
— 2007. — Vol. 6, N 1. — P. 236-243.
50. Wilkins DK, Mayer A. Development of antibodies for cancer therapy // Expert. Opin. Biol. Ther. — 2006. — Vol. 6, N 8.
— P. 787-796.
51. Yamaguchi Y., Hihara J., Hironaka K., et al. Postoperative immunosuppression cascade and immunotherapy using lymphokine-activated killer cells for patients with esophageal cancer: possible application for compensatory anti-inflammatory response syndrome // Oncol. Rep. — 2006. — Vol. 15, N 4. — P. 895-901.
52. Yron I., Wood T.A., Spiess P.J., et al. In vitro growth of murine T cells. The isolation and growth of lymphoid cells infiltrating syngeneic solid tumors // J. Immunol. — 1980. — Vol. 125. — P. 238.
53. Zhu S., Zhou K., Huang B., et al. Hydroxyapatite nanoparticles: a novel material of gene carrier // Sheng Wu Yi Xue Gong Cheng Xue Za Zhi. — 2005. — Vol. 22, N 5. — P. 980-984.
Адрес для переписки: г. Томск, ул. Московский тракт, 1, СибГМУ; Хлусов Игорь Альбертович — доктор медицинских наук, профессор кафедры морфологии и общей патологии СибГМУ, e-mail: [email protected];
Антипов Сергей Анатольевич — к.м.н., докторант кафедры госпитальной хирургии СибГМУ; Федущак Таисия Александровна — к.х.н., научный сотрудник Института химии нефти СО РАН
© ШУРЫГИНА И.А., ШУРЫГИН М.Г., ЗЕЛЕНИН Н.в., ГРАНИНА Г.Б. - 2009
роль map-киназных механизмов в регуляции клеточного роста
(обзор литературы)
И.А. Шурыгина, М.Г. Шурыгин, Н.В. Зеленин, Г.Б. Гранина (Научный центр реконструктивной и восстановительной хирургии СО РАМН, г. Иркутск, директор - член-корр. РАМН, д.м.н., проф. Е.Г. Григорьев)
Резюме. В статье обобщены современные представления о роли МАР-киназных механизмов в регуляции клеточного роста и дифференцировки. Особое внимание уделено роли киназ, регулируемых внеклеточными сигналами (ERK1 и ERK2), стресс-активируемым протеинкиназам JNK и p38. Проанализирована роль факторов роста в активации МАР-киназных механизмов. Показана универсальность МАР-киназного каскада.
Ключевые слова: МАР-киназа, ERK, JNK, p38-MAP, факторы роста, FGF, VEGF
role of map-kinase mechanisms in the regulation of cell growth (literature review)
I.A. Shurygina, M.G. Shurygin, N.V. Zelenin, L.B. Granina (Scientific Center of Reconstructive and Restorative Surgery SB RAMS, Irkutsk)
Summary. In the article we summarized present-day conceptions of role of MAP-kinase mechanisms in the regulation of cell growth and differentiation. We focused special attention to the role of kinase regulated by extracellular signals (ERK1 and ERK2) and of stress-activated protein kinase JNK and p38. We analyzed role of growth factor in activation of MAP-kinase mechanisms. Versatility of MAP-kinase cascade is shown.
Key words: MAP-kinase, ERK, JNK, p38-MAP, growth factors, FGF, VEGF
MAP-киназы — это серин/треонин-специфичные протеин-киназы, которые в ответ на внеклеточные стимулы (митогены) регулируют клеточную активность (экспрессия генов, митоз, дифференциация, выживание клеток, апоптоз [34].
Протеинкиназы, активируемые митогенами (MAPK — mitogen activated protein kinases), играют важную роль в регуляции экспрессии генов при всех проявлениях жизнедеятельности клеток.
После получения внеклеточных сигналов в виде митогенного или генотоксического (мутагенного) воз-
действия, а также в ответ на действие цитокинов, вызывающих реакции воспаления или апоптоз, в клетках начинают развиваться каскады реакций фосфорилиро-вания, завершающиеся специфической активацией или подавлением активности факторов транскрипции или других регуляторных белков, что сопровождается изменением уровней экспрессии соответствующих генов. МАРК-каскады реакций фосфорилирования протеин-киназ и других регуляторных белков обеспечивают пошаговое декодирование перви-чных эффекторных сигналов путем их передачи от поверхности клеток к ядру
