Прогноз

Науково-освітній інтернет-портал ІЕПОР ім. Р.Є.Кавецького НАН України

Первинна профілактика, діагностика і лікування хворих на рак молочної залози

Прогноз

(1 Голосувати)

Прогностичні та предикативні фактори РГЗ. Як правило, дослідження прогностичних та предикативних біомаркерів проводиться з метою класифікації пацієнтів, що мають різноманітні клінічні дані перед хірургічним втручанням та після нього, для покращення точності прогнозу при різних типах захворювання, проведення лікування (гормоно- та хіміотерапії) та підвищення показників виживаності хворих.

Хіміотерапія. Визначення чутливості пухлин РГЗ до хіміопрепаратів є одним із важливих етапів на шляху до подолання проблем застосування хіміотерапії. Такі дослідження дозволяють наблизити сучасні схеми лікування до стандартів індивідуальної терапії. При цьому одночасно буде досягнуто декілька цілей: по-перше, покращиться ефективність терапії за рахунок залучення конкретних вузькоспеціалізованих мішеней дії хіміопрепаратів; по-друге, буде зведено нанівець побічну токсичну дію препаратів на організм хворого; по-третє, стане можливим покращити клінічні результати лікування шляхом відмови від застарілих, неефективних препаратів, які згубно діють на здорові органи і тканини.

Гормонотерапія. Статус ER-рецепторів має істотне значення для відповіді на антиестрогенну терапію. Чутливість пухлини до гормонотерапії визначається кореляцією між експресією генів та статусом ER-рецепторів. Тому дослідження в цьому напрямку можуть покращити прогноз для комплексної гормонотерапії в порівнянні з терапією, спрямованою лише на ER-рецептори.

Враховуючи вищенаведену актуальність, з використанням протеомних технологій було проведено ряд досліджень на різноманітному біологічному матеріалі. Однак щодо досліджень на післяопераційному матеріалі РГЗ, то більшість із них стосувалися порівняння протеому нормальних і пухлинних тканин, а відповідь на хіміотерапію та гормонотерапію практично не досліджувалася. Для прикладу, наведемо деякі з результатів (детальний опис розглянуто авторами [35]):

  • перші роботи в цьому напрямку дозволили класифікувати більш як 95% ER-негативних випадків РГЗ з несприятливим прогнозом завдяки виявленню 70 прогностичних сигнатур генів, а також відзначити для цих генів сильну кореляцію між несприятливим прогнозом та високим гістологічним ступенем злоякісності; сприятливий прогноз було асоційовано з високим рівнем убіквітину (хороший прогностичний біомаркер) та/чи низькими рівнями молекул легкого ланцюга феритину (валідація проводилась за допомогою IHC та Western blot);

  • досліджено взаємозв’язок певних білків із підтипами РГЗ (ER-позитивний, ER-негативний, базальний, ER-люмінальний та Her-2), зокрема для білка S100-A9 встановлено кореляцію з базальним підтипом РГЗ (валідація проводилась за допомогою IHC);

  • у процесі дослідження лізатів пухлинних тканин та клітинних ліній РГЗ на предмет прогностичних маркерів встановлено, що клітинні лінії in vitro РГЗ точно відображають геномну, транскрипційну та біологічну гетерогенність, ідентифіковану в первинних пухлинах РГЗ;

  • дослідження взаємозв’язку фосфоінозитид-3-кінази (PI3K), каталітичних генних мутацій (PI3KCA), PI3K-AKT-mTOR сигнального шляху та їх як мішеней інгібіторів PI3K/mTOR, показали, що генна сигнатура PI3KCA-GS, асоційована з мутацією PI3KCA, є предиктивним фактором сприятливого прогнозу для ER-позитивних Her-2-негативних підтипів РГЗ навіть у випадку пухлин із сильною проліферацією;

  • встановлено, що клітинні лінії РГЗ з підвищеною експресією PI3KCA-GS мають резистентність до рапаміцину;

  • дослідження білка теплового шоку HSP-70 як предиктивного маркера показали достовірну кореляцію його зниженої експресії з клінічною чутливістю ER-позитивних пухлин РГЗ до інгібітора ароматази та з патологічними реакціями на цей препарат як наслідок неоад’ювантної терапії (валідацію проводили за допомогою IHC);

  • також у зв’язку з неоднозначністю вибірки (відсутність як перевірки незалежними наборами клінічних зразків, так і у більшому обсязі зразків) та необхідністю додаткового підтвердження отриманих результатів досліджень або ж встановленням деяких із цих результатів як псевдопозитивних, дискусійними залишаються такі дані:

    • результати щодо гаптоглобіну α-1, компонент комплементу C3a, трансферину, аполіпопротеїну A-I та C-I – як прогностичних біомаркерів;

    • результати дослідження зв'язку між фенотипом гаптоглобіну та безрецидивною виживаністю;

    • результати дослідження зв'язку між експресією убіквітину та метастазуванням у пахвові лімфатичні вузли на пухлинному матеріалі РГЗ, отриманому з використанням LCM;

    • результати ряду досліджень прогностичних біомаркерів стосовно чутливості пухлин РГЗ до хіміотерапії (фрагментів трансферину як предиктивних факторів резистентності до паклітаксела; гіпоекспресія кининогену та аполіпопротеїну А-ІІ під дією доцетаксела);

    • результати досліджень прогностичного потенціалу аннексину V та гіперекспресії ряду класу HSP: HSP 27, HSP-60, HSP-70, HSP-90.

На сьогодні застосування існуючих клінічних критеріїв патологічного процесу на основі градуювання агресивності пухлин не відображає реального стану пухлинного процесу для оцінки його прогресії та прогнозу [1]. Із застосуванням стратегій top-down (методи: affinity chromatography, 2D-PAGE (SDS-PAGE) та bottom-up (комбінований метод LC-MS/MS) [1] ідентифікували білкові сигнатури, асоційовані з ступенем патогістологічної градації (G1, G2, G3) пухлин молочної залози, та 49 з них валідували за допомогою даних мета-аналізу транскрипційного профілювання пухлин незалежної групи пацієнтів. Завдяки використання спеціального ПЗ з’ясовано, що валідовані білки локалізовані в міжклітинному просторі, плазматичній мембрані, цитоплазмі та ядрі. Отримані результати мають значення щодо перегляду моделі мікросередовища в ході пухлинної прогресії і можуть знайти застосування для класифікації та прогнозування РГЗ.

Клінічне значення трансгеліну (transgelin) і трансгеліну-2 (transgelin-2) полягає в тому, що ці білки пропонуються у якості прогностичних протеомних маркерів метастазування різних видів раку (панкреатичного, колоректального, шлунку, легень, молочної залози) [2-6]. Їхні біологічні функції пов’язані з прогресією пухлини. Трансгелін – є маркером диференціювання гладких м’язів [7], експресується в міофібробластах і CAFs раку шлунку та легень [5, 8], його підвищена регуляція (up-regulation) в фібробластах тканини раку шлунку підтримує міграцію пухлинних клітин та інвазію через збільшення продукування matrix metalloproteinase-2 [3], він є онкосупресором, експресія якого пригнічується онкопротеїном Ras в зразках пухлин молочної залози [9]. Сильне гіперметилювання його промотора пов’язане з пониженою регуляцією (down-regulation) експресії в клітинних лініях та пухлинних тканинах молочної залози [10]. Щодо трансгеліну-2, описано його гіперекспресією в судинах пухлини молочної залози [11]. З використанням методів протеоміки проведено порівняльний аналіз експресії трансгеліну і трансгеліну-2 в лімфовузлах пацієнтів з РГЗ [6]. За допомогою методу гель-електрофорезу (стратегія top-down, Див. «Верифікація) досліджували (up-regulation) трансгеліну в лімфовузлах 12 пацієнтів першої групи з первинною пухлиною молочної залози низького ступеня потогістологічної градації та виявили підвищену регуляцію у пацієнтів з позитивними лімфовузлами. Отримані результати (Див. «Верифікація) клінічно валідовано на матеріалі 48 пацієнтів першої підгрупи з позитивними та негативними лімфовузлами із 96 пацієнтів другої групи. В роботі також було проведено порівняльний протеомний аналіз (стратегія bottom-up, Див. «Верифікація) трансгеліну і трансгеліну-2 в зразках пухлин молочної залози різних молекулярних підтипів 96 хворих другої групи, які розподілялись на підгрупи по 48 осіб за ступенем потогістологічної градації та статусом лімфовузлів. Підтверджено специфічність зв’язку трансгеліну з метастазуванням в лімфатичні вузли у хворих на РГЗ та гістологічними особливостями пухлин низького і високого ступеня патогістологічної градації, проте в роботі на матеріалі 48 пацієнтів другої підгрупи не виявлено зв’язку з відомими молекулярними маркерами ER, PR, HER2 [6]. Оскільки виявлено і наявність [12], і відсутність [6] специфічності експресії трансгеліну, залишається дискусійним питання стосовно його потенційної здатності як специфічного маркеру. Виявлені авторами зменшення вмісту (down-regulation) трансгеліну в пухлинах високого ступеня патогістологічної градації та гіперекспресія трансгеліну-2 в метастатичних та низькодиференційованих пухлинах віднесено ними на рахунок збіднення вмісту клітин строми під час дедиференціювання. Показано (IHC/TMA), що трансгелін переважно експресується в стромальних клітинах: фібробластах та клітинах ендотелію, а трансгелін-2 – в епітеліальних клітинах пухлини [6, 8]. Виходячи з отриманих результатів, автори [6,8] вважають, що строма пухлини здатна експресувати релевантні протеомні біомаркери, які знайдуть своє клінічне застосування.

Молекулярні процеси в клітині, що сприяють її трансформації та пухлинній прогресії, зокрема, метастазуванню, відбуваються на декількох рівнях: ДНК, РНК, та білків. Дослідження щодо профілювання експресії генів сприяли виникненню широкого спектру баз даних генів, РНК та білків, які експресуються при РГЗ. Експресію ряду таких генів було проаналізовано в пухлинних тканинах молочної залози на рівні мРНК. Зокрема, раніше на пухлинному матеріалі та клітинних лініях було показано [13] гіперекспресію гену KIFAP3 (він розташований в 1q24 локусі хромосоми і кодує білок KIFAP3 (Kinesin Associated Protein 3) молекулярною масою 90 kDa [14]). Білок KIFAP3 локалізується в ядрі, цитоплазмі та ЕПР [15, 16]. KIFAP3 взаємодіє з білками, що опосередковують канцерогенез: взаємозв’язок KIFAP3 з APC впливає на міграцію клітин [17, 18], KIFAP3 фосфорилюється кіназами BRK або PTK6 в клітинній лінії РГЗ BT20 [19], KIFAP3 необхідний для BRK-індукованої міграції клітин [19] і може бути ключовим ефектором BRK-сигнального шляху [19]. Експериментальне дослідження [14] щодо валідації оцінки експресії KIFAP3 на рівні білка (метод, Див. «Верифікація) показало його гіперекспресію в клітинах протокової карциноми молочної залози, переважно в цитоплазмі. В роботі [20] проведено валідацію експресії гену RRBP1 на рівні білка. RRBP1 (ribosome binding protein) – багатофункціональний мембранний білок, локалізований в шорсткому ЕПР [21-23], цитоплазмі та ядрі [70], приймає участь у транслокації незрілих білків (nascent proteins) через мембрану шорсткого ЕПР [25], взаємодіє з KIF5B [26], задіяний під час зв’язування рибосоми [25], а також в біосинтезі проколагену (procollagen) та термінальній диференціації секреторних тканин [21, 27]. Для декількох клітинних ліній раку показано високий рівень його експресії [28] і гіперекспресію при колоректальному раку [29]. У 84% (177/219) випадків карциноми молочної залози показано[20] (метод, Див. «Верифікація) гіперекспресію RRBP1 в перинуклеарному регіоні цитоплазми (the perinuclear region). Таким чином, KIFAP3 та RRBP1 – РГЗ-асоційовані білки, запропоновані в якості маркерів, що можуть мати успішне застосування в клінічній протеоміці РГЗ. А результати досліджень демонструють інтегровану взаємодію даних та ресурсів “omics” з системною оцінкою функцій білків асоційованих з РГЗ.

Системна неоад'ювантна терапія може сприяти підвищенню ризику рецидиву після органозберігаючих операцій та виникненню хіміорезистентності пухлин [30-32]. Сучасні можливості функціональної протеоміки здатні забезпечити прогнозування патологічної відповіді пацієнтів на неоад'ювантну системну терапію. В ході протеомного мета-аналізу [33] на пухлинному матеріалі 712 пацієнтів з РГЗ, які отримували таксанову та антрациклін-таксанову системну терапію, валідовано (з застосуванням методу RPPA) панель з 10 предиктивних біомаркерів (Див. «Верифікація). Результати дозволили стратифікувати хворих на 6 прогностичних груп – три основні групи: HER2+; ER-/PR- і ER-/PR-/HER2- з несприятливим прогнозом; ER+/PR+ зі сприятливим прогнозом; та три проміжні групи, що в основному характеризуються гіперекспресією білків пухлинної тканини, задіяних в різні клітинні процеси (цикліни, компоненти синтезу білка, стромальні маркери, білки механістичних шляхів (mechanistic pathways).

З метою покращення стратифікації пацієнтів для призначення ад’ювантної хіміотерапії та прогностичного передбачення щодо перебігу хвороби досліджено [34] зразки сироватки крові пацієнтів з первинним РГЗ та метастазами в лімфатичних вузлах (в післяопераційному періоді). За допомогою застосування методів (комбінованого: іонообмінної та афінної (IMAC) хроматографії з SELDI-TOF MS – для профілювання на рівні білка, а також MALDI-TOF/TOF MS - для профілювання на рівні пептидів) виявлено 4 мас-піки (m/z 3073, m/z 3274, m/z 4405 and m/z 7973), характерні, на думку авторів, для білків, пов’язаних з безрецидивною тривалістю життя хворих. Із цих кандидатів в біомаркери, білок з піком m/z 3274 був визначений як інгібітор важкого ланцюга 4 фрагмента658–688 інтер-альфа-трипсину (inter-alpha-trypsin inhibitor heavy chain 4 fragment658–688). Не зважаючи на те, що отримані дані потребують валідації із залученням незалежної групи хворих, застосування аніон-обмінного фракціонування в поєднанні з SELDI-TOF MS пропонується у якості перспективної комбінації для ідентифікації нових прогностичних маркерів РГЗ [34].

 

Таким чином, протеомне профілювання проводять з метою поліпшення прогнозу. Так, в клінічній практиці буде використовуватися: класифікація ER- пухлин РГЗ та ідентифікація прогностичних сигнатур генів для таких випадків; взаємозв’язок певних білків із ER+, ER-, базальним, ER-люмінальним та Her2 підтипами РГЗ у якості прогностичних факторів; взаємозв’язок кіназ, каталітичних генних мутацій кіназ з PI3K-AKT-mTOR сигнальним шляхом та мішенями інгібіторів PI3K/mTOR у якості факторів сприятливого прогнозу для ER+ і Her2- підтипів РГЗ. Загалом ідентифіковано і валідовано ряд білкових біомаркерів, таких як біомаркери, асоційовані зі ступенем патогістологічної градації (G1, G2, G3) пухлин РГЗ [1], прогностичні протеомні маркери метастазування РГЗ [6], панель з 10 предиктивних біомаркерів для прогнозування патологічної відповіді пацієнтів на неоад'ювантну системну терапію [33], а також ідентифіковано білки, пов'язані з безрецидивною тривалістю життя хворих на РГЗ після призначення ад'ювантної хіміотерапії [34]. Отримані результати дозволяють стратифікувати пацієнтів з РГЗ для призначення неоад'ювантної [33] і ад'ювантної [34] системної хіміотерапії.

1. Olsson N, Carlsson P, James P, et al. Grading breast cancer tissues using molecular portraits. Mol Cell Proteomics 2013; 12: 3612-23.
2. Lin Y, Buckhaults PJ, Lee JR, et al. Association of the actin-binding protein transgelin with lymph node metastasis in human colorectal cancer. Neoplasia N Y N 2009; 11: 864–873.
3. Yu B, Chen X, Li J, et al. Stromal fibroblasts in the microenvironment of gastric carcinomas promote tumor metastasis via upregulating TAGLN expression. BMC Cell Biol 2013; 14: 17.
4. Zhou L, Zhang R, Zhang L, et al. Upregulation of transgelinis an independent factor predictive of poor prognosis in patientswith advanced pancreatic cancer. Cancer Sci 2013; 104: 423–430.
5. Rho J-H, Roehrl MHA, Wang JY. Tissue proteomics reveals differential and compartment-specific expression of the homologs transgelin and transgelin-2 in lung adenocarcinoma and its stroma. J Proteome Res 2009; 8: 5610–5618.
6. Dvořáková M, Jeřábková J, Procházková I, et al. Transgelin is upregulated in stromal cells of lymph node positive breast cancer. J Proteomics 2016; 132:103-111.  
7. Duband JL, Gimona M, Scatena M, et al. Calponin and SM 22 as differentiation markers of smooth muscle: spatiotemporal distribution during avian embryonic development. Differ Res Biol Divers 1993; 55: 1–11.
8. Dvorakova M, Nenutil R, Bouchal P. Transgelins, cytoskeletal proteins implicated in different aspects of cancer development. Expert Rev Proteomics 2014; 11: 149-165.
9. Shields JM, Rogers-Graham K, Der CJ. Loss of transgelin in breast and colon tumors and in RIE-1 cells by Ras deregulation of gene expression through Raf-independent pathways. J Biol Chem 2002; 277: 9790–9799.
10. Sayar N, Karahan G, Konu O, et al. Transgelin gene is frequently downregulated by promoter DNA hypermethylation in breast cancer. Clin Epigenetics 2015; 7: 104.
11. Hill JJ, Tremblay T-L, Pen A, et al. Identification of vascular breast tumor markers by laser capture microdissection and labelfree LC–MS. J Proteome Res 2011; 10: 2479–2493.
12. Rao D, Kimler BF, Nothnick WB, et al. Transgelin: a potentially useful diagnostic marker differentially expressed in triple-negative and nontriple-negative breast cancers. Hum Pathol 2015; 46: 876–883.
13. Grigoriadis A, Mackay A, Reis-Filho JS, et al. Establishment of the epithelial-specific transcriptome of normal and malignant human breast cells based on MPSS and array expression data. Breast Cancer Res 2006; 8: R56.
14. Telikicherla D, Maharudraiah J, Pawar H, et al. Оverexpression of kinesin associated protein 3 (KIFAP3) in breast cancer. J Proteomics Bioinform 2012; 5: 122-126.
15. Shimizu K, Kawabe H, Minami S, et al. SMAP, an Smg GDS-associating protein having arm repeats and phosphorylated by Src tyrosine kinase. J Biol Chem 1996; 271: 27013-27017.
16. Shimizu K, Shirataki H, Honda T, et al. Complex formation of SMAP/KAP3, a KIF3A/B ATPase motor-associated protein, with a human chromosome-associated polypeptide. J Biol Chem 1998; 273: 6591-6594.
17. Jimbo T, Kawasaki Y, Koyama R, et al. Identification of a link between the tumour suppressor APC and the kinesin superfamily. Nat Cell Biol 2002; 4: 323-327.
18. Teng J, Rai T, Tanaka Y, et al. The KIF3 motor transports N-cadherin and organizes the developing neuroepithelium. Nat Cell Biol 2005; 7: 474-482.
19. Lukong KE, Richard S. Breast tumor kinase BRK requires kinesin-2 subunit KAP3A in modulation of cell migration. Cell Signal 2008; 20: 432-442.
20. Telikicherla D, Marimuthu A, Kashyap MK, et al. Overexpression of ribosome binding protein 1 (RRBP1) in breast cancer. Clin Proteomics 2012; 9: 7.21. Benyamini P, Webster P, Meyer DI. Knockdown of p180 eliminates the terminal differentiation of a secretory cell line. Mol Biol Cell 2009; 20: 732–744
22. Ogawa-Goto K, Tanaka K, Ueno T, et al. p180 is involved in the interaction between the endoplasmic reticulum and microtubules through a novel microtubule-binding and bundling domain. Mol Biol Cell 2007; 18: 3741–3751.
23. Barbe L, Lundberg E, Oksvold P, et al. Toward a confocal subcellular atlas of the human proteome. Mol Cell Proteomics 2008; 7: 499–508.
24. Olsen JV, Blagoev B, Gnad F, et al. Global, in vivo, and site-specific phosphorylation dynamics in signaling networks. Cell 2006; 127: 635–648.
25. Savitz AJ, Meyer DI. 180-kD ribosome receptor is essential for both ribosome binding and protein translocation. J Cell Biol 1993; 120: 853–863.
26. Diefenbach RJ, Diefenbach E, Douglas MW, et al. The ribosome receptor, p180, interacts with kinesin heavy chain, KIF5B. Biochem Biophys Res Commun 2004; 319: 987–992.
27. Ueno T, Tanaka K, Kaneko K, et al. Enhancement of procollagen biosynthesis by p180 through augmented ribosome association on the endoplasmic reticulum in response to stimulated secretion. J Biol Chem 2010; 285: 29941–29950.
28. Cardoso CM, Groth-Pedersen L, Hoyer-Hansen M, et al. Depletion of kinesin 5B affects lysosomal distribution and stability and induces peri-nuclear accumulation of autophagosomes in cancer cells. PLoS One 2009; 4: e4424.
29. Krasnov GS, Oparina N, Khankin SL, et al. Colorectal cancer 2D-proteomics: identification of altered protein expression. Mol Biol (Mosk) 2009; 43: 348–356.
30. Rastogi P, Anderson SJ, Bear HD, et al. Pathologic assessment of response to induction chemotherapy in breast cancer. Preoperative chemotherapy: updates of National Surgical Adjuvant Breast and Bowel Project Protocols B-18 and B-27. J Clin Oncol 2008; 10: 78-85.
31. Kuerer HM, Newman LA, Smith TL, et al. Clinical course of breast cancer patients with complete pathologic primary tumor and axillary lymph node response to doxorubicin-based neoadjuvant chemotherapy. J Clin Oncol 1999; 17: 460-9.
32. Symmans WS, Peintinger F, Hatzis C, et al. Measurement of residual breast cancer burden to predict survival after neoadjuvant chemotherapy. J Clin Oncol 2007; 25: 4414-22.
33. Gonzalez-Angulo AM, Hennessy BT, Meric-Bernstam F, et al. Functional proteomics can define prognosis and predict pathologic complete response in patients with breast cancer. Clin Proteomics 2011; 8: 11.
34. Gast MCW, Zapatka M, van Tinteren H, et al. Postoperative serum proteomic profiles may predict recurrence-free survival in high-risk primary breast cancer. J Cancer Res Clin Oncol 2011; 137: 1773-1783.
35. X-J Qin and B. X. Ling  Proteomic studies in breast cancer (Review) /  ONCOLOGY LETTERS 3: 735-743, 2012

 

Останнє редагування Четвер, 08 грудня 2016 13:10