Генетика рака и таргетная терапия - кратко с точки зрения терапии
Основная цель применения генетической информации о раковых клетках состоит в использовании этих знаний для оценки риска заболевания, диагностики, обследования и терапии. В частности, идея таргетной терапии возникла из представления о том, что новые знания о способах влияния онкогенов и генов-супрессоров на рост опухоли приведут к выработке стратегий, направленных на разрушение этих патогенетических механизмов и более успешную терапию.
В настоящее время представлены результаты, которые свидетельствуют об успехе этой тактики. В качестве одного из первых примеров можно упомянуть онкоген ERBB2 (HER2) при раке МЖ. Амплификация HER2 встречается в 15-20% случаев рака МЖ и сопровождается быстрым ростом опухоли и худшим прогнозом. Трастузумаб (гуманизированное моноклональное АТл) был одним из первых примеров разработки ЛП против терапевтической мишени, так как эта терапия была эффективной лишь у больных амплификацией/гиперэкспрессией HER2 в опухолевых тканях.
Успешное лечение трастузумабом, а теперь и другими ЛП таргетного лечения HER2-позитивного рака МЖ (пертузумаб, лапатиниб и TDM-1) настолько изменило естественное течение данного заболевания, что сейчас они находятся в группе пациентов с хорошим клиническим прогнозом. Это также служит явным доводом в пользу того, что осмысление биологии опухоли может привести к разработке методов терапии, способных оказать выраженный эффект на течение заболевания.
Разработано много других эффективных методов таргетной терапии. В табл. 3 представлен типичный список таких мишеней и соответствующих методов лечения, которые за последнее десятилетие показали существенный эффект. Эти примеры включают иматиниб, который ингибирует слитный (гибридный) белок BCR-ABL при хроническом миелоидном лейкозе, превратив некогда смертельное заболевание в контролируемое хроническое состояние, при котором большинство пациентов теперь могут жить нормальной жизнью.
Для лечения определенных форм рака легкого с геномными нарушениями, возникающими в 1-10% случаев, теперь есть высокоактивные и относительно специфичные для данных мишеней ЛП, которые могут в большой степени повлиять на жизнь пациентов. Дальнейшее изучение механизмов резистентности к терапии также привело к лучшему пониманию факторов устойчивости и к разработке схем таргетной терапии, способных ее преодолеть. Например, гефитиниб и эрлотиниб — два низкомолекулярных ингибитора определенных активирующих мутаций, найденных в онкогене EGFR при немелкоклеточном раке легкого, стали первыми ЛП, которые были разрешены для лечения рака легкого с этими мутациями.
Примечательно, что результаты ДНК-секвенирования опухолей пациентов, у которых развилась резистентность к этим ЛП, показали, что при многих видах рака появляется специфическая вторичная мутация (Т790М), ответственная за фенотип устойчивости. Дальнейшие лабораторные исследования и клинические разработки привели к регистрации ингибиторов рецепторной тирозинкиназы следующего поколения, способных преодолеть заболевание у пациентов — носителей этих мутаций. Конечно, осмысление генетических основ опухолевого роста и лекарственной резистентности сильно повлияло на ведение этих пациентов в клинике, а также позволило улучшить и продлить их жизнь.
Похожие достижения сейчас отмечены и при лечении других заболеваний. Например, все большее число данных указывает на то, что связанные с резистентностью мутации в лиганд-связывающем домене гена-рецептора эстрогена альфа (ESR1) довольно часто возникают у пациенток с метастатическим раком МЖ, позитивных по рецептору гормона и получающих ингибиторы ароматазы. Способы преодоления этих мутаций ESR1 с применением новых сочетаний эндокринной терапии в настоящее время проверяются в клинических исследованиях.
Хотя дальнейшие работы по секвенированию генома позволили выявить другие мутации, связанные с резистентностью, дополнительную ясность внесли представления о генных мутациях и их влиянии на сигнальные пути. Например, учитывая ход событий, необходимых для активации сигнального пути MAP-киназы (рис. ниже), можно предположить, что терапия АТл против EGFR не будет эффективной при лечении опухолей — носителей активирующей мутации в гене KRAS, потому что активирующее повреждение в этом конкретном случае находится дистальнее EGFR.
Сигнальные пути киназы МАР и киназы PI3K/AKT. Показаны сигнальные пути, начинающиеся с рецепторной тирозинкиназы EGFR
Поэтому ингибирование EGFR посредством терапевтического моноклонального АТл не дало бы никакого эффекта. Это действительно было доказано рядом научных групп и привело к необходимости секвенирования KRAS в опухоли пациента перед лечением АТл против EGFR, чтобы убедиться в том, что в опухоли присутствует только KRAS дикого типа.
Дополнительные возможности для таргетной терапии появились по мере понимания генетики злокачественных клеток. «Синтетическая летальность» — гипотеза, которая была первоначально выдвинута генетиками — специалистами по дрозофилам, а затем применена к клеткам с неактивными генами BRCA1 и BRCA2. Основная идея в том, что отсутствие белков BRCA может вести к уязвимости, которую можно использовать в терапии, так как незлокачественные клетки пациента все же содержат 50% белка BRCA — продукта немутированного аллеля «дикого» типа (рис. ниже). Так, первоначальные лабораторные исследования показали, что ингибиторы PARP способны эффективно убивать клетки с нулевой функцией BRCA, оставляя интактными немутированные клетки «дикого» типа.
Ингибиторы поли(АДФ-рибоза)-полимеразы (PARP) и синтетическая летальность в клетках с «нулевым» BRCA. PARP1 связывается с одноцепочечными разрывами ДНК, которые часто происходят во время клеточного цикла, и привлекает другие ферменты для репарации поврежденной ДНК. Неспособность восстановить ДНК в конечном итоге приводит к дальнейшему повреждению ДНК и гибели клеток. Белки сигнального пути BRCA также могут исправлять поврежденную ДНК посредством гомологичной рекомбинации. Ввиду дефицита белка BRCA в опухолях, связанных с мутациями BRCA, утрачивается способность к этому способу репарации ДНК, что лежит в основе синтетической летальной и таргетной терапии ингибиторами PARP у пациентов с BRCA-ассоциированным раком. Повреждение ДНК, которое происходит после ингибирования активности PARP, не может быть исправлено при раке с «нулевой» мутацией BRCA, что вызывает гибель клеток. Поскольку белки BRCA в незлокачественных клетках остаются неизменными из-за сохранения одной функциональной копии гена BRCA, ингибирование PARP избирательно убивает раковые клетки
Эти результаты были скоро внедрены в ранних клинических исследованиях, благодаря которым недавно получено разрешение на применение ингибиторов PARP для лечения рака яичников, а вскоре и в терапии других типов опухолей.
Хотя таргетную терапию обычно вначале разрешают для терапии одного типа злокачественной ткани, исторические примеры показали, что именно мишень обычно выступает в качестве важного фактора роста опухоли и может сделать ее восприимчивой к таргетной терапии, разрешенной для другого типа опухоли. В настоящее время точно установлено, что ЗНО желудка с амплификацией/гиперэкспрессией HER2 могут отвечать на лечение трастузумабом, в связи с чем данное АТл было разрешено для лечения HER2-позитивных больных метастатическим раком желудка.
Аналогичным образом, опухоли с онкогенными мутациями BRAF V600 обычно отвечают на таргетную терапию ингибиторами мутации V600. Однако колоректальный рак, видимо, представляет собой явное исключение. Примечательно, что подавление мутантного BRAF V600 может вести к нарушению регуляции сетей обратной связи в нормальных и раковых клетках. Комбинированная терапия ингибиторами МЕК, молекулы, расположенной дистально от BRAF в сигнальном пути MAP-киназы (см. рис. выше), вызывает больший терапевтический эффект при менее выраженных побочных эффектах.
Более свежий пример молекулярной таргетной терапии — ларотректиниб, ингибитор белков TRK, которые конститутивно активируются из-за транслокации генов TRK на другие гены, которые также называют партнерами по слиянию. Этот мощный ингибитор обладает противоопухолевой активностью против различных типов опухолей, если они несут транслокации TRK1, TRK2 или TRK3, ведущие к нерегулируемой активации. Это приведет к новому разрешению на применение ларотректиниба, который будет одобрен для лечения пациентов с определенной молекулярной патологией, а не только со специфическими неоплазиями или группой новообразований.
Наконец, недавние исследования впервые обосновали разрешение на противоопухолевую терапию, основанную на типе генетической нестабильности. С появлением терапии, использующей ингибиторы контрольных точек для лечения меланомы и плоскоклеточного рака легкого, возник центральный вопрос: почему эти типы рака чаще отвечают на терапию, нежели другие. Ретроспективный анализ показывает, что высокая мутационная нагрузка при меланомах и в случаях плоскоклеточного рака легкого способствует значительному повышению вероятности ответа, и было высказано мнение, что воздействие УФО и табака приводит к высоким уровням мутационной нагрузки в меланомах и плоскоклеточном раке легкого соответственно.
Как отмечалось ранее, геном раковых клеток с микросателлитной нестабильностью характеризуется наличием тысяч мутаций. В ходе проверки гипотезы о том, что высокая мутационная нагрузка опухоли при раках с микросателлитной нестабильностью может вести и к более частому клиническому ответу, было выявлено, что рак с микросателлитной нестабильностью значительно чаще отвечает на терапию ингибиторами контрольных точек, а в некоторых случаях отмечены выраженные ответы на лечение у пациентов, которые были рефрактерными ко всем другим видам терапии. В целом исследование генетики рака не только расширило понимание биологии опухолей, но и проложило путь для новых, ранее неизвестных подходов к целевому воздействию на эти генетические нарушения.
