Онкология-

А.Г. Коноплянников, А.С. Саенко

МРНЦ РАМН, Обнинск

источник RosOncoWeb.Ru

В течение длительного времени радиобиологи, занимающиеся проблемаминаучного обоснования лучевой терапии злокачественных новообразований(в настоящее время это направление принято называть клиническойрадиобиологией), связывали проблему различий в радиочувствительностиопухолей в основном только с двумя факторами: оксигенацией опухолии способностью клеток опухоли к восстановлению от радиационных повреждений.Соответственно на этих представлениях строились и попытки совершенствованиялучевой терапии злокачественных новообразований в течение последних30-40 лет, которые начинались с экспериментов радиобиологов и довольнобыстро переходили в многочисленные клинические протоколы лучевыхтерапевтов.

Было принято считать, что практически в каждой опухоли есть гипоксическиезоны, клетки которых являются более резистентными к действию редкоионизирующейрадиации, чем клетки опухоли, находящиеся в условиях достаточнойоксигенации. Некоторые исследователи указывали, что, наряду схронической гипоксией, часть опухолевых клеток может временнопребывать в гипоксии и из-за локального нарушения кровотока. Многиеиз предпринимавшихся попыток улучить результаты лучевого леченияонкологических больных были основаны на идее преодоления "гипоксическойрадиорезистентности" клеток опухоли и включали такие попыткикак достижение реоксигенации опухоли при ее длительном фракционированномоблучении относительно небольшими дозами- однократное протрагированноеоблучение при низкой мощности дозы, когда "кислородный эффект"выражен слабее- использование с той же целью плотноионизирующихизлучений- применение метода гипербарической оксигенации (ГБО)или использование электроноакцепторных соединений (ЭАС) для избирательногоповышения радиочувствительности именно гипоксической фракции опухолевыхклеток, а также экзотические воздействия, в основном направленныена сосудистую стенку и кровоток в опухоли (применение никотинамида,карбогена и т.п.).

Эти попытки, давая вначале многообещающие перспективы, в конечномсчете, обычно приводили к скромным результатам улучшения эффективностилучевого лечения онкологических больных или вообще не давали доказательствдостижения выигрыша по сравнению с результатами конвенциональнойлучевой терапии. Безуспешность большинства попыток преодолетьсостояние "гипоксической радиорезистентности" отметилодин из ведущих экспертов в области экспериментальной и клиническойлучевой терапии Енс Овергорд, выступая с пленарными докладамина двух последних международных конгрессах по радиационной онкологии(ICRO-1997, Пекин- ICRO-2001, Мельбурн). По-видимому, резистентностьопухолевых клеток, связанная с их постоянной или временной гипоксией,хотя и является важной составляющей существования клеточной популяциибольшинства опухолей, но не определяет полностью ответ опухолина лучевое воздействие, а гипоксические клетки не могут быть главной"мишенью" в попытках повышения эффективности лучевойтерапии. Этот вывод парадоксально сосуществует с заключением овысокой радиомодифицирующей активности локальной гипертермии опухоли,при которой предполагается, что эффект нагревания определяетсяиспользованием феномена избирательного перегрева опухолевых зонсо сниженным кровотоком, в результате чего более радиорезистентныегипоксические опухолевые клетки или погибают от воздействия тепла,или становятся более радиочувствительными из-за временного подавленияпроцессов восстановления клеток от радиационных повреждений. Таккак радиомодифицирующий эффект локальной гипертермии опухоли обычнопревышает эффект чисто гипоксических радиосенсибилизаторов (напримерГБО, ЭАС и др.) как по непосредственной реакции опухоли, так ипо поздним результатам лучевой терапии, то можно предположить,что в эффекте электромагнитной гипертермии ведущую роль играетгибель опухолевых клеток, а не повышение их радиорезистентности,тем более, что при нагревании другая зависимость эффекта от положенияклеток в митотическом цикле, сильная зависимость эффекта от вне-и внутриклеточного рН и особенно от температуры, когда рост достигаемойв опухоли температуры в степенной зависимости повышает выраженностьпроцессов гибели клеток.

Другой активно используемый подход к объяснению различий в радиочувствительностиопухолевых клеток у различного типа новообразований и соответственныепопытки применить это при совершенствовании методов лучевой терапииоснован на представлении о разной выраженности процессов восстановленияв различающихся по радиочувствительности опухолях. Этот подходоснован на данных, полученных в опытах с использованием как первичных,так и постоянных клеточных культур из различных типов опухолейлабораторных животных и человека (подробная сводка таких данныхдана в известной книге Потена и Хендри "Цитотоксическое повреждениетканей. Эффекты на различные клеточные ряды", 1983, а такжев ряде других обзоров). Показано, что в постоянных культурах клеток,полученных из различных типов опухолей, несмотря на сравнительновысокую вариабельность показателя средней клеточной летальнойдозы D0 (может варьировать при действии стандартных редкоионизирующихизлучений в условиях достаточной оксигенации примерно от 0,5 Грдо 1,5 Гр), в большинстве случаев сохраняется различие в радиочувствительности,установленное лучевыми терапевтами на основании длительного опыталечения больных с различными видами злокачественных новообразований.Так, согласно сравнению кривых "доза-эффект" для клеток118 культур различных опухолей человека, средние значения D0 составилидля наиболее радиорезистентных клеток мелкоклеточной карциномыи глиобластомы 1,51 Гр и 1,44 Гр, соответственно, а для трансформированныхфибробластов больных атаксией телеангиоэктазией - 0,55 Гр. В последнемслучае мы имеем классический пример клеток с нарушенной системойвосстановления радиационных повреждений и соответственно с высокойрадиочувствительностью.

Следует отметить, что в последние годы сотрудниками Греевскойлаборатории собран значительный материал о том, что некотораячасть клеток в опухолевой популяции может быть высоко радиочувствительной,что выявляется по значительной крутизне кривых "доза-эффект"в диапазоне малых доз однократного облучения. Природа этого феноменане ясна, и возможно она отражает какой-то непродолжительный этапв жизненном цикле клеток. Подобные высоко радиочувствительныеэлементы описаны и среди нормальных клеток стволового типа в системахклеточного обновления. Так небольшая фракция стволовых клетоккишечного эпителия, расположенных в донной части кишечных крипт,имеет D0 порядка 0,1 Гр, а пострадиационная гибель таких клетокреализуется по апоптотическому механизму. Пока не получены какие-либоконкретные экспериментальные данные, позволяющие связать такуювысокую радиочувствительность небольшой фракции клеток с изменениямиих способности репарировать радиационные повреждения, полученныепри действии относительно малых доз однократного облучения илис переменой формы гибели с пролиферативной на интерфазную. Соответственнопока неясным остается вопрос о роли данного эффекта в результатахдостаточно продолжительного курса фракционированного облучения,который обычно и используется при лучевом лечении онкологическихбольных, хотя заманчивой представляется перспектива перманентноиндуцировать появление такого типа клеток в опухоли в процесселучевой терапии.

Анализ кривых "доза-эффект" свидетельствует также ио наличии различий по другому важному количественному критериюклеточной радиочувствительности - величине так называемого "плеча"на кривых клеточной выживаемости облученных опухолевых клетокDq, интегрально оценивающего способность опухолевых клеток к восстановлениюрадиационных повреждений. Клетки радиорезистентных типов опухолей,особенно полученные из меланом и из костных опухолей, обычно имеют"плечо", достигающее несколько Гр и не уступают (а иногдаи превосходят) по этому показателю наиболее способные к восстановлениюрадиационных повреждений клетки нормальных тканей - стволовыеклетки кишечного эпителия, величина Dq для которых составляетпри действии стандартного редкоионизирующего излучения около 4Гр. Клетки наиболее радиочувствительных опухолей (например, клеткикультур, полученных из лимфом) часто практически не имеют "плеча"на кривых "доза-эффект", что свидетельствует об их сниженнойспособности к пострадиационной репарации. К подобным заключениямприводят и менее многочисленные данные первичных клеточных культур,которые были получены при трансплантации опухолевых клеток избиоптатов или из удаленной при операции опухоли у человека. Вэтих случаях также можно наблюдать различия в радиочувствительностиопухолевых клоногенных элементов, формирующих колонии в первичнойкультуре. Недавно в работе, выполненной в лаборатории одного изсоавторов данного доклада, было показано, что клетки первичныхкультур, полученные из метастаза опухоли яичника, более радиорезистентны,чем клетки, полученные из первичной опухоли. Это может свидетельствоватьо том, что радиорезистентность опухолевых клеток у одного и тогоже пациента не является постоянной, а в процессе роста опухоли,ее метастазирования, а также под влиянием проводимой терапии можетизменяться, причем в сторону увеличения резистентности опухолик радиационному воздействию. Подобный эффект уже давно известенхимиотерапевтам, которые связывают его с селекцией и размножениемклеток, которые обладают рядом механизмов защиты от токсическогодействия химиопрепаратов (в том числе и способностью с помощьюактивного транспорта удалять ксенобиотики из клеток опухоли).Природа радиобиологического аналога этого эффекта требует дальнейшегоизучения и, в первую очередь, анализа природы и роли генетическихизменений в опухолевых клетках, которые ведут к изменению их радиочувствительности.

В течение последних 10-15 лет значительно изменился взгляд наприроду и механизмы радиационной гибели клеток, что связано, впервую очередь, с изучением генетических механизмов апоптотическойформы клеточной гибели. Было вскрыто существование в клетке своеобразнойсигнальной системы, которая выявляет наличие в генетических структурахповреждений, может останавливать продвижение клеток по циклу дляреализации восстановительных процессов возникших повреждений идает команду для запуска процессов, ведущих клетку к апоптотическойгибели в случае неуспеха в реализации восстановительных процессовили при исчерпании энергетических ресурсов клетки. Работа этойсигнальной системы зависит от скоординированной деятельности группыгенов, центральное место среди которых занимает ген р53. Оказалось,что, хотя большинство типов опухолевых клеток погибает после воздействияионизирующей радиации по механизму пролиферативной гибели, можнонайти интересные корреляции между индивидуальной радиочувствительностьюопухолевых клеток, полученных в постоянную культуру от больныхс какой-либо одной формой опухоли, и показателями, характеризующимивыраженность процессов, имеющих отношение к апоптозу (обычно доляклеток, которая погибает без деления или после первого деления,если клетки были облучены в G2-фазе клеточного цикла, а такжепродолжительность общей задержки митоза или задержки в G2-фазепосле облучения). Наличие таких корреляций свидетельствует о том,что индивидуальная радиочувствительность опухолевых клеток и,возможно, радиочувствительность определенных форм опухолей зависятот состояния сигнальной системы клетки, принимающей решения оформе ее реакции на возникающие повреждения, куда такие факторыкак активность репарационных ферментов, определяющих восстановлениерадиационных повреждений, выраженность гипоксии, наличие эндогенныхрадиопротекторов и другие компоненты входят как отдельные элементысложной и работающей под генетическим контролем системы. Комплексноеизучение деятельности этой системы может привести к разработкепринципиально новых методов управления радиочувствительностьюи резистентностью злокачественных опухолей и нормальных тканейи к совершенствованию методов лучевой и комбинированной терапиионкологических больных. В докладе будут кратко рассмотрены некоторыеиз новых подходов, основанные на попытках вмешаться в работу клеточнойсигнальной системы, которые связаны с диагностикой состояния генар53, а также с изменением радиочувствительности путем воздействияна активность продуктов работы этого гена, а также с другими возможнымивмешательствами во внутриклеточные процессы.