Онкология-

К.П. Хансон

НИИ онкологии им. проф. Н.Н. Петрова МЗ РФ, Санкт-Петербург

источник RosOncoWeb.Ru

Онкоген ERBB2 (HER2/neu) находится на второй позиции после супрессорногогена р53 по числу публикаций, посвященных индивидуальному генетическомуэлементу. Подобная ситуация вполне объяснима, т.к. ген ERBB2 являетсяидеальным примером для демонстрации успехов молекулярной онкологиии в понимании фундаментальных механизмов возникновения рака, и вразработке принципиально новых методов диагностики онкологическихзаболеваний и, наконец, в поиске патогенетически обоснованных подходовк терапии опухолей. Существенным является тот факт, что практическоеприменение знаний об онкогене ERBB2 касается самого частого онкологическогозаболевания у женщин - рака молочной железы (РМЖ) (Имянитов, Князев,1991- Yu, Hung, 2000).

Ген ERBB2 (HER2/neu) является клеточным гомологом v-erbB онкогенавируса эритробластомы птиц. Размер его мРНК составляет 4,5 т.п.о.-в ней закодирована информация для синтеза белка р185 (1225 аминокислот).Данный белок обладает 44% гомологией с рецептором эпидермальногофактора роста (ЭФР) (Coussens et al., 1985). Широкую известностьген ERBB2 приобрел после публикации, в которой был установленне только сам факт его активации в опухолях молочной железы, нои приведены аргументы в пользу ассоциации амплификации ERBB2 сплохим прогнозом заболевания (Slamon et al., 1987). Благодаряданной и ряду других публикаций, в исследование клинических аспектовактивации ERBB2 включились многие научные коллективы, при этомтестированию подверглись тысячи больных (Piccart et al., 2000).В нашей лаборатории также удалось продемонстрировать основныезакономерности активации гена ERBB2 в опухолях человека, которыев дальнейшем подтвердились при обобщенном анализе межлабораторныхданных (Имянитов, Князев, 1991- Имянитов и др., 1992- Imyanitovet al., 1992, 1993- Knyazev et al., 1992).

В настоящее время главное внимание исследователей сосредоточенона клиническом использовании моноклональных антител (МКА) к генуERBB2 (Герцептина) и поиске новых перспективных средств воздействияна его патологическую активацию преимущественно при РМЖ (Baselga,2001- Yu, Hung, 2000).

Молекулярные механизмы активации гена ERBB2

ERBB2 входит в состав семейства тирозинкиназных рецепторов ERBB,состоящего из четырех функционально взаимосвязанных рецепторныхмолекул, которые играют важную роль в клеточной пролиферации,дифференцировке и апоптозе. Данное семейство включает эпидермальныйфактор роста (ЭФР или ERBB1), ERBB-2, ERBB-3 и ERBB-4. Под действиемлигандов ERBB2 образует гетеродимеры с другими рецепторами данногосемейства, что по-видимому обладает мощным потенцирующим эффектомна работу соответствующих сигнальных каскадов (Harari, Yarden,2000).

Влияние ERBB2 может резко усиливаться при суперэкспрессии гена.Суперэкспрессия ERBB2 повышает туморогенность клеток в культуревследствие спонтанного фосфорилирования гетеродимеров, образуемыхрецепторами, и включения соответствующих сигнальных каскадов,таких как МАРК и PI3K (Harari, Yarden, 2000). В норме сигналы,поступающие от рецепторов, быстро инактивируются за счет диссоциациилиганд-рецепторных комплексов и их деградации в лизосомах. Однакоэти защитные механизмы не срабатывают в условиях суперэкспрессииERBB2 (Klapper et al., 2000). Особое место в и инициации сигналовпринадлежит ERBB3, т.к. этот дефектный по киназной активностирецептор широко представлен на большинстве эпителиальных клеток,а его ко-экспрессия с высокоактивным ERBB2 обладает трансформирующимпотенциалом.

Установлено, что онкобелок ERBB-2 суперэкспрессирован в 20-30%опухолей молочной железы, а в случае внутрипротоковой (неинвазивной)формы РМЖ эта величина достигает 90% (Slamon et al., 1987- Knyazevet al., 1992- Imyanitov et al., 1993). Установлено, что при лиганд-зависимойактивации ERBB2 важная роль принадлежит также другим членам семействаэтих рецепторов. Оказалось, что ERBB-1 находится в состоянии обратнойкорреляции с уровнем эстрогенных рецепторов (ЭР) и ассоциированс неблагоприятным течением РМЖ (Harari, Yarden, 1999). В отношениисуперэкспрессии ERBB-3 и ERBB-4 получены противоречивые результаты,хотя отмечается определенная тенденция к позитивной корреляциис размером опухоли и ЭР-статусом (Srinivasan et al., 2000).

Одним из важных аспектов действия ERBB2-рецепторов является ихспособность придавать клеткам свойство независимости от факторовроста. Наконец, следует подчеркнуть взаимосвязь между суперэкспрессиейERBB2 и уровнем циклинов D-типа в клетке. Аберрантная суперэкспрессияциклинов D-типа (D1, D2 и D3) активирует CDK4 и CDK6, включаетклеточный цикл и способствует онкогенной трансформации клеток(Harari, Yarden, 2000).

Прогностическая значимость активации ERBB-2

Несмотря на существование вначале противоречий в результатахопределения частоты амплификации ERBB2, к настоящему моменту этисведения носят вполне воспроизводимый характер (Piccart et al.,2000). Как упоминалось выше, активация онкогена ERBB2 наблюдаетсяпримерно в 20-30% РМЖ. Сложнее обстоит дело с оценкой уровня экспрессиипродукта гена ERBB2 - белка р185. Во-первых, подавляющее числосоответствующих исследований выполнено методом иммуногистохимии,который является полуколичественным по своему характеру. Зачастуюпредставляется довольно трудным провести грань между патологическойактивацией гена (резким увеличением его экспрессии) и "физиологическими"количествами белка ERBB2. Во-вторых, большинство иммуногистохимическихработ проводилось на архивных патоморфологических срезах- хотя,теоретически, подобный материал является идеальным объектом дляретроспективных исследований, использование парафиновых блоковсопряжено с дополнительными техническими трудностями, такими какдеградация антигена-мишени вследствие неадекватной консервацииобразцов, разная чувствительность различных антител и т.д. В-третьих,ранние работы не всегда дифференцировали между мембранным и цитоплазматическимокрашиванием ERBB2- по-видимому, клиническую значимость представляеттолько рецепторная форма белка (van de Vijver, 2001). В целом,тщательно проведённые исследования демонстрируют высокий уровеньконкордантности между амплификацией гена ERBB2 и резким увеличениемколичества мембранного продукта р185.

Подавляющее большинство исследователей сходится на том, что активацияонкогена ERBB2 ассоциирована с плохим прогнозом заболевания. Зачастую,роль повреждений ERBB2 представляется опосредованной, так какамплификация и суперэкспрессия этого гена коррелируют с "классическими"прогностическими параметрами, такими как поздняя стадия заболевания,метастазирование в лимфатические узлы, низкая степень дифференцировкиопухоли, высокий митотический индекс, анеуплоидность, отсутствиеэстрогеновых рецепторов и т.д. Однако, многие работы указываюттакже на самостоятельное, независимое от других факторов прогностическоезначение активации ERBB2. Cущественно, что подобные закономерностисправедливы и для пациенток России: в частности, наши собственныеработы выявили строгую корреляцию между амплификацией ERBB2 ириском рецидива РМЖ (Имянитов и др, 1992- Imyanitov et al., 1993).

Следует подчеркнуть, что хотя сам факт прогностической значимостигена ERBB2 и некоторых других молекулярных маркеров к настоящемумоменту не вызывает сомнения, при выборе тактики лечения решающеезначение отдаётся всё-таки традиционным маркерам прогноза. Такимобразом, сведения о статусе ERBB2 могут привлекаться лишь в затруднительныхслучаях и расцениваться как дополнительные. В частности, большоевнимание привлекли исследования, посвящённые значимости ERBB2при ранних (особенно неметастатических) формах РМЖ. Они установили,что данные об активации гена ERBB2 могут свидетельствовать о необходимостиинтенсифицировать постоперационное наблюдение, и, возможно, модифицироватьсхему лечения. Ещё более интересным представляется вопрос об амплификациигена ERBB2 при неинвазивной форме РМЖ. Выявлено, что активацияERBB2 коррелирует с неблагоприятными характеристиками РМЖ in situ,в частности с комедо-типом и низкой степенью дифференцировки.Однако, пока остаётся неясным, существует ли ассоциация междуамплификацией ERBB2 и риском перерождения карциномы in situ винвазивную форму РМЖ, т.е. следует ли учитывать статус ERBB2 привыборе объёма оперативного вмешательства.

Другой важный аспект рассматриваемой проблемы - прогнозированиеэффективности терапии опухолей на основании оценки ERBB2-статуса.Данной тематике посвящены многочисленные исследования, результатыкоторых далеко не однозначны. Тем не менее, основной вывод сводитсяк тому, что опухоли молочной железы с высоким уровнем ERBB2-рецептораоказываются более резистентными ко всем типам противоопухолевыхвоздействий (химио-, гомоно- и лучевой терапии) (Mass, 2000).

Методики определения ERBB2

Разработан целый ряд методических приемов оценки ERBB2 статусаопухолей, среди которых имеются методики, пригодные только дляисследовательских целей, а также те, которые нашли применениев повседневной клинической практике (van de Vijver, 2001). В качествемолекулярных мишеней в разных случаях используют ДНК, РНК илирецепторные белки. Можно считать общепринятым, что для оценкиамплификации гена ERBB2 наиболее применима флуоресцентная in situгибридизация (FISH). Однако далеко не все практические лабораториииспользуют FISH, главным образом, из-за ее сложности и длительностивыполнения. Саузерн- и Нозерн-блот и различные варианты полимеразнойцепной реакции, мишенью для которых служат ДНК и РНК, применяютпреимущественно для исследовательских целей (Dowsett et al., 2000).

На практике до настоящего времени доминирующее положение принадлежитиммуногистохимическому (IHC) определению ERBB2. Данная методикадостаточно специфична, легко и быстро выполнима, и доступна длябольшинства лабораторий. Поскольку чувствительность IHC зависитот используемых МКА, рекомендуется работать со стандартными наборамиантител, в частности, с HercepTestTM фирмы "DAKO" (Espinoza,Anguiano, 1999). Не исключено, однако, что автоматизация FISHи приближение ПЦР-процедуры к практическим задачам могут изменитьситуацию, и эти методики придут на смену менее специфичной IHC.

ERBB2 - мишень противоопухолевой терапии

ERBB2-рецептор стал в последние годы основной молекулярной мишенью,на которую нацелен поиск новых современных методов лечения РМЖ.Известен ряд способов специфического подавления активности ERBB2,первое место среди которых безусловно принадлежит МКА к экстраклеточномудомену рецепторного белка (Yu, Hung, 2000). Первоначально былоустановлено, что мышиные МКА 4D5 cпособны подавлять рост клетокРМЖ с повышенной экспрессией ERBB2. Однако иммуногенность мышиныхМКА ограничивала их клиническое применение (Baselga, 2001). Поэтомумышиные МКА 4D5 подвергли процедуре т.н. гуманизации, т.е. соединилиих домены, определяющие комплементарность к ERBB2 рецептору, сG1-иммуноглобулином человека. Полученные МКА оказались высокоэффективнымсредством подавления роста опухолевых клеток и приобрели широкуюизвестность под названием препарата Герцептин (Трастузумаб). Онипрошли детальные предклинические и клинические испытания и успешноиспользуются в лечении метастатического ERBB2-положительного РМЖ(Baselga, 2001). Герцептин обладает выраженной противоопухолевойактивностью как в условиях монотерапии, так и в сочетании с известнымихимиопрепаратами (таксанами, антрациклиновыми антибиотиками ипроизводными платины).

Значительно меньшую известность имеют пока другие подходы к модификацииэкспрессии ERBB2. Так, например, была продемонстрирована возможностьинактивации гена ERBB2 на уровне транскрипции с помощью аденовирусногобелка Е1А. Данный белок в эксперименте подавляет рост и метастазированиеопухолей, характеризующихся суперэкспрессией ERBB2. Он показалтакже свою эффективность на I фазе клинических испытаний (Yu,Hung, 2000).

Суперэкспрессия ERBB2 неизбежно сочетается с высоким уровнемактивности соответствующей тирозинкиназы. Поэтому ингибиторы данногофермента могут обладать противоопухолевым действием, что нашлополное подтверждение в проведенных испытаниях. Наиболее подробноизучен ингибитор ERBB2-тирозинкиназы эмодин, подавляющий фосфорилирующуюактивность фермента, а также рост опухоли (Zhang et al., 1995).

Описаны успешные попытки подавления ERBB2-рецептора с помощьюгенных конструкций, кодирующих внутриклеточные анти-ERBB2 односпиральныеантитела (Yu, Hung, 2000). Аналогичным действием обладают такжегенетически сконструированные миметики анти-ERBB2 пептида.

Ингибирующим влиянием на суперэкспрессию ERBB2 рецептора обладаютпроизводные ретиноевой кислоты, в особенности в сочетании с химиопрепаратами.В последнее время привлекает внимание создание вакцины, проявляющейактивность в отношении опухолей, суперэкспрессирующих ERBB2 (Murrayet al., 2000). С помощью белковых и ДНК вакцин удается достичьингибирования суперэкспрессии ERBB2 и подавления роста спонтанныхопухолей молочной железы у мышей.

Наконец, специфическую блокаду транскрипции гена ERBB2 возможнодостичь с помощью антисенс-олигонуклеотидов (АО) (Roh et al.,2000). Связывание АО с комплементарной мРНК приводит к ее деградациии, как следствие, с блокированию синтеза ERBB2 рецептора. Предполагается,что АО могут стать более эффективными ингибиторами ERBB2.

Итак, достигнутое к настоящему моменту понимание биологическойроли ERBB2 в нормальной физиологии клетки и при опухолевом ростестало ключом к рациональному выбору терапевтических стратегий,основанных на специфическом воздействии на соответствующие метаболическиепути. Терапия опухолей обрела новое качество в связи с внедрениемтуморспецифических антител, направленных против ERBB2. Нарядус этим, предложены и многие другие новые противоопухолевые агенты,среди которых представлены ингибиторы тирозинкиназной активностии связывания лигандов, а также блокаторы транскрипции. Ведетсяинтенсивный поиск других средств воздействия на различные звеньясигнальных каскадов, сопряженных с ERBB2. Несмотря на серьезныеуспехи в использовании достижений фундаментальной науки в клиническойпрактике, остается еще много неясных моментов функционированияERBB2, что не позволяет однозначно оценить его диагностическоеи прогностическое значение и взаимоотношения с гормональными сигналами.

Кроме того, наши знания в отношении молекулярной природы взаимодействиймежду факторами роста и ERBB2 рецепторами также недостаточны.Это препятствует поиску специфических антагонистов данных молекул,которые могли бы обладать противоопухолевой активностью. Очевидно,что жизнедеятельность клеток, в том числе и эпителиальных, находитсяпод контролем не одной, а многих сигнальных систем. Выяснениевзаимодействий между ERBB2 белками и G1-белковыми рецепторами,рецепторами цитокинов, адгезивными молекулами и т.д. откроет новыегоризонты как для фундаментальных исследований, так и для поискановых средств противоопухолевой терапии.

Остаются пока неясными и некоторые аспекты механизма действияанти-ERBB2 антител, в частности, их способность усиливать кардиотоксичностьхимиопрепаратов. Возможно, эта загадка будет разгадана, когдастанет понятно, как ERBB2 рецепторы влияют на апоптоз. Несомненноодно: чем более сложные практические задачи мы перед собой ставим,тем больше возникает вопросов, порождаемых взаимопроникновениемфундаментальных и клинических исследований.

Список литературы:

1. Имянитов Е.Н., Князев П.Г. Активация онкогена ERBB-2 и прогнозтечения рака молочной железы у человека // Вопр. онкол. - 1991.- Т. 37, ? 5 - C. 527 - 534.

2. Имянитов Е.Н., Черница О.И., Иванова О.А. и др. Амплификацияонкогена ERBB-2(HER-2/NEU) в опухолях молочной железы - прогностическиймаркер вероятности рецидива // Экспер. онкол. - 1992. - Т. 14,? 4. - C. 25 - 29.

3. Baselga J. Clinical trials of Herceptin (trastuzumab) // Eur.J. Cancer. - 2001. - Vol. 37, Suppl 1. - P. S18 - S24.

4. Coussens L., Yang-Feng T.L., Liao Y.-C. et al. Tyrosine kinasereceptor with extensive homology to EGF receptor shares chromosomallocation with neu oncogene // Science. - 1985. - Vol. 230. - P.1132 - 1139.

5. Dowsett M., Cooke T., Ellis I. et. al. Assessment of HER2status in breast cancer: why, when and how? // Eur. J. Cancer.- 2000. - Vol. 36. - P. 170 - 176.

6. Espinoza F., Anguiano A. The HercepTest assay: another perspective// J. Clin. Oncol. - 1999. - Vol. 17. - P. 2293 - 2294.

7. Harari D, Yarden Y. Molecular mechanisms underlying ErbB2/HER2action in breast cancer // Oncogene. - 2000. - Vol. 19. - P. 6102- 6114.

8. Imyanitov E.N., Chernitsa O.I., Serova O.M., Knyazev P.G.Rare occurrence of amplification of HER-2 (erbB-2/neu) oncogenein ovarian cancer patients // Eur. J. Cancer. - 1992. - Vol. 28A.- P. 1300.

9. Imyanitov E.N., Chernitsa O.I., Serova O.M. et al. Amplificationof HER-2 (erbB-2/neu) oncogene as the most significant prognosticfactor in a group of Russian breast cancer patients // Neoplasma.- 1993. - V. 40. - P. 35 - 39.

10. Klapper L.N., Waterman H., Sela M., Yarden J. Tumor-inhibitoryantibodies to HER-2/ErbB-2 may act by recruiting c-Cbl and enhancingubiquitination of HER-2 // Cancer Res. - 2000. - Vol. 60. - P.3384 - 3388.

11. Knyazev P.G., Imyanitov E.N., Chernitsa O.I. et al. Amplificationof ERBB-2 (HER-2/NEU) oncogene in different neoplasms of patientsfrom USSR // Oncology. - 1992. - Vol. 49. - P. 162 - 165.

12. Mass R. The role of HER-2 expression in predicting responseto therapy in breast cancer // Semin. Oncol. - 2000. - Vol. 27,Suppl 11. - P. 46 - 52.

13. Murray JL, Przepiorka D, Ioannides CG. Clinical trials ofHER-2/neu-specific vaccines // Semin. Oncol. - 2000. - Vol. 27,Suppl 11. - P. 71 - 75.

14. Piccart M.J., Di Leo A., Hamilton A. HER2: a `predictivefactor` ready to use in the daily management of breast cancerpatients? // Eur. J. Cancer. - 2000. - Vol. 36. - P. 1755 - 1761.

15. Roh H., Pippin J.A., Green D.W. et al. HER2/neu antisensetargeting of human breast carcinoma // Oncogene. - 2000. - Vol.19. - P. 6138 - 6143.

16. Slamon D.J., Glarn G.M., Wong S.G. et al. Human breast cancer:correlation of relapse and survival with amplification of theHER-2/neu oncogene // Science. - 1987. - Vol. 235. - P. 177 -182.

17. Srinivasan R., Gillett C.E., Barnes D.M., Gillick W.J. Nuclearexpression of the c-erbB-4/HER-4 growth factor receptor in invasivebreast cancers // Cancer Res. - 2000. - Vol. 60. - P. 1483 - 1487.

18. van de Vijver M.J. Assessment of the need and appropriatemethod for testing for the human epidermal growth factor receptor-2(HER2) // Eur. J. Cancer. - 2001. - Vol. 37, Suppl 1. - P. S11- S17.

19. Yu D., Hung M.C. Overexpression of ErbB2 in cancer and ErbB2-targetingstrategies // Oncogene. - 2000. - Vol. 19. - P. 6115 - 6121.

20. Zhang L., Chang C.J., Bacus S.S., Hung M.C. Suppressed transformationand induced differentiation of HER-2/neu-overexpressing breastcancer cells by emodin // Cancer Res. - 1995. - Vol. 55. - P.3890 - 3896.