Терапія

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

Первинна профілактика, діагностика і лікування хворих на рак молочної залози

Терапія

(0 голосів)

Протеомне профілювання матеріалу пацієнтів з РГЗ виконується також з метою пошуку механізмів дії терапевтичних препаратів, а саме: ідентифікація мішеней [1, 2], пошук білків-мішеней ад’ювантної хіміотерапії [3], пошук білків-мішеней з метою розробки препаратів – інгібіторів цих білків [4], а також для здійснення контролю над інвазивними властивостями пухлини через вплив на білки клітин мікрооточення [5].

Дослідження протеому РГЗ для покращення терапії. Важливою проблемою терапії місцево-поширених, метастатичних та рецидивуючих форм РГЗ є резистентність пухлин до променевої терапії [6]. Однією з причин такої резистентності є пухлинна гіпоксія, оскільки ефективне лікування залежить від наявності достатньої кількості кисню, що забезпечує утворення цитотоксичних вільних радикалів під дією радіоактивного випромінення. Відомо, що регіони, збіднені на вміст кисню, містяться в пухлинах 40% всіх випадків РГЗ та 50% випадків місцево поширеного РГЗ [7] і беруть участь у каскадах шляхів клітинної виживаності та загибелі. Тому останнім часом оцінка пухлинної гіпоксії при РГЗ здійснюється шляхом виділення, очищення та аналізу вмісту екзосом з метою з’ясування їхніх функціональних особливостей під час онкогенезу. Екзосоми секретують нановезикули, які відіграють суттєву роль у паракринних сигнальних шляхах пухлинної прогресії РГЗ, пухлино-стромальних взаємодіях, імуносупресії та активації проліферативних процесів. Автори [6] детально розглядають ряд досліджень, що стосуються механізмів радіаційної стійкості при РГЗ, пов’язаних з гіпоксією та пухлинним мікрооточенням, морфологічних характеристик та функцій екзосом як ефекторів, важливості екзосом як носіїв онкогенних сигнатур, методів виділення та протеомного профілювання екзосомальних білків як потенційних біомаркерів. Встановлено, що виведені з пухлин екзосоми є індикаторами статусу оксигенації пухлин у пацієнтів з РГЗ. Також показано роль екзосомальних сигнальних шляхів як потенційних цілей гіпоксія-залежної міжклітинної сигналізації під час онкогенезу. Подальший прогрес у розвитку протеомних технологій та ефективних селективних стратегій ізоляції екзосом матиме велике значення для з'ясування фундаментальних механізмів радіаційної стійкості при РГЗ.

Також вагомий внесок для вдосконалення терапії мають результати щодо виявлення цитотоксичності природних компонентів лікарських рослин. Доведено інгібуючі властивості для ряду речовин, зокрема берберину [8]. Ця речовина, виділена з лікарської рослини Rhizoma coptidis, має суттєвий вплив на клітини пухлин гепатоми, раку шлунку, раку товстої кишки, раку легень, раку передміхурової залози та РГЗ. Відомо, що берберин блокує клітинний цикл, інгібує синтез ДНК, активує каспази, індукує апоптоз, діє як метастатичний препарат на клітини пухлини раку легень через вплив на зниження продукції активатора плазміногену урокінази та металопротеїнкінази-2. Механізм цитотоксичності берберину був додатково перевірений [8] шляхом оцінки експресії білків та окислювально-відновлювального регулювання в клітинах лінії MCF-7. Було зафіксовано значні зміни в реактивації тіолу і експресії білка (залучені 96 та 22 різноманітні функції білків). Також авторами встановлено, що берберин-індукована цитотоксичність, у даному випадку, включає дисрегуляцію звертання білків, протеоліз, редокс-регуляцію, бере участь у клітинній сигналізації, електронному транспорті, метаболізмі та впливає на структуру центрисом. Незважаючи на те, що ці результати потребують додаткових досліджень на пухлинному матеріалі in vivo, їх можна вважати прикладом виявлення та вивчення потенційних мішеней терапії РГЗ.

В світлі нещодавніх результатів інтегрованих досліджень за напрямком геном-транскриптом, а також з огляду на відсутність універсальної панелі біомаркерів РГЗ та оптимальних лікарських засобів, набуває актуальності протеомний аналіз пухлинних тканин різних підтипів РГЗ. З використанням стратегії bottom-up, технологій квантифікації SILAC–LC–MS/MS і LC–MS/MS на FFPE тканинних блоках пухлин РГЗ (ER+/PR+, Her2+, TNBC) та клітинних лініях РГЗ (HCC1599, MCF7, HCC1937) проведено [1] дослідження функціональних зв’язків (functional networks) між мультифункціональними білками та клітинними процесами в пухлинах різних молекулярних підтипів. Глибина аналізу сягала 410000 білків. З’ясовано відмінності за функціями білків між підтипами РГЗ, що стосувалися трансляції мРНК, особливостей росту клітин та міжклітинної взаємодії, енергетичного метаболізму. Виявлено 19 сигнатур білків, з яких лише 3 мали зв'язок з числом копійності генів, а 11 – з рівнями мРНК. Ці факти, вірогідно, підтверджують відсутність закономірних співвідношень між рівнями білкового продукту і копійності генів та рівнями білкового продукту і профілями мРНК. За допомогою спеціального ПЗ проведено крос-валідацію (cross-validation procedure) отриманих результатів щодо протеомного профілю пухлин пацієнтів з РГЗ. Загалом, результати відображають нові ідеї, розробка яких має практичне значення в ході створення конкретних специфічних терапевтичних засобів.

Предиктивні білкові маркери пухлин різних молекулярних підтипів РГЗ дозволять визначати терапевтичну відповідь пухлини на препарати, оптимізувати та індивідуалізувати терапію.

В пілотному дослідженні [2] ідентифіковано важливі білкові сигнатури двох підтипів РГЗ, що мають знайти своє застосування для класифікації та прогнозування результатів лікування. За допомогою стратегії bottom-up та комбінованого методу LC-MS/MS на матеріалі пухлин підтипів HER2+ і TNBC досліджували специфічні та предиктивні білкові маркери дії неаод’ювантної хіміотерапії. Ідентифіковано 20 білкових сигнатур, притаманних пухлинам обох підтипів, 20 сигнатур з різними рівнями експресії, що дозволяють класифікувати ці підтипи, 20 предиктивних маркерів відповіді на неаод’ювантну хіміотерапію пухлин HER2+ підтипу та 30 предиктивних маркерів відповіді на неаод’ювантну хіміотерапію пухлин TNBC підтипу. Гіперекспресія білків була притаманна підтипу TNBC: ALDH1A1 та галектін-3-зв’язуючий білок (galectin-3-binding protein); та для підтипу HER2+: транскетолаза (transketolase), трансферин (transferrin), CK19, тимозин β4 та β10 (thymosin β4 and thymosin β10). Білки енолаза (enolase), пероксиредоксин 5 (peroxiredoxin 5), попередник періостіну (periostin precursor), препробілок катерсіну D (cathepsin D preproprotein), віментін (vimentin), Hsp 70, анексин 1 (annexin 1), RhoA – пов’язані з відповіддю пухлини на ад’ювантну хіміотерапію. Крім того, валідовано два білки для класифікації цих підтипів (Див. «Верифікація»).

У зв’язку з невпинним зростанням клінічних випробувань засобів протипухлинної терапії, постає необхідність корегування сучасних схем лікування щодо оцінки співвідношення користь/шкода. З урахуванням ступеню агресивності пухлин TNBC та відсутності чутливих, специфічних прогностичних маркерів сьогодні не існує оптимальної таргетної терапії цього підтипу. Пацієнтам з негативним статусом лімфовузлів, як правило, призначають ад’ювантну хіміотерапію, що в 30% все ж призводить до віддаленого метастазування [9, 10]. З використанням стратегії bottom-up та технології nLC-MS/MS [3] в пухлинному матеріалі пацієнтів з TNBC та негативним статусом лімфатичних вузлів, які не отримували ад’ювантну хіміотерапію, виявлено і підтверджено 11 прогностичних білкових сигнатур, білкові продукти генів: CMPK1, AIFM1, FTH1, MTHFD1, EML4, GANAB, CTNNA1, AP1G1, STX12, AP1M1, CAPZB. Отримані результати мають практичне значення щодо доцільності призначення ад'ювантної системної терапії пацієнтам з TNBC та негативним статусом лімфовузлів.

Зроблено спробу [4] знайти кандидата в протеомні біомаркери для прогнозу та лікування хворих на РГЗ: досліджено основний білок репарації ДНК ексцизійного репараційного шляху – APE1 (Apurinic/apyrimidinic endonuclease 1). З використанням стратегії bottom-up та розробленого аналітичного підходу на основі MS [4] (Див. "Верифікація") на пухлинному матеріалі встановлено гіперекспресію APE1. Оскільки гіпер-/гіпоекспресія APE1 можливо пов’язана зі зниженням/підвищенням відсотка виживаності ракових клітин, це дає надію на використання в майбутньому його інгібіторів як протипухлинних препаратів у клінічній практиці [4] Вважається [4], що існує зв'язок між експресією APE1 і тривалістю життя хворих на РГЗ, а виявлення в клініці рівнів експресії APE1 в здорових та пухлинних тканинах молочної залози може мати прогностичну та предиктивну цінність.

За допомогою протеомного профілювання біопсійного матеріалу аденокарциноми молочної залози людини підтверджено [5] можливість розробки протипухлинних препаратів шляхом, що пов'язаний з функціональним станом CAFs (cancer-associated fibroblasts). CAFs стимулюють ангіогенез і метастазування. Визначення функціональної активності асоційованих з пухлиною клітин має важливий прогностичний та предиктивний потенціал і відкриває нові можливості для терапії, що заснована на знаннях про строму пухлин. Запальний механізм активації фібробластів та активація під час загоєння ран – є механізмами диференціювання фібробластів в CAFs [5]. Було досліджено тканини із центру пухлини, пухлинного оточення та віддалені від пухлини тканини з застосуванням комбінованого методу LC−MS/MS та стратегії bottom-up [5]. Ідентифіковано 2074 білки фібробластів біопсійного матеріалу та 5212 білків культури клітин РГЗ ZR-75-1. Проведено порівняльний аналіз білків фібробластів у стані спокою, після обробки IL-1β (змодельований in vitro запальний шлях активації фібробластів) та TGF-β (змодельований in vitro стан фібробластів під час загоєння ран). Порівняльний аналіз білків фібробластів біологічного матеріалу та клітинної системи ZR-75-1 показав, що протеомний профіль тканин пункційної біопсії РГЗ може застосовуватись для оцінки типів клітин в станах спокою, запалення, загоєння ран. Протеомний профіль CAFs виявився наближеним до протеомного профілю фібробластів у стані загоєння ран (спільні білки, в тому числі фібрин-5 (fibulin-5), SLC2A1 та MUC18). На думку авторів [5], маючи доступні модельні системи CAFs, можливо тестувати ліки, що інгібують чи реверсно змінюють функціональні можливості компонентів мікрооточення пухлини в підтримці інвазивних властивостей клітин.

Таким чином, такі напрямки досліджень, як вивчення резистентності пухлин до променевої терапії як проблеми терапії місцево-поширених, метастатичних і рецидивуючих форм РГЗ [6], вивчення екзосом як носіїв онкогенних сигнатур [6] та виявлення цитотоксичності природних компонентів лікарських рослин, зокрема берберину [8] є актуальними та перспективними в галузі покращення терапії. Крім того, протеомне профілювання матеріалу хворих на РГЗ виконується з метою пошуку механізмів дії терапевтичних препаратів. Було проведено ідентифікацію мішеней [1, 2], пошук білків-мішеней ад'ювантної хіміотерапії [3] і пошук білків-мішеней з метою розробки препаратів - інгібіторів цих білків [4], а також профілювання з метою розробки препаратів для здійснення контролю над інвазивними властивостями пухлини за допомогою впливу на білки микрооточення пухлини [5].

1. Tyanova S, Albrechtsen R, Kronqvist P, et al. Proteomic maps of breast cancer subtypes. Nat Commun 2016; 7: 10259
2. He J, Whelan SA, Lu M, et al. Proteomic-based biosignatures in breast cancer classification and prediction of therapeutic response. Int J Proteomics 2011; 2011: 1-16.
3. Liu NQ, Stingl C, Look MP, et al. Comparative proteome analysis revealing an 11-protein signature for aggressive triple-negative breast cancer. JNCI J Natl Cancer Inst 2014; 106: djt376.
4. Coskun E, Jaruga P, Reddy PT, et al. Extreme Expression of DNA Repair Protein Apurinic/Apyrimidinic Endonuclease 1 (APE1) in Human Breast Cancer As Measured by Liquid Chromatography and Isotope Dilution Tandem Mass Spectrometry. Biochemistry 2015 , 54: 5787-5790.
5. Groessl M, Slany A, Bileck A, et al. Proteome profiling of breast cancer biopsies reveals a wound healing signature of cancer-associated fibroblasts. J Proteome Res 2014; 13: 4773-4782.
6. S. N. Thomas, Z. Liao, D. Clark, Y. Chen, R. Samadani, L. Mao, D. K. Ann, J. E. Baulch, P. Shapiro, A. J. Yang Exosomal Proteome Profiling: A Potential Multi-Marker Cellular Phenotyping Tool to Characterize Hypoxia-Induced Radiation Resistance in Breast Cancer // Proteomes 2013, vol 1, pp 87-108
7. Vaupel, P.; Briest, S.; Hockel, M. Hypoxia in breast cancer: Pathogenesis, characterization and biological/therapeutic implications. Wien. Med. Wochenschr. 2002, 152, 334–342.
8. Hsiu-Chuan Choua, Ying-Chieh Lub, Chao-Sheng Chengb, Yi-Wen Chenb, Ping-Chiang Lyub, Cheng-Wen Linc, John F. Timmsd, Hong-Lin Chanb, Proteomic and redox-proteomic analysis of berberine-induced cytotoxicity in breast cancer cells/JOURNAL OF PROTEOMICS 7 5, 2012, 3158–3176
9. Harris L, Fritsche H, Mennel R, et al. American Society of Clinical Oncology 2007 update of recommendations for the use of tumor markers in breast cancer. J Clin Oncol 2007; 25: 5287–5312.
10. Dent R, Trudeau M, Pritchard KI, et al. Triple-negative breast cancer: clinical features and patterns of recurrence. Clin Cancer Res 2007; 13: 4429–4434.

Останнє редагування Четвер, 08 грудня 2016 13:11