Рак молочной железы является сложным и гетерогенным заболеванием. Профилирование экспрессии генов внесло значительный вклад в наше понимание этой гетерогенности на молекулярном уровне, уточнение таксономии на основе простых мер, таких как гистологический тип, уровень опухоли, состояние лимфатических узлов и наличие прогностических маркеров, таких как рецептор эстрогена и рецептор 2 эпидермального фактора роста человека (HER2) к более сложной классификации, включающей просвет A, просвет B, базальноподобный, HER2-позитивный и нормальный подгруппы. В лаборатории рак молочной железы часто моделируется с использованием установленных клеточных линий. В настоящем обзоре мы обсудим некоторые проблемы, связанные с использованием клеточных линий рака молочной железы, в качестве экспериментальных моделей в свете этих пересмотренных клинических классификаций, и выдвинули предложения по улучшению их использования в трансляционных исследованиях рака молочной железы.
Первая клеточная линия человека была создана в лаборатории Балтимора более 50 лет назад Джорджем Гей [1]. Эта клеточная линия была HeLa — названа в честь Генриетты Лакс, леди, у которой была произведена клеточная линия, у которой была цервикальная карцинома. Взгляд Гей проложил путь для клеточной культуры, как мы ее знаем сегодня, позволяя ее широкое развитие стать важным экспериментальным инструментом в исследованиях рака. Одним из основных преимуществ использования культивируемых клеточных линий в исследованиях рака является то, что они предлагают бесконечную поставку относительно однородной популяции клеток, которая способна к саморепликации в стандартной среде для культивирования клеток.
Первая линия клеток рака молочной железы, которая должна быть установлена, была BT-20 в 1958 году [2]. Однако еще 20 лет, прежде чем установить клеточные линии рака молочной железы, стали более широко распространенными, включая серию MD Anderson [3], и то, что по-прежнему остается наиболее часто используемой клеточной линией рака молочной железы в мире, MCF-7, созданная в 1973 году на Мичиганский раковый фонд [4]. Популярность MCF-7 во многом объясняется его изысканной чувствительностью к гормону посредством экспрессии рецептора эстрогена (ER), что делает его идеальной моделью для изучения гормональной реакции [5].
Несмотря на эти ранние достижения, относительно небольшое количество клеточных линий рака молочной железы было установлено в более недавнем прошлом, главным образом из-за трудностей в выращивании однородных популяций без значительного стромального загрязнения и, по крайней мере, в Соединенном Королевстве, частично из-за строгих этических правил, касающихся получения человека ткани для исследования [6]. Успехи включают в себя серии SUM из 10 клеточных линий, полученных из первичных опухолей молочной железы, плевральных выпотов или различных метастатических сайтов у отдельных пациентов [7]. Эти клеточные линии теперь широко доступны через банки коммерческих банков.
Задолго до появления современных методов молекулярного профилирования гистопатологи обнаружили, что рак молочной железы неоднороден с помощью морфологических наблюдений. Классификация была основана на следующих показателях: гистологический тип, уровень опухоли, состояние лимфатических узлов и наличие прогностических маркеров, таких как ER и, в последнее время, рецептор 2 человеческого эпидермального фактора роста (HER2). Развитие молекулярного профилирования с использованием микрочипов ДНК подтвердило эту гетерогенность, продемонстрировав через профилирование экспрессии генов и иммуногистохимическую экспрессию ERα, рецептора прогестерона (PR) и HER2, что рак молочной железы можно разделить на по меньшей мере пять подтипов: просвет A, просвет B, HER2 , базальные и нормальные [8,9]. Молекулярные характеристики этих подтипов приведены в таблице 1.
Молекулярная классификация карциномы молочной железы
EGFR, рецептор эпидермального фактора роста; ER, рецептор эстрогена; HER2, рецептор 2 человеческого эпидермального фактора роста; PR, рецептор прогестерона.
Каждый подтип имеет различный прогноз и ответ на лечение [10]. Поскольку ER является терапевтической мишенью, подмышечные просветы A и Luminal B поддаются гормональной терапии. Аналогичным образом группа HER2 является потенциальным кандидатом на терасимумаба. При отсутствии экспрессии признанной терапевтической мишени базальные опухоли трудно поддаются лечению, более биологически агрессивны и часто имеют плохой прогноз. Поскольку базальный фенотип характеризуется отсутствием экспрессии ERα, PR и HER2, его иногда называют тройным отрицательным. Хотя есть сходства в базальных и тройных отрицательных фенотипах, термины не являются строго взаимозаменяемыми; как указано в недавнем обзоре, до сих пор нет единого определения базальных раков, и, хотя тройные отрицательные обогащения для базального рака молочной железы, фенотипы не идентичны [11].
Совсем недавно подтип claudin-low был описан путем опроса установленных человеческих и мышиных наборов данных [12]. Первоначально сгруппированные с базальным подтипом из-за отсутствия ERα, PR и экспрессии HER2 и связанного с ним неблагоприятного прогноза, эти опухоли были уникальными благодаря дополнительной подавляющей регуляции клаудина-3 и клаудинина-4, низкой экспрессии маркера пролиферации Ki67, обогащение маркеров, связанных с эпителиально-мезенхимным переходом, и экспрессию признаков, связанных с стволовыми клетками рака молочной железы (CSC) (например, CD44 + CD24- / низкий фенотип) [13].
Наша группа ранее подчеркивала плюсы и минусы использования клеточных линий в качестве моделей рака молочной железы in vitro [14]. Хотя были подняты вопросы о том, как репрезентативные иммортализованные клеточные линии имеют рак молочной железы человека [15], при правильном использовании они остаются мощными экспериментальными инструментами, и во многих случаях информация, полученная из них, переводится в клиническую пользу. Хорошим примером было признание того, что антиэстрогены регулируют рост клеток, стимулированных тамоксифеном, клеток MCF-7 [16,17], прокладывая путь для окончательного развития и последующих исследований фулвестранта (Faslodex®, AstraZeneca Pharmaceutical LP, Wilmington, DE , США), селективный ER-регулятор, который теперь рекомендуется для лечения рецидивирующего ER-позитивного метастатического рака молочной железы в постменопаузальном режиме [18,19].
С учетом того, что в настоящее время прочно установлены различные молекулярные классификации рака молочной железы, исследователи обратили свое внимание на линии клеток рака молочной железы, чтобы определить, отражены ли молекулярные профили в карциномах молочных желез в моделях клеточной линии заболевания. Всесторонняя оценка клеточных линий рака молочной железы Lacroix и Leclercq, проведенная до молекулярного профилирования рака молочной железы, была широко распространена, пришел к выводу, что в то время как линии клеток рака молочной железы продвинули наше понимание биологии рака молочной железы, пробелы все еще оставались в терминах того, насколько характерны эти [ 20] — в частности, степень, в которой одна клеточная линия может отражать неоднородность, связанную с клиническими образцами, ограниченный охват специализированных гистопатологических типов и сохраняется ли фенотип опухоли молочной железы in vivo в культуре клеток. Этот вывод был усилен в анализе рака молочной железы [21]. Применение сложного транскрипционного профилирования к линиям клеток рака молочной железы с использованием различных платформ способствовало решению этих проблем. В целом, эти исследования показали, что люминальные, базальные, HER2 и клаудино-низкие кластеры, идентифицированные в опухолях молочной железы, могут быть легко различимы в клеточных линиях рака молочной железы (таблица 1) [13,22-26]. Следует отметить, что подтип claudin-low, по-видимому, чрезмерно представлен в линиях клеток рака молочной железы, возможно, в результате легкости роста, связанного с клетками, которые не имеют ERα, PR и HER2. Эти клеточные линии дают хорошие возможности для дальнейшего изучения этого фенотипа, что улучшит наше понимание его биологии.
В оценке терапевтического ответа линии люминальной линии рака молочной железы преимущественно реагировали на ингибитор AKT GSK690693 и ингибитор фосфоинозитида 3-киназы GSK1069615, тогда как пролиферация базальных клеточных линий селективно ингибировалась ингибитором протеинкиназы MEK GSK1120212 [27]. Ответ на трастузумаб, антитело, которое избирательно связывает HER2, оценивали в панели из девяти клеточных линий рака молочной железы с известной амплификацией HER2, но только три из девяти клеточных линий показали однозначный ответ [22]. Это соответствует клиническим наблюдениям, сообщающим об эффективности 34% для трастузумаба [28], и подчеркивает, что использование одной линии клеток может генерировать неверные или вводящие в заблуждение данные. Эти исследования указывают на необходимость более рационального подхода к скринингу потенциальных новых методов лечения рака молочной железы с учетом различных подгрупп и признания того, что ответ не всегда может быть идентичным даже внутри подгрупп.
Стволовые клетки характеризуются их способностью давать новые опухоли при ксенотрансплантации иммунодефицитными мышами. Это было впервые продемонстрировано в раке молочной железы Аль-Хадж и его коллегами, которые показали, что только 100-200 пациентов с CSC с фенотипом CD44 + CD24- / lowLin- способны образовывать опухоли при введении в молочную жировую подушку NOD / SCID-мышей [29]. В настоящее время, груди CSCs идентифицированы одним или несколькими из следующих признаков: их способность образовывать опухоли in vivo; образование маммосферы in vitro; экспрессию альдегиддегидрогеназы; или посредством экспрессии биомаркеров клеточной поверхности, как правило, CD44 + / CD24- / низкий фенотип [30].
Все чаще демонстрируется, что очень небольшое количество CSC (часто описываемых как клетки, инициирующие опухоль) существуют в клеточных линиях рака молочной железы человека [31,32]. Очевидно, что есть много преимуществ для работы с CSC, полученными из клеточных линий, поскольку они могут быть хорошими моделями для дальнейшего понимания биологии стволовых клеток и разработки специфических для CSC терапевтических целей. Тем не менее, необходимо преодолеть два основных препятствия, прежде чем они могут быть разработаны для рутинного использования: CSCs очень сильно относятся к меньшинству в пределах данной популяции опухолей, а CSC имеют чрезвычайно медленное время удвоения популяции. Необходимы усовершенствованные методы обогащения, чтобы обеспечить достаточное количество CSC для проведения этих видов исследований, а их медленные скорости пролиферации являются сложными, когда дело доходит до экспериментального тестирования потенциальных новых терапевтических средств.
Сложные взаимосвязи, существующие между клетками in vivo, теряются, когда клеточные линии культивируются на пластике в двух измерениях, но двумерная культура по-прежнему остается наиболее предпочтительным механизмом исследований in vitro при исследовании рака молочной железы. Кроме того, клеточные линии часто чувствительны к условиям культуры — особенно включение факторов роста, которые могут иногда изменять фенотип клеток, приводя к неправильной активации или дифференцировке пути. Например, когда эпидермальный фактор роста — общий компонент в средах, предназначенных для культивирования миоэпителиальных клеток молочной железы, — включен в культуру эпителиальных клеток просвета, это может вызвать потерю экспрессии E-кадгерина, характерного для эпителиального перехода мезенхима, и клетки проявляют более подвижный фенотип [33] Культура в неприемлемых условиях также может существенно влиять на морфологию клеток, клеточные и клеточно-матричные взаимодействия, полярность и дифференцировку клеток [34,35], а также изменение сигнальных каскадов и экспрессии генов [36]. Таким образом, определение наиболее подходящих условий для поддержания желаемого фенотипа клетки является критической проблемой. Помимо рассмотрения молекулярных профилей клеточных линий рака молочной железы, нам также необходимо смотреть за рамки простых двумерных моделей рака молочной железы. Таким образом, произошел сдвиг в выращивании клеток в более физиологически значимых трехмерных системах с повышенной сложностью включения нескольких типов клеток [34,37].
Как подчеркнул Кенни и его коллеги, морфология клеток в трех измерениях отличается от той, которая наблюдается в двух измерениях на пластике тканевой культуры [38]. В двух измерениях люминоподобные эпителиальные клетки продемонстрировали классическую морфологию булыжника и экспрессию молекул клеточной клеточной адгезии, таких как E-cadherin, тогда как базальные эпителиальные клетки проявляли более удлиненный и колючий вид и выражали маркеры эпителиально-мезенхимального перехода, такие как виментин , Напротив, клеточные линии, выращенные в трехмерной культуре, показали четыре различные морфологии: круглые, массовые, виноградные и звездчатые [38]. MCF12A нормальные эпителиальные клетки молочной железы образовали круглые поляризованные ациноподобные структуры, подобные тем, которые наблюдаются в нормальной ткани молочной железы человека. Ячейки Luminal A T47D и MCF-7 и клетки просвета B BT474 образовывали плотно сплоченные структуры, демонстрирующие устойчивые клеточные клеточные спайки. Напротив, базальные MDA-MB-468, claudin-low MDA-MB-231 и HER2-положительные MDA-MB-453 и SKBR3 образовывали свободно когезивные виноградные или звездообразные структуры, совместимые с более инвазивным фенотипом, которые они демонстрируют in vitro [22]. Примеры типа морфологии клеток, которые мы обычно наблюдаем при выращивании люминальных A и HER2-положительных клеток в двумерных и трехмерных культурах, показаны на рисунке 1 и представляют близкие параллели с исследованием Кенни и его коллег [38].
Морфология клеток клеточных линий, выращенных в двумерных и трехмерных культурах. Двумерная культура (a) просвета A T47D и (b) клеточных линий MDA-MB-453 HER2, выращенных на пластике культуры тканей. Ячейки T47D демонстрируют плотно сцепляющийся внешний вид булыжника, тогда как клетки MDA-MB-453 имеют удлиненный и шпиндельный вид. (c) T47D и (d) клеточные линии MDA-MB-453, культивированные в трех измерениях, как описано ранее [46]. Клетки T47D образуют плотно сплоченные массовые структуры, демонстрирующие устойчивые клеточные клеточные адгезии, тогда как клетки MDA-MB-453 образуют слабосвязанные виноградные структуры, соответствующие морфологии, наблюдаемые Кенни и его коллегами [38].
Функциональные трехмерные исследования привели к лучшему пониманию нормальной структуры и развития груди; например, определяя роль ламинина V и десмуглинов в полярности клеток эпителия и поддержание нормальной тканевой архитектуры [35, 39, 40]. Трехмерные модели также дали представление о биологии рака молочной железы, введя роль β1-интегрина в прогрессирование рака молочной железы и с помощью блокирующих антител, чтобы обратить вспять злокачественный фенотип эпителиальных клеток [41]. Поскольку роль стромы в регуляции поведения рака молочной железы получает повышенное внимание [42-44] и недавнее признание того, что базальный и просветный рак молочной железы ведут себя очень по-разному при совместном культивировании с стромальными фибробластами [45], другими трехмерными моделями рака молочной железы включают стромальные клетки, такие как фибробласты [46], макрофаги [47] и эндотелиальные клетки [48].
Повышение сложности этих моделей не обошлось без проблем, выявление отдельных клеточных популяций в многоклеточных структурах является особенно сложным, и трудности в количественном определении сформированных структур остаются проблемой, хотя компьютерные методы морфологического анализа показывают потенциал [49]. Недавнее исследование успешно смоделировало преинвазивную карциному протоков in situ путем совместной культивирования опухолевых клеток с миоэпителиальными клетками, наблюдая структуры протоковой карциномы in situ, подобные тем, которые наблюдаются в клинических образцах [46]. Дальнейшее добавление связанных с опухолью фибробластов привело к инвазии опухолевых клеток и морфологии, напоминающей инвазивную карциному [46]. Хотя это большой шаг вперед к моделированию этапов прогрессирования рака молочной железы, золотой стандарт, который еще предстоит достичь, заключается в том, чтобы обеспечить совместную эволюцию опухолевых и стромальных компонентов in vitro.
Эти сложные многоклеточные трехмерные культуры являются не только инструментом для понимания прогрессирования заболевания, но могут иметь важные последствия для скрининга наркотиков. Это было недавно отмечено Пикллом и Райсом [50], которые продемонстрировали значительно более высокий ответ клеток SKBR3 на трастузумаб, когда клетки культивировали в трех измерениях по сравнению с клетками, культивированными в двух измерениях. Таким образом, трехмерные модели могут стать более распространенным инструментом исследования и скрининга лекарств, и, хотя эти модели технически сложны, они в долгосрочной перспективе являются гораздо более биологически релевантными моделями для изучения болезни in vitro.
В то время как существующие трехмерные модели рака молочной железы движутся к добавлению некоторых из клеточных компонентов, обнаруженных в микроокружении комплексной опухоли молочной железы [46,51], включение CSC до сих пор не учитывалось. Добавление стволовых клеток, полученных из различных типов клеток в микроокружении опухоли молочной железы, может увеличить эти трехмерные исследования in vitro. С трудностями в обогащении для CSC и их медленными скоростями распространения это не тривиальная задача. Тем не менее, более сложные гетеротипические модели необходимы для полной моделировки клеточной среды in vivo — для решения этой проблемы необходим системный биологический подход.
Выбор среды для культивирования клеток становится все более актуальным, со сложными культурами, содержащими множественные клеточные типы, где среды для одного типа клеток могут влиять на фенотип популяции сокультивированных клеток. Это само по себе может представлять проблемы; необходимость полагаться на один тип носителя для поддержки типов ячеек, которые могут иметь совершенно разные требования к мультимедиа, является сложной задачей и подчеркивает необходимость правильного управления и надежной стандартизации методологии.
Хотя модели ксенотрансплантатов обеспечивают целую среду организма для роста опухоли, они также имеют ограничения. Эксперименты обычно выполняются у мышей с ослабленным иммунитетом, которые могут влиять на формирование и прогрессирование опухоли. Участок имплантации является важным фактором, при этом инъекции в молочную жировую подушку считаются более физиологически релевантными, чем подкожные инъекции, хотя мышиные и человеческие молочные железы имеют совершенно разные структуры. Другая смешающая переменная — это различие между стромой ткани молочной железы человека и мыши, которая ставит под сомнение актуальность моделей ксенотрансплантата [52]. Как обсуждалось выше, строма теперь признана влияющей на опухолевые клетки молочной железы. Различная биология стромы мыши и человека вместе с сообщениями о спонтанной трансформации стромы мыши с помощью ксенотрансплантатов молочной железы человека, приводящая к гибридным ядрам мыши-человека в ксенографе [53], вызывает дополнительную обеспокоенность. Несколько групп пытались преодолеть это путем совместного инъекции человеческих фибробластов раковыми клеточными линиями [54, 55], но это не позволяет коэволюции опухоли и стромы, которые произойдут при развитии рака.
Из клеточных линий, обычно включаемых в модели ксенотрансплантатов, ER-позитивные линии люминальной А-линии, такие как MCF-7 и T47D, будут образовывать только опухоли в присутствии эстрогена, и неудивительно, что рост может быть ингибирован антиэстрогенной терапией. Было показано, что клеточные линии, представляющие другие подтипы (например, BT474, MDA-MB-468 и MDA-MB-231), являются опухолегенными; однако клетки, представляющие подтип HER2, включая клетки SKBR3 и MDA-MB-453, имеют плохой тумогенный потенциал.
Неожиданным обнаружением с моделями ксенотрансплантата является ограниченная способность опухолей вторгаться и метастазировать, особенно учитывая часто метастатическое происхождение клеточных линий (см. [14]). Если возникает метастаз, это обычно для легкого, который не является наиболее распространенным метастатическим сайтом в раке молочной железы человека, поэтому метастазы рака молочной железы часто изучаются путем внутривенной инъекции, что позволяет колонизировать определенные органы; например, инъекция внутрикаротидной артерии для исследования метастазирования головного мозга или инъекции левого желудочка для метастазов в кости. Клеточные линии, такие как MDA-MB-231, которые считаются инвазивными in vitro, остаются относительно плохо метастатическими in vivo, хотя при введении непосредственно в кровоток клеточная линия оказалась полезной в моделях экспериментальных метастазов. В рамках раундов отбора in vivo изящные эксперименты группы Массиги разработали высокоценные метастатические производные клеток MDA-MB-231, которые обитают в конкретных метастатических сайтах, что позволяет генерировать сигнатуры экспрессии гена, связанные с конкретным метастатическим сайтом [56]. Используя клеточную линию рака молочной железы человека SUM1315, полученную из клинического образца метастатического узла, Куппервассер и его коллеги представили это как ортотопическую модель для мышей иммунодефицита (NOD / SCID), несущих трансплантаты человеческой кости, и показали клетки преимущественно и спонтанно метастазировали до костный трансплантат человека, а не скелет мыши [57].
Обзор такого рода был бы неполным без ссылки на клетки MDA-MB-435, которые являются самопроизвольно метастатическими. Каталог геномных и молекулярных свойств линии клеток молочной железы классифицировал клетки MDA-MB-435 как базальные B [22]. Hollestelle и его коллеги также характеризовали MDA-MB-435 как базальную клеточную линию через профилирование микрочипов экспрессии генов [26]. Происхождение этой клеточной линии, однако, горячо обсуждается. Первоначально изолированный как часть серии MD Anderson (отсюда префикс MDA [58]), эти клетки, как полагали, были получены из карциномы молочной железы, но последующие данные микрочипов и иммуногистохимии показали, что MDA-MB-435 может происходить из меланомы [ 59-61].
Несмотря на явные споры вокруг MDA-MB-435, многие исследователи продолжают использовать это как доброкачественную клеточную линию рака молочной железы. Мы считаем, что постоянное использование этой клеточной линии, в том числе публикаций в журналах с высоким воздействием — например, где MDA-MB-435 использовался как модель тройного отрицательного рака молочной железы [62] — и даже в специализированных журналах рака молочной железы [ 63,64], является неприемлемым, так как он может генерировать потенциально вводящие в заблуждение данные. Тем не менее исследователи теперь более осведомлены о происхождении клеток MDA-MB-435 с двумя недавними статьями, использующими клеточную линию в качестве модели меланомы [65,66] и ее включением в список клеточных линий сомнительного происхождения в 2010 г. [67] , Мы настоятельно призываем исследователей, членов панелей обзора грантов и рецензентов и редакторов журналов более внимательно относиться к этому. Действительно, во многих журналах теперь есть политика запроса некоторой формы проверки подлинности линии, чтобы сопровождать подачу рукописи, что мы поддерживаем.
Несмотря на то, что в настоящее время существует достаточное количество клеточных линий рака молочной железы для отражения молекулярных подгрупп, для некоторых из более редких гистопатологических типов отсутствуют соответствующие модели. Существует один отчет о развитии двух клеточных линий из опухолей филлод [68], но они, похоже, не получили широкого распространения. Клеточные линии, полученные от воспалительного рака молочной железы, ограничены SUM149 и SUM190 [7], но распространенность базального фенотипа в этой группе [69] предполагает, что базальные клеточные линии могут использоваться в качестве суррогатов. Насколько нам известно, не существует известной клеточной линии, полученной из мужского рака молочной железы, и, учитывая, что заболеваемость раком молочной железы у мужчин возрастает [70], это создает проблему для моделирования в функциональном смысле.
Огромные успехи в нашем понимании биологии рака молочной железы были сделаны за последние несколько десятилетий, используя линии клеток рака молочной железы. Мы должны теперь перейти за рамки исследования «одного маркера, одной клеточной линии» прошлого и использовать знания, полученные с помощью генетического и транскриптомического профилирования, для более эффективного использования клеточных линий или клеточных линий в качестве экспериментальных моделей для изучения конкретных подгрупп рака молочной железы, поскольку это вероятно, окажет наибольшее влияние на улучшение результатов лечения больных раком молочной железы.
CSC: раковые стволовые клетки; ER: рецептор эстрогена; HER2: рецептор 2 человеческого эпидермального фактора роста; MEK: митоген-активированный белок / внеклеточная сигнально-регулируемая киназа киназа; PR: рецептор прогестерона.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.
Авторы поддерживаются Кампанией рака молочной железы, Доктором Хадвеном для гуманных исследований и Фондом лорда Даудинга для гуманных исследований.
источник
Медуллярный рак молочной железы (РМЖ) — это хорошо отграниченная опухоль, построенная из низкодифференцированных клеток, которые формируют крупные пласты без железистых структур, строма скудная с выраженной лимфоплазмоцитарной инфильтрацией.
Медуллярный рак выявляют в 1-2% всех карцином молочной железы. Средний возраст женщин, у которых выявлен медуллярный рак, составляет 45 лет-52 года.
Опухоль хорошо очерчена, мягкая при пальпации. При маммографии этот вариант карцином может быть принят за доброкачественное поражение, поскольку имеет отчетливо округлую форму с четкой границей и мягкую консистенцию. Цвет опухоли различный: от телесно-коричневого до серого. Часто отмечают фокусы некроза и кровоизлияний. Средний диаметр колеблется в пределах от 2,0 до 9,0 см.
Выделяют 5 классических морфологических черт медуллярной карциномы:
1) синцитиальные структуры отмечают в более чем в 75% площади опухолевого среза. Опухолевые клетки формируют пласты, обычно в четыре-пять и больше слоев клеток, разделенных небольшим количеством соединительной ткани. Возможны фокусы некроза и плоскоклеточной дифференцировки;
2) опухолевые клетки не формируют железы и трубочки даже в небольшом количестве;
3) обращает внимание выраженная лимфоплазмоцитарная инфильтрация стромы. Плотность этого инфильтрата изменяется от случая к случаю, при этом мононуклеарные клетки могут быть единичными или настолько многочисленными, что полностью скрывают клетки опухоли. Возможны лимфоидные фолликулы и/или эпителиоидные гранулемы;
4) клетки опухоли обычно округлой формы с оптически пустой цитоплазмой и пузырьковидным ядром, содержащим одно или несколько ядрышек. Ядерный полиморфизм может быть умеренным или выраженным, что соответствует умеренному или низкому уровню гистологической дифференцировки (G2 или G3). Митозы многочисленны, также возможны атипические гигантские клетки;
5) полная гистологическая картина опухоли лучше всего представлена при ее изучении на малом увеличении микроскопа. Края опухоли могут быть сдавлены за счет фиброза периферической ткани.
Кроме этих типичных морфологических признаков медуллярного РМЖ в опухоли часто присутствует компонент внутрипротокового рака, который расположен в окружающих опухоль, не связанных с опухолевой массой, тканях.
Эти диагностические признаки, особенно состояние краев, иногда трудно оценить на практике, что может привести к гиподиагностике медуллярной карциномы.
Синцитиальный вид роста опухолевых клеток, отсутствие трубчатых образований, лимфоплазмоцитарный инфильтрат, редкость (менее 25%) некрозов в опухоли являются наиболее явными и характерными чертами медуллярной карциномы.
В случаях когда опухоль помимо явно медуллярного строения имеет и другую гистологическую картину, разные авторы предлагают различные формулировки диагноза. При сочетании синцитиального компонента с лимфоидным инфильтратом и тубулярного компонента предложен термин «атипичный медуллярный рак».
Однако в связи с отсутствием четких морфологических и клинических различий между атипичным медуллярным раком молочной железы и протоковым раком ряд исследователей предлагают не применять термин «атипичный медуллярный рак», а заменить его термином «инвазивный протоковый рак с медуллярными характеристиками».
Проточная цитометрия и иммуногистохимические исследования показали, что большинство медуллярных карцином анеуплоидны, имеют высокую пролиферативную активность и высокий уровень апоптоза. Медуллярная карцинома обычно лишена рецепторов эстрогена и имеет низкий уровень гиперэкспресии HER-2.
Профиль цитокератинов типичной и атипичной медуллярной карциномы сходен и не имеет значительных отличий от обычной протоковой карциномы. Опухолевые клетки медуллярного рака имеют высокую адгезию, формируют пласты, что контрастирует с низкодифференцированным видом самих клеток и высоким митотическим индексом.
Для рака характерна экспрессия межклеточных молекул адгезии-1 и Е-кадгерина. Это может считаться причиной медленного распространения опухоли и позднего поражения подмышечных лимфатических узлов.
Данные иммуногистохимического исследования лимфоидного инфильтрата медуллярной карциномы свидетельствуют, что в основном он состоит из зрелых Т-лимфоцитов. Однако в литературе отмечены случаи поликлонального В-клеточного лимфоцитарного инфильтрата в медуллярном раке.
Определяют плазматические клетки, экспрессирующие IgG или IgA. Увеличенное количество активированных цитотоксических лимфоцитов подтверждает наличие активной иммунной реакции организма хозяина на опухоль. Экспрессия молекул HLA I и НLA II в клетках опухоли как следствие иммунного ответа считается типичной чертой медуллярной карциномы.
Морфология медуллярного рака напоминает лимфоэпителиальные поражения, ассоциированные с вирусом Эпштейпа-Барр, при этом сам медуллярный рак только в очень небольшом количестве случаев экспрессирует антигены вируса Эпштейна-Барр. В то время как протоковый РМЖ ассоциирован с вирусом Эпштейна-Барр в 31-51% случаев.
Высокий уровень заболеваемости медуллярной карциномой отмечают у больных с мутацией линии BRCA1. Менее часто эту опухоль выявляют у пациенток с мутацией BRCA2 или обеими мутациями.
Типичная медуллярная карцинома составляет 7,8-13% BRCA1-ассоциированных карцином молочной железы, что контрастирует с 2% в группе других карцином. Тем не менее наличие медуллярных черт определяют в 35-60% опухолей, возникающих у носителей мутации BRCA1 (фото 66, 67).
Фото 66. Медуллярный рак молочной железы. Пласты опухолевых клеток на фоне лимфоцитарной инфильтрации стромы. Гематоксилин-эозин, х 100
Фото 67. Медуллярный рак молочной железы. Клетки рака округлой формы со светлой цитоплазмой и пузырьковидным ядром, содержащим одно или несколько ядрышек. Гематоксилин-эозин, х 200
Медуллярная карцинома также характеризуется высоким уровнем повреждений ТР53. В 39-100% случаев выявляют соматическую мутацию и в 61-87% мутация связана с накоплением белка. Это отличает данную форму РМЖ от обычного протокового рака: там повреждения ТР53 определяют в 25-30% случаев.
Неспецифическая мутация ТР53 характерна для медуллярной карциномы, сверхэкспрессия белка ТР53 может являться биологическим маркером вышеуказанной карциномы.
Как BRCA1, так и ТР53 вовлечены в процесс репарации ДНК, и повреждение этих генов (вместе с высоким уровнем пролиферации) обусловливает высокую чувствительность медуллярной карциномы к радио- и/или химиотерапии.
Считается, что медуллярный рак имеет более благоприятный прогноз, чем обычная инвазивная протоковая карцинома молочной железы, однако этот вопрос продолжает дискутироваться. В разных источниках прогноз оценивают по-разному. 10-летняя выживаемость пациенток с медуллярной карциномой колеблется от 50 до 90%.
Эти колебания могут объяснять различия в диагностических критериях. Медуллярная карцинома может давать метастазы в подмышечных лимфатических узлах, однако поражение лимфатических узлов выявляют менее чем в 10% случаев.
Эту группу составляют опухоли, в которых выражена вне-или внутриклеточная гиперпродукция слизи. В зависимости от уровня нарушения метаболизма гликопротеинов, составляющих основной компонент слизи, выделяют слизистый рак, цистаденокарциному, рак из цилиндрического эпителия со слизепродуцированием (из мукоцитов), перстневидно-клеточный рак.
Первые два подтипа ассоциированы с протоковым раком in situ, а перстневидно-клеточный рак с дольковым РМЖ.
Виды слизепродуцирующего рака составляют 2% в структуре всех типов рака молочной железы. Их могут диагностировать в любом возрасте, но наиболее часто у жен ищи старше 60 лет.
Вид опухоли довольно характерный — очень мягкая (в виде желе), представляет собой четко отграниченный от окружающих тканей узел серого цвета, иногда опухоль не отграничена.
Внешний вид опухоли типичен. При наличии некрозов и кровоизлияний диагноз ставят ad oculus. Однако миксоидная фиброаденома (фиброаденома с миксоидной трансформацией стромы) может быть очень сходна с муцинпродуцирующим раком.
Для дифференциальной диагностики нужно учитывать, что поверхность разреза фиброаденомы имеет неравномерную окраску, капсулу и кисты, более плотная, сохраняет свою форму.
Характерной гистологической картиной слизистого рака являются обширные поля слизи, в которых находятся комплексы мелких клеток. Нежные фиброзные перегородки могут разделять поля слизи на участки.
В опухолевых клетках слабо выражена цитоплазма, клетки располагаются как по отдельности, так и группами, формируя мелкие тубулярпые, редко микропапиллярные комплексы. В слизистом раке, как правило, нет атипии клеток, содержится большое количество митозов, микрокальцинатов.
Внутрицитоплазматический муцин практически всегда отсутствует, в то же время внеклеточная слизь обильна и хорошо окрашивается муцикармином. Значительная часть слизистых карцином имеет нейроэндокринную дифференцировку, которая подтверждается позитивной реакцией с антителами, выявляющими хромогранин А и синаптофизин.
Некоторые авторы для слизистого рака с нейроэндокринной активностью предлагают термин «клеточный слизистый рак», хотя не существует корреляции между гормональной активностью рака и клеточностью опухоли.
Традиционно типы слизистого РМЖ разделяют на истинные и смешанные. В смешанных вариантах слизистого рака в диагнозе должны быть указаны все типы роста рака в долевом соотношении. Типичным компонентом, сочетающимся со слизистым раком, является инвазивный протоковый рак.
Истинно слизистый рак в свою очередь подразделяют на клеточный и малоклеточный. Как уже упоминалось, иногда клетки клеточного подтипа истинного слизистого рака содержат внутрицитоплазматический муцин и аргирофильные гранулы (фото 68, 69).
Фото 68. Слизистый рак молочной железы. Комплексы опухолевых клеток среди муцина. Гематоксилин-эозин, х 100
Фото 69. Слизистый рак молочной железы. Папиллярные структуры раковых клеток на фоне муцина. Гематоксилин-эозин, х 100
Прогноз слизистого РМЖ в целом благоприятный. Степень нейроэндокринной активности не коррелирует с прогнозом. Высокая клеточность рака является фактором, ухудшающим прогноз.
В случае смешанного типа слизистого рака прогноз менее благоприятный, чем при истинном типе. Так, 5-летняя смертность вследствие истинного типа составила 10% в отличие от 29% при смешанном типе слизистого рака. Вовлечение аксиллярных лимфатических узлов отмечали в 3-15% случаях истинного слизистого рака и в 33-46% — смешанного типа.
Описана казуистическая причина смерти у пациентки, связанная с инфарктом головного мозга вследствие эмболии муцином мозговых артерий.
Цистаденокарцинома и рак из цилиндрических мукоцитов по своему гистологическому строению очень сходны с раком яичника. Это редкие формы РМЖ.
Так, муцинозная цистаденокарцинома описана только в четырех наблюдениях, а рак из цилиндрических мукоцитов в двух.
Гистологическое строение этих опухолей похоже на аденокарциному яичника. Вид клеток также аналогичен таковым при раке яичника. Муциноциты — это высокие клетки с оптически пустой цитоплазмой и со смещенным в базальную часть клетки ядром.
Включение в ряд типичных клеток вышеуказанного строения клеток с эозинофильной трансформацией цитоплазмы является неблагоприятным прогностическим маркером, так как инвазия и метастазирование осуществляется в основном за счет клеток именно этого типа. В 2-летних наблюдениях ни у одной из женщин не выявлено признаков рецидива или метастазирования.
Перстневидно-клеточный рак имеет два типа роста: в виде мишени, как при классическом дольковом раке, и в виде диффузного роста опухолевых клеток, как при диффузном перстневидно-клеточном раке желудка. Клетки рака со светлой обильной цитоплазмой (фото 70, 71).
Фото 70. Перстневидно-клеточный рак молочной железы, рост клеток рака в виде мишени. Гематоксилин-эозин, х 100
Фото 71. Перстневидно-клеточный рак молочной железы, диффузный рост клеток рака. Гематоксилин-эозин, х 400
Последний тип часто ассоциирован с перстневидно-клеточным вариантом протокового рака in situ.
Л.М. Захарцева, М.В. Дятел, А.В. Григорук
источник
Кандидат биологических наук А. ЛУШНИКОВА, кандидат медицинских наук Л. ЛЮБЧЕНКО, ГУ Российский онкологический научный центр имени Н. Н. Блохина РАМН.
Рак молочной железы — наиболее распространенный вид опухолей среди женского населения Европы, Америки и некоторых стран Азии. Ежегодно в мире регистрируется более одного миллиона случаев этого заболевания, а при средней продолжительности жизни 80 лет риск заболеть раком молочной железы составляет 12,5%. В течение последних 20 лет в мире, а также в России наметилась устойчивая тенденция к росту заболеваемости этим видом рака, особенно в городах и мегаполисах. С 1985 года он занимает первое место среди онкологических заболеваний у женщин, составляя 31,2%. Хорошо известно, что ежегодный профилактический осмотр способствует раннему выявлению опухолей. Однако часто пациентки обращаются к врачу уже с явными признаками опухоли, а это затрудняет последующее лечение. Одна из причин — непонимание важности ранней диагностики заболевания. Сейчас ученые глубоко проникли в механизмы возникновения раковой клетки, хотя многое до сих пор неясно. Как и другие онкологические заболевания, рак молочной железы по-прежнему остается коварным и агрессивным. Поэтому любому человеку очень важно иметь представление о развитии этого заболевания: предупрежден, значит, вооружен. Откуда такая напасть?
Вряд ли найдется однозначный ответ на этот вполне законный вопрос. Рак молочных желез известен с незапамятных времен: его случаи описаны, например, в древнеегипетских папирусах врача Имхотепа (3000 лет до н.э.), в вавилонском врачебном кодексе Хаммурапи (2250 лет до н.э.); о нем неоднократ но упоминает Гиппократ (400 лет до н.э.), а Гален (130-200 гг.н.э.) называет опухоли молочной железы раком из-за их внешнего сходства с крабом (по-гречески слова «краб» и «рак» звучат одинаково: karkinos). В отличие от множества заболеваний, причины которых выяснены, в основе развития злокачественных опухолей лежат более сложные механизмы и целый ряд причин, включая генетические особенности, факторы окружающей среды и многие другие.
Опухоли молочной железы могут быть как доброкачественными, так и злокачественными, или раковыми. Последние встречаются гораздо реже. Злокачественные опухоли возникают случайно или связаны с наследственностью. В 10% случаев заболевание передается из поколения в поколение и обусловлено врожденными мутациями в генах предрасположенности BRCA1 или BRCA2 (от англ. BReast CАncer).
Наиболее распространенное доброкачественное заболевание молочных желез — различные мастопатии, которые относятся к большой группе дисгормональных гипер-плазий (разрастания ткани молочных желез, обусловленные гормональными нарушениями) и связаны с нарушениями функций яичников, надпочечников, гипофиза, щитовидной железы или с нарушениями гормонального обмена в связи с заболеваниями печени, ожирением и т.д. Эти разрастания ткани молочных желез могут быть в виде плотных узелков, кист или диффузных образований. Некоторые из таких изменений можно отнести к предраковым.
И вот что удивительно, рак молочных желез встречается не только у женщин, но и у мужчин, но гораздо реже: с мужским населением связано около 1% всех случаев заболевания. Среди причин опухолей молочных желез у мужчин — редкие мутации в гене предрасположенности BRCA2, ожирение, гормональные нарушения. В отличие от доброкачественного разрастания ткани молочных желез злокачественное перерождение обязательно требует оперативного лечения.
Известно, что в отличие от нормальных клеток опухолевые не переходят после деления в фазу покоя, а продолжают бесконтрольно размножаться. Образование опухоли — многоступенчатый процесс. Рост и прогрессия опухоли, то есть ее переход от начальной к более агрессивной стадии, врастание опухоли в окружающие ткани, или инвазия, зависят от клеточных генов. Они контролируют клеточный цикл, межклеточные взаимодействия, старение и гибель клетки, а также отвечают за восстановление ДНК и стабильность клеточного генома.
Под действием различных факторов в нормальных генах могут возникать мутации. Чем дольше делятся клетки, тем вероятность таких мутаций выше, а значит, вероятнее злокачественное перерождение клеток под действием канцерогенов. Накопление повреждений в клеточном геноме связано как с ошибками репликации ДНК, так и с внешними, внеклеточными факторами.
К факторам риска на уровне человеческого организма можно отнести повышенный уровень эстрогенов (женских половых гормонов), нарушения менструального цикла, функций щитовидной железы и надпочечников, аборты и отсутствие грудного вскармливания. Эти особенности нередко встречаются в анамнезе больных раком молочной железы. К факторам, повышающим риск заболевания им, относятся также ранний возраст менархе (11-12 лет); поздние первые роды (28-30 лет); большие площадь и вес плаценты, усиливающие риск возникновения рака молочной железы у дочерей; аборты, особенно до первых родов; хроническое воспаление придатков; эндометриоз (разрастание клеток, выстилающих матку); кисты яичников и другие заболевания.
В возрасте после 65 лет наблюдается второй пик заболеваемости злокачественными опухолями молочной железы, связанный с эстрогенами надпочечников и повышенной массой тела. В общем разнообразные факторы риска этого заболевания можно условно разделить на три группы:
связанные с репродукцией (рождение детей/аборты, лактация, возраст менархе), сопутствующие гинекологические заболевания;
связанные с генетической предрасположенностью: злокачественные опухоли, особенно женских репродуктивных органов и молочных желез у близких родственников;
связанные с нарушениями обмена веществ и гормональными нарушениями, в том числе с приемом гормональных препаратов, содержащих эстрогены.
Развитию рака молочной железы предшествует разрастание ее ткани гиперплазия (увеличение числа клеток) и появление в протоках железы нетипичных клеток. Эти изменения называются предраковыми. К таковым относится и упомянутая нами мастопатия — кистозно-фиброзные и диффузные изменения ткани молочной железы. Хотя злокачественное перерождение при мастопатии происходит довольно редко, все же появление первых признаков мастопатии, выявляемых при пальпации, то есть осторожном прощупывании железы, — это повод для обращения к маммологу.
Маммография (рентгеновское обследование) и УЗИ — основные методы раннего выявления опухолей молочной железы и мастопатии. Результаты этих исследований нередко подтверждают ся с помощью пункции молочной железы, когда взятый иглой шприца образец предполагаемого новообразования исследуется под микроскопом. Очень часто изменения молочной железы обнаруживают сами пациентки при осмотре желез в первые 6-10 дней после начала менструаций.
Какие же признаки должны насторожить при самостоятельном обследовании? Во-первых, ощутимые уплотнения в молочной железе; изменение контура железы и ее плоская, а не округлая поверхность над уплотнением; отек железы, когда кожа напоминает пористую лимонную корку; втяжение соска внутрь. При запущенной злокачественной опухоли большая часть молочной железы отекает и краснеет, а при прорастании опухоли в кожу появляются язвы. Опухолевые клетки через лимфатические сосуды попадают в ближайшие лимфатические узлы, которые увеличиваются в размерах, нарушается отток жидкости из молочной железы, и развиваются отеки. Через кровеносные сосуды опухолевые клетки разносятся по организму и дают начало новым злокачественным очагам — метастазам.
Нередко предположение или заключение врача-маммолога о наличии патологических изменений в молочной железе порождает у пациенток самые неприятные опасения, а порой и панику. Однако на сегодняшний день уже имеется немало методов, позволяющих уточнить диагноз рака молочной железы и назначить соответствующее лечение, если диагноз подтвердится. Речь идет, прежде всего, о маркерах (факторах риска) опухолевого роста, обнаруживаемых в крови пациенток. Основное их предназначение — раннее выявление злокачественных новообразований и рецидивов, а также оценка эффективности лечения заболевания. При направлении в диспансер или специализированную клинику пациентке предложат сдать кровь на анализ таких маркеров. В отношении рака молочной железы пока не существует строго специфичного маркера, поэтому применяется комплекс тестов на несколько маркеров. Концентрации этих маркеров в сыворотке крови пациенток зависят от степени злокачественности и стадии заболевания и поэтому важны для диагноза и прогноза заболевания. Существуют и другие параметры, позволяющие специалисту заподозрить прогрессирование заболевания или метастатическое поражение других органов. Анализ этих показателей, в той или иной степени связанных с опухолями молочной железы, дает возможность спланировать дальнейшие действия: назначить химио- или гормональную терапию, хирургическое лечение либо лечебно-профилактические препараты в случае мастопатии или доброкачественных новообразований, к примеру фиброаденомы молочной железы. Перечень диагностических тестов меняется в зависимости от материальных возможностей клиники и пациенток, а также от конкретного случая заболевания.
Главное — своевременно и профессионально сделать анализы, руководствуясь рекомендация ми специалистов. В жизни, к сожалению, нередки случаи обращения пациенток к разного рода целителям и к так называемой народной медицине. Не умаляя значения фитотерапии и гомеопатии, врачи-онкологи настоятельно советуют обращаться именно в профильные учреждения: специализированные диспансеры и клиники, где пациентке помогут квалифицированные врачи. Промедление в выборе правильного метода терапии очень опасно.
В основу лечения рака молочной железы положен комбинированный комплексный подход в сочетании с хирургическим лечением. На опухоль воздействуют лекарственными препаратами, облучением, гормонами. Удаление всей молочной железы, или мастэктомию, зачастую заменяют компромиссным органосохраняющим лечением: удалением сегментов железы с подмышечными лимфатическими узлами. Сохранить и восстановить форму молочной железы позволяют реконструктивные операции, важность которых очевидна, особенно для молодых пациенток. Операбельны (подлежащие операции) обычно первая-вторая стадии рака. При запущенных опухолях или неоперабельном раке требуется дополнительное лечение, которое затормаживает рост опухоли и дает возможность хирургического вмешательства. Однако в большинстве случаев одного хирургического лечения недостаточно. Если риск рецидива низок, то есть опухоль мала (менее 1 см), отсутствуют метастазы в близлежащие и отдаленные лимфатические узлы, степень злокачественности низкая, а опухолевые клетки несут рецепторы опухолевых клеток к эстрогенам и прогестерону (главным половым гормонам женщины), то хирургическое лечение нередко дает устойчивый положительный эффект. Но иногда развиваются послеоперационные осложнения в виде кровотечений и нагноения раны. Вследствие удаления лимфатических узлов нарушается отток лимфы из тканей и развивается лимфостаз, обычно это происходит спустя несколько недель после операции. Нередко лимфостаз провоцируется инфекциями, горячими и солнечными ваннами, физическими нагрузками. Вот почему больным, перенесшим мастэктомию, не рекомендуются инъекции в руку на оперированной стороне, противопоказаны солярии и сауны, им нужно избегать инфицирования кожи через трещины или царапины. Полезны специальный массаж рук и гимнастика, улучшающие циркуляцию лимфы и восстанавливающие работу суставов.
Успех зависит от прогноза
Наиболее эффективное лечение опухолей молочной железы возможно лишь с учетом прогноза течения заболевания и реакции пациента на тот или иной препарат, то есть имеется ряд факторов, указывающих на благоприятный или неблагоприятный исход заболевания, а также на чувствительность опухоли к проводимому лечению. К таким факторам относятся размер опухоли, наличие метастазов в лимфатические узлы, гистология опухоли (ее строение, определяющее злокачественность), уровень эстрогеновых и прогестероновых рецепторов в опухолевых клетках и другие.
Морфологические и молекулярно-биологические факторы прогноза рака молочной железы и эффективности лечения
Количество пораженных метастазами лимфатических узлов
Прорастание опухоли кровеносными и лимфатическими сосудами
Показатели активности синтеза ДНК
Плоидность опухолевых клеток
Интенсивность деления опухолевых клеток (уровень ядерного белка митозина, уровень ядерного антигена Ki-67 и т.д.)
Наличие рецепторов эстрогенов и прогестерона
Уровень активаторов и ингибиторов (блокаторов) плазминогена (белка, участвующего во многих клеточных взаимодействиях, в инвазии и метастазировании и др.).
Исследованию этих и других факторов посвящены многие монографии, мы отметим лишь принципиально важные для развития рака молочной железы у женщин. Во-первых, это рецепторы стероидных гормонов — специфические белки, которые избирательно связывают молекулы соответствующих стероидов, проникающих в клетки (рис. 2). Наличие в опухолевых клетках рецепторов к эстрогенам и прогестерону говорит о чувствительности опухоли к гормональной терапии и о малой возможности метастазирования. На чувствительность опухоли к лечению гормонами указывает также наличие в опухолевой ткани эпидермальных факторов роста (веществ, способствующих росту определенных типов клеток). Когда в опухолевых клетках нет рецепторов к стероидным гормонам, то лечить опухоли с помощью гормональной терапии бессмысленно.
В передаче сигналов к делению клеток участвует также рецептор HER2/neu (рис. 3). Его блокирование может замедлить или остановить деление опухолевых клеток и рост опухолей, которые зависят от этих сигналов. Для такой блокировки был разработан препарат герцептин. Когда ген, кодирующий этот рецептор, активно транскрибируется (переписывается), то целесообразно использовать химиотерапию с применением герцептина, а лечение гормонами в этом случае неэффективно.
Злокачественные опухоли способны к метастазированию и инвазии. В этих процессах главную роль играют белки uPA и PAI-1. Если их уровни превышают определенные минимальные значения, то риск рака молочной железы увеличивается в 1,5-2 раза, поэтому данные важны для прогноза.
Рост злокачественной опухоли сопровождается формированием в ней разветвленной сети капилляров — сравнительно мелких кровеносных сосудов. Процесс регулируется фактором роста эндотелия сосудов. Высокий уровень этого белка в опухоли свидетельствует о неблагоприятном прогнозе как при раннем, так и при прогрессирующем злокачественном процессе. Анализ активности фактора роста эпителия стимулировал создание новых препаратов, блокирующих рост злокачественных клеток, например перспективного препарата авастин.
В последнее время выяснилось, что в ткани молочной железы с помощью фермента ароматазы синтезируются собственные эстрогены. Поэтому подавление синтеза этого фермента с помощью препаратов, например аримедекса и аромазина, может снизить риск рака молочной железы. Таким образом, благодаря исследованиям биохимиков и молекулярных биологов в распоряжении врачей оказались биологически значимые параметры, позволяющие прогнозировать течение заболевания на различных стадиях и подбирать подходящую терапию при распространяющемся раке молочной железы. Во-первых, это уровни рецепторов к эстрогенам и прогестерону в опухоли, которые дают возможность оценить целесообразность гормональной терапии и предвидеть ее результат. Во-вторых, уровень активности гена Her2/neu (см. рис.3), позволяющий обнаружить пациенток с повышенным риском рецидива опухоли молочной железы и риском ее метастазирования на ранних стадиях заболевания. В-третьих, уровень фактора роста эпителия, указывающий на прогноз развития опухоли как в начале, так и на более поздних стадиях заболевания.
Молекулярно-биологическая подоплека рака молочной железы
Какие молекулярные механизмы лежат в основе рака? Известно, что развитие опухоли связано с нарушением роста и дифференцировки клеток и злокачественным их перерождением. Во многих случаях такие нарушения обусловлены мутациями или резким повышением активности клеточных онкогенов — нормальных генов, которые участвуют в регуляции клеточного цикла, передаче сигналов и в других процессах жизнедеятельности клеток. Сейчас известно немногим более 100 различных протоонкогенов — нормальных клеточных генов, повышенная активность изменения которых или изменение их структуры приводит к синтезу онкобелков, играющих ключевую роль в клеточной жизнедеятельности. Такая активация протоонкогенов и превращение их в онкогены возможны в результате мутаций, хромосомных перестроек и других механизмов. В клетке человека около 50 000 функционирующих генов, поэтому доля потенциальных онкогенов, ответственных за злокачественный рост клеток, достаточно велика. В случае рака молочной железы, вероятно, задействовано не более 10 онкогенов.
Кроме того, нарушения клеточного цикла и бесконтрольное размножение клеток могут быть связаны с мутациями в генах-супрессорах, или подавителях опухоли. К ним относятся, например, мутации в уже упомянутых нами генах BRCA1 и BRCA2. Эти гены кодируют высокомолекулярные ядерные белки, которые исправляют повреждения ДНК и поддерживают стабильность генома, а продукт гена BRCA1 участвует в правильном распределении хромосом при делении клеток, подавляет чрезмерное гормонозависимое размножение клеток молочной железы, которое происходит, например, при половом созревании и подготовке к лактации у беременных женщин. Вот почему мутации этого гена приводят к целому спектру нарушений, начиная от новых генных мутаций и хромосомных перестроек и кончая безудержным размножением клеток эстрогензависимых органов, определяю щим развитие опухолей молочной железы и яичников. Таким образом, мутации в генах BRCA1/BRCA2 нарушают контроль за повреждениями ДНК и поддержанием целостности клеточного генома, что обусловливает появление злокачественных клеточных клонов.
Помимо мутаций активность генов-супрессоров опухоли и других генов, ответственных за регуляцию, может изменяться в результате нарушений в молекуле ДНК. Это справедливо и по отношению к раку молочной железы.
В некоторых лабораториях с помощью специальных микрочипов исследуются профили изменений клеток опухолей молочной железы. Например, французские исследователи сравнили профили таких изменений в разных образцах злокачественных клеток до и после лечения препаратом доксорубицин, что позволило наметить и обосновать стратегию химиотерапии. Они выделили группу из 496 генов, активность (экспрессия) которых отличается от экспрессии этих генов в нормальной ткани молочной железы. Несколько лет назад были опубликованы результаты исследования экспрессии 200 генов, полученные на 122 образцах опухолевой ткани молочной железы. Выделили несколько групп генов рака молочной железы, начиная с экспрессии генов близкой к норме и кончая генами с экспрессией, дающей наихудший прогноз.
Во многих лабораториях проводятся эксперименты по созданию «молекулярного портрета» опухолей молочной железы. Японские исследователи, например, получили молекулярный профиль генов в процессе лечения пациенток препаратом доцетаксел. Оказалось, что чувствительные и устойчивые к этому препарату опухоли четко различаются по активности 76 генов.
Конечно, эти подходы пока очень трудоемки и дороги для применения на практике, однако они важны для разработки более специфичных и простых методов анализа эффективности лечения. Такие данные помогут в дальнейшем прогнозировать течение заболевания и чувствительность опухоли к терапии.
Возникновение рака может быть связано не только с нарушением работы онкогенов и других генов, но и с вирусными инфекциями.
В последние 10 лет появились веские доказательства того, что в организме человека циркулирует ретровирус, родственный вирусу опухолей молочных желез мышей, или MMTV (от англ. Mouse Mammary Tumor Virus). Их активация — сложная цепочка биохимических процессов, похожая на активацию некоторых ретровирусов, вызывающих лейкозы у человека и животных.
Сначала в сыворотках крови многих больных раком молочной железы обнаружили антитела к белкам, родственным структурным белкам оболочки MMTV. Затем в ДНК лимфоцитов периферической крови и в опухолевой ткани примерно у 40% больных спорадическим раком молочной железы с помощью высокочувствительных методов обнаружили последовательности, похожие по строению на гены этого ретровируса. Из генома опухолевых клеток, попадающих в плевральную полость больных раком молочной железы, были выделены и клонированы последовательности ДНК, на 95-97% соответствующие полноразмерному провирусу.
MMTV-родственный провирус человека, или hMTV (от англ. human Mammary Tumor Virus), был обнаружен в геноме лимфоцитов и опухолевых клеток, но не в нормальных тканях человека (рис. 4). Это указывает на внешний источник ретровирусной инфекции. Частота встречаемости MMTV-гомологичных последовательностей меняется от 0-1% (Великобритания) до 75-80% (Тунис). По нашим оценкам, в России она составляет от 39-42% при спорадическом раке молочной железы до 52-56% при семейном раке и у беременных женщин со злокачественной опухолью груди. Высказано несколько предположений о путях попадания вируса в организм человека, в том числе инфицирование через лимфоидную ткань желудочно-кишечного тракта из загрязненных мышиными фекалиями продуктов. Это предположение, по-видимому, небезосновательно, так как MMTV-гомологичные последовательности были выявлены в лимфоидной ткани больной раком молочной железы и раком толстой кишки, а провирусные последовательности обнаружены у домовых мышей Mus musculus sp.domesticus, обитающих в московском регионе. Более того, распределение MMTV-гомологичных последовательностей в человеческих популяциях соответствует распространению этого вида мышей. Не исключена передача MMTV человеку от мыши как непосредственно, так и через промежуточных «хозяев» (кошек, приматов).
Недавно группа исследователей из США под руководством доктора С. Росс показала, что первичной мишенью для ретровирусной инфекции могут быть древовидные клетки — определенные лимфоидные клетки, которые поглощают чужеродные белки и вирусные частицы путем пиноцитоза — процесса поглощения жидкостей и инородных тел (рис. 5). Оказалось, что эти клетки могут затем продуцировать инфекционный вирус и передавать его другим клеткам, в частности В- и Т-лимфоцитам. При отсутствии дендритных клеток эффективность инфекции MMTV резко ослабевает; несомненно, она зависит и от других причин. Для циркуляции в организме как мышей, так и человека MMTV использует лимфоциты периферической крови. На этом этапе число копий провируса в геноме сравнительно мало. Во время активного деления эпителиальных клеток молочной железы, растущей под действием гормонов, встроенный в клеточный геном провирус получает возможность быстрого умножения копий в тысячи раз. По-видимому, провирус может встраиваться в клетки молочной железы, обладающие свойствами стволовых клеток, которые впоследствии дают начало множественным очагам опухолевого роста. Есть данные о возможном прямом или опосредованном участии hMTV в развитии рака молочной железы. В экспериментах с культурами клеток рака молочной железы человека, содержащими (+) и не содержащими (-) провирусные последовательности, группа американских исследователей обнаружила, что в (+)-клетках наблюдается высокая активность генов, связанная с иммунным ответом на инфекцию. Кроме того, в этих (+)-клетках активировались восемь генов, которые были совершенно неактивны в (-)-клетках. Сравнение картин генной экспрессии с помощью микрочипов показало, что суммарная активность генов в инфицированных hMTV клетках соответствует активности генов при воспалительном процессе с участием интерферонов, то есть вирусная инфекция играет в развитии рака молочной железы вполне определенную роль.
Чем же отличаются инфицированные и не инфицированные hMTV опухоли? Ответить на этот вопрос попытались австралийские биологи. Они показали, что на ранних стадиях рака молочной железы у пациенток одной из клиник Сиднея инфицированные этим ретровирусом опухоли по своему строению и росту сходны с опухолями молочной железы у мышей. Однако определенное сходство в развитии рака молочной железы мышей и человека было замечено задолго до этой работы. И у человека и у мышей известны опухоли молочной железы, в которых очень быстрый рост начинается сразу в нескольких очагах. Есть основания предположить, что такие опухоли возникают из клеток типа стволовых, которые приобрели способность к злокачественному росту вследствие либо геномных нарушений в клетках, либо вирусной инфекции. Новым в исследовании австралийских ученых стал факт накопления в ядрах инфицированных hMTV опухолей молочной железы человека неактивного белка — продукта гена р53, подавляющего рост опухоли, о котором мы упоминали выше. Почему этот белок не работает, еще предстоит разобраться, но для таких опухолей характерен более быстрый рост, чаще всего они локализованы в области протоков молочных желез.
В то же время группа исследователей под руководством проффесора Сельмона из Австрии с помощью генно-инженерных конструкций показала, что продукт одного из генов МMTV содержит последовательность аминокислот, соответствующую последовательностям аминокислот в иммунорецепторах, или ITAM (от англ. Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motifs), участвующих в передаче сигналов, регулирующих развитие клеток. Гиперактивация этих сигнальных путей вследствие проявления провируса в эпителиальных клетках молочной железы может привести к перерождению клеток и развитию рака молочной железы. Возможность появления морфологически измененных клеток, способных к трехмерному росту в культуральной среде in vitro, проверена нами в экспериментах с клетками эпителия эмбриональной почки человека, которые культивировали с вирус-продуцирующими клетками мышей. Было показано, что вирусные последова тельности действительно встраиваются в клеточный геном и на них образуются транскрипты РНК. Внедрение провируса в геном клетки может повлечь изменение активности генов в области такого объединения. Кроме того, в геноме мышиного ретровируса имеются чувствительные к действию гормонов регуляторные элементы, которые также могут изменить или полностью нарушить работу клеточных генов. Вспомним также о кодируемых MMTV аминокислотных последовательностях в составе ITAM, которые могут опосредовать существенные изменения в инфицированных вирусом клетках. Однако при последующих делениях клеток в результате хромосомных перестроек некоторые из хромосом утрачиваются вместе со встроенными в клеточный геном копиями провируса. Таким образом, опухолевое перерождение вероятно лишь в ограниченном числе клеток. Другими словами, кроме горизонтальной передачи hMTV, по-видимому, существует и вертикальная: от матери к детям. При этом лимфоидная ткань кишечника человека может служить «воротами» ретровирусной инфекции, а лимфатические узлы — резервуаром. Важно, что при умножении числа провирусных копий в составе клеточного генома наблюдается минимальный иммунный ответ на инфекцию, хотя в инфицированных клетках и обнаруживаются признаки, характерные для воспаления. Например, как уже говорилось, активны гены, кодирующие белки, которые участвуют в регуляторных процессах вместе с интерфероном. По мнению некоторых исследователей, само воспаление в молочных железах, равно как и их резкая инволюция, то есть массовое уменьшение тканей (например, после аборта или внезапного прекращения лактации), может повышать риск злокачественного перерождения клеток.
Участие МMTV в развитии злокачественной опухоли, а возможно, и опухолей других локализаций позволяет выделить носительниц hMTV в группу риска наряду с пациентками из наследственно отягощенных семей, несущими мутации в генах предрасположенности.
Итак, благодаря усилиям специалистов в области клинической биохимии и генетики, молекуляр ной биологии, вирусологии и иммунологии удалось составить довольно емкий «молекулярный портрет» рака молочной железы. В то время как усилия ученых сосредоточены на выяснении причин и механизмов возникновения опухолей, врачи стремятся распознать опухоли на возможно ранних стадиях, которые хорошо поддаются лечению и прогнозу. Вот почему число параметров для диагностики рака и оценки его развития продолжает расти. О некоторых из них мы рассказали в предлагаемой читателю статье. Какие из таких маркеров окажутся наиболее эффективными и найдут применение в клинике, покажет ближайшее будущее.
Хотя неумолимая статистика говорит о росте заболеваемости раком молочной железы, у специалистов есть повод для оптимизма. Как заметил доктор Сельмон: «Насколько коварен рак, настолько изобретателен человеческий разум…» Несомненно, ранняя предклиническая диагностика уже сейчас позволяет значительно улучшить результаты лечения и добиться лучшей выживаемости пациенток, вернуть их к активной жизни и вселить надежду на полное выздоровление.
Рак молочной железы в 10% случаев передается по наследству. Если одна из двух копий, или аллелей, гена BRCA1 у женщины несет мутацию, то вероятность развития у нее рака молочной железы возрастает до 85%, а рака яичников — до 40%. У носителей таких мутаций возрастает и риск рака толстой кишки, а у мужчин — рака предстательной железы. В гене BRCA1 выявлено до 700 различных мутаций, которые характерны для жительниц определенных географических регионов. В случае мутаций в гене BRCA2 риск развития злокачественных опухолей груди и яичников сравнительно ниже. Показано, что в России частота мутаций в гене BRCA1 у пациенток с семейным раком молочной железы примерно на порядок выше, чем в гене BRCA2. Мутации в гене BRCA1 обнаруживаются в 16% семей с двумя и более близкими родственника ми, страдающими злокачественными опухолями груди в отсутствие рака яичников. Сочетание этих двух заболеваний в семье также обусловлено мутациями в генах BRCA1/BRCA2 (см. схему на стр. 21). Оказалось, что мутации в гене BRCA1 встречаются у 61% российских пациенток с семейными случаями рака молочной железы и яичников. Мутации в генах BRCA1/BRCA2 могут обусловить и другие формы рака. Если одни и те же мутации в гене BRCA2 у российских пациенток встречаются очень редко, то в гене BRCA1 преобладает особая мутация, которая характерна для европейской части России и встречается также в странах Европы.
Носительницы этих мутаций нуждаются в регулярном посещении маммолога, поскольку риск рака молочной железы у них достигает 80-90%, а их ближайшим родственникам рекомендована консультация врача-генетика. Кроме указанных имеются и другие гены, мутации или определенные аллельные варианты которых могут способствовать развитию опухолей молочной железы и некоторых других злокачественных новообразований. Однако этот вклад не столь значителен, как в случае генов BRCA1/BRCA2.
Предположение о возможной мутации возникает у генетика, если среди ближайших родственников пациентки обнаруживаются две и более больных раком молочной железы, если заболевание развивается в возрасте до 45 лет, при опухолях в двух молочных железах или при раке с множественными очагами опухоли, а также при наличии рака яичников.
Спорадический рак молочной железы развивается без особых очевидных причин, хотя имеются определенные, не связанные с наследственной предрасположенностью факторы, повышающие риск его возникновения.
источник