Статья: Молекулярно-генетические маркеры пигментной меланомы кожи (обзор литературы)

Известно, что МК очень неоднородно по своей природе за счет молекулярных изменений, происходящих в процессе развития заболевания, в отношении лечения не существует одного универсального метода. Фактически, по сравнению с другими типами опухолей, меланома имеет исключительно высокую частоту приобретенных мутаций [26]. Некоторые молекулярные мутации более часто встречаются и дают врачу возможность адаптировать лечение по индивидуальному плану. В зависимости от субклеточного уровня поражения, эти изменения могут быть классифицированы в пределах системы из трех слоев. Входной слой-плаз- матическая мембрана, состоящая из лигандов и поверхностных рецепторов. После стимуляции посредством ступенчатой ферментативной активации сигнал передается во второй слой (сигнальный), следующий двум основным путям - пути митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK) и пути фосфоинозитид-3-киназы (PI3K). Сигнальный каскад заканчивается активацией или ингибированием транскрипционных факторов в эффекторном слое, контролируя специфическую транскрипцию генов и приводя к специфическим биологическим эффектам [27].

На входном слое типичным примером мутации являются рецепторные тирозинкиназы (RTK), c-KIT и анапластическая лимфомакиназа (ALK). C-KIT (CD117) экспрессируется на самых разных типах клеток и после стимуляции его родственным лигандным фактором стволовых клеток (SCF) индуцирует активацию PI3K-AKT-mTOR, RAS-RAF-MEK-ERK и сигнального преобразователя и активатор путей транскрипции 3 (STAT3). Мутации C-KIT чаще всего встречаются в акральных меланомах (10-20 %) и МСО (15-20 %) [28]. О мутациях AЛK сообщалось при "шпиц-меланоме" и они могут быть связаны с сопутствующей мутацией BRAF или NRAS. Он обычно экспрессируется в мозговой ткани, тонкой кишке и яичке, но не в нормальных лимфоидных клетках [29]. ALK демонстрирует наибольшее сходство последовательностей с подсемейством рецепторов трансмембранных тирозинкиназ инсулина.

Второй слой, участок с самой высокой частотой мутационных событий в меланоме, в конечном счете, ответственной за конститутивную активацию сигнальных путей через G-белок, фосфатидил-инозитолы или киназу-каскады.

ГТФ-связывающие белоки (G-белки) представляют собой семейство гетеротримерных белков, которые связывают рецепторы для нейротрансмиттеров, факторы роста и гормоны с внутриклеточными сигнальными путями. Для меланомы были описаны точечные мутации для генов, кодирующих белки субъединицы G (q) альфа, GNAQ и его паралог GNA11. Мутации в этих генах часто наблюдаются при УМ как в первичной опухоли, так и в метастазах; однако они встречаются редко (GNAQ) или отсутствуют (GNA11) при экстраокулярной меланоме [30].

Путь PTEN-PI3K-AKT негативно регулируется с помощью PTEN, ингибитора киназы PI3K. Инактивация PTEN способствует выживанию клеток путем подавления проапоптотической передачи сигналов ниже по пути AKT и BAD. Ген-супрессор опухолей PTEN является третьим наиболее часто мутированным геном в меланоме после BRAF и NRAS и способствует выживанию клеток [31].

В третьем слое было выявлено, что несколько "эффекторов" мутировали в меланомах. Прогрессивное укорочение теломер с каждым делением клеток является характеристикой нормального старения клеток и может быть ускорено воздействием вредных факторов окружающей среды, таких как УФО или табачный дым. Такое укорочение определяет судьбу клетки, поэтому ключевым событием в приобретении клеточного бессмертия является активация механизма поддержания длины теломер. Фермент теломераза удлиняет теломеры, синтезируя новую теломерную ДНК для компенсации связанного с репликацией укорочения теломер. Теломераза представляет собой сложную молекулу с несколькими субъединицами, включая TERT с обратной транскриптазой. Мутации в промоторе гена TERT обнаруживаются во многих раковых образованиях, включая меланому [32].

Идентификация молекулярных событий, приводящих к прогрессированию меланомы, способствовала созданию молекулярной классификации меланомы TCGA (Атлас генома рака) [33]. Эта система, основанная на статусе трех генов, часто мутирующих в меланоме - BRAF, RAS и NF1 - делит меланому на различные классы с последующими терапевтическими опциями:

a. Класс 1 (с клинически активными изменениями):

I. BRAF, CDK, взаимодействие MDM2 / p53 и ингибиторы АКТ / mTor PI3K7 для BRAF- положительных опухолей.

II. Ингибиторы MEK, CDK, PI3K7 AKT / mTor для RAS-положительных опухолей.

III. PI3K7 ингибиторы AKT / mTor для №1-поло- жительных меланом.

IV. C-Kit, PKC, CDK, MDM2 / p53 взаимодействия и PI3K7 AKT / mTor ингибиторы для тройного отрицания.

b. Класс 2 (с трансляционно-действенными изменениями, которые все еще требуют дополнительных доказательств для поддержки использования в процессе принятия решений по месту оказания медицинской помощи):

I. ERK, IDH1 и (PPP6C) ингибиторы аврораки- назы для BRAF и RAS-позитивной меланомы,

II. Ингибиторы MEK, ERK и IDH1 для NF1,

III. IDH1 для тройных отрицательных опухолей.

с. Биомаркеры класса 3 (с доклиническими данными, которые продемонстрировали биологическую важность, но еще не продемонстрировали клиническую значимость), такие как ремоделеры хроматина ARID2 (синтетическая летальность) для трех типов меланомы и миметики (В^2) ВН 3 для тройного отрицания.

Наконец, что не менее важно, иммунная инфильтрация статистически коррелирует с более благоприятным прогнозом, независимо от геномного подтипа, и поэтому использование стратегий иммунотерапии будет включено в класс 1 (клинически действенное изменение) [34].

Гены высокого риска

СВКЫ 2А, Ингибитор циклинзависимой киназы р 16 (CDKN2A) был первым геном с доказанным влиянием на возникновение наследственной меланомы.

Ген СВКЫ 2А расположен на хромосоме 9р 21 и, что очень интересно, кодирует два различных белка - р 16 и p14ARF, которые участвуют в регуляции клеточного цикла [35].

Мутации в этом гене обнаружены в приблизительно 20 % семей с отягощенной наследственностью. Частота мутаций СВКХ 2А может находиться в диапазоне от 5 % до 72 %, в зависимости от используемых критериев отбора, и географических районов [36]. Частота обнаружения случаев мутации СВКЫ 2А увеличивается с количеством больных в семье, при наличие по меньшей мере двух первичных опухолей составляет около 9 % [36]. Мутации в CDKN2A также обнаруживаются у пациентов со спорадическими случаями с меланомой ^МР). С другой стороны, вероятность того, что будут обнаружены мутации СВКХ 2А в спорадических случаях без отягощенного личного или семейного анамнеза составляет около 1 %. [37]. Пене- трантность СРКА 2А-носителей варьируется в зависимости от географического района и увеличивается с возрастом. АоиВе е 1 а 1 провели исследование, которое показало, что в возрасте 50 лет, пенетрантность гена для носителей составила 13 % в Европе, 50 % - в США и 32 % - в Австралии, в то время, как в возрасте 80 лет, пенетрантность составила 58 % в Европе, 76 % - в США и 91 % - в Австралии [35].

Кроме того, лица несущие герминальные мутации СВКЫ 2А имеют высокий риск развития других видов рака, кроме меланомы. Выявлена прямая связь между герминальными мутациями СВКЫ 2А и риском возникновения рака поджелудочной железы [38]. Семьи с наследуемыми СВКХ 2А мутациями также имеют повышенный риск развития рака молочной железы, легких и других органов, связанных с курением.

СВК 4, СВК 4 - был вторым определенным геном высокого риска генетической предрасположенности меланомы [39]. СВК 4 является онкогеном, расположенным в области 12414 хромосомы и кодирует белок, регулирующий клеточный цикл через G1 фазу. На сегодняшний день мутации в этом гене были описаны на 17 случаев семей с наследственной меланомой кожи и во всех случаях мутация влияет на одну и ту же аминокислоту (аргинин 42). Данная аминокислота расположена в p16INK4A белка CDK4. Таким образом, когда CDK4 мутирует, p16INK4A не ингибирует активность киназы CDK4, что приводит к нарушению клеточного цикла. СБК 4-носители мутации по особенностям фенотипа и морфологическим характеристикам ведут себя подобно р 16ШК 4А-носителям. Это объясняется тем, что мутации в обоих генах на клеточном уровне приводят к активации одного и того же сигнального пути.

Рак молочной железы 1 (BRCA1) ассоциированный белок 1 (BAP1). Герминальные мутации в данном типе гена связаны с широких профилем различных опухолей: меланомы кожи, увеальной меланомы, мезотелиомы, почечно-клеточной карциномы, шпиц-невусами, атипичными внутрикожными опухолями и множественными базально-клеточными карциномами [40]. Однако весь спектр опухолей, связанных с BAP1 мутациями до конца не изучен.

BAP1 расположен в области 3р 21 хромосомы и кодирует белок-супрессор, посредством регуляции транскрипции хроматина и системой убиквитин-протеасом. Частота CDKN2A дикого типа у подверженных меланоме семей с мутациями в BAP1 не установлена, но помимо меланомы кожи, семьи, имеющие BAP1 мутации, отягощены увеальной меланомой, мезотелиомой и другими видами кожных опухолей.

CXCL1. Исследования генома семей, подверженных меланоме, позволило идентифицировать дублированные области на 4q13 хромосоме. Вся область дублирования содержит более 10 генов большинство из которых принадлежат к семейству хемокинов СХС, таких как стимулятор активного роста меланомы-альфа (CXCL1) и интерлейкин 8 (IL-8). Оба гена, как было показано, могут стимулировать рост меланомы in vitro и in vivo [41].

TERT. Самые последние результаты по изучению генетической предрасположенности меланомы кожи включают гены, которые играют определенную роль в поддержании теломер. Теломеры состоят из тандемных повторов (нуклеотидных TTAGGG) и расположены на концах хромосом. Теломераза, белковые комплексы и многие другие вспомогательные белки также включены в теломеры. Они поддерживают геномную стабильность и целостность хромосомы, путем защиты концов хромосом от репарации ДНК. Теломеры укорачиваются с возрастом и после воздействия других рисков, таких как курение и УФО облучение [42]. Таким образом, теломеры являются естественными кандидатами для объяснения причин канцерогенеза меланомы. S. Horn et al. идентифицировали герминальные мутации в промоторах - это обратная транскриптаза теломеразы (TERT) в семьях с высокой частотой наследственной меланомы. В последнее время две независимые группы определили редкие варианты герминальных мутаций в гене защиты теломер 1 (POT1) и в CDKN2A дикого типа, подверженных меланоме семей, с использованием следующего поколения секвенирования [32].

РОТ 1 находится в пределах области 7q31 хромосомы, и играет важную роль в поддержании теломер путем предотвращения нежелательной обработки экспонированных концов хромосом, связанных с ДНК повреждениями, и регулирующий функции теломеразы.

Кроме того, L.G. Aoude et al. описали герминальные мутации, расположенные в двух и более генах - ACD и TERF2IP. В исследование было включено 510 подверженных меланоме семей без наличия мутаций генов высокого риска. Они определили шесть семей с мутациями ACD и четыре семьи с TERF2IP мутацией [40].

В целом, герминальными мутациями в генах, которые играют определенную роль в поддержании теломер (TERT, POT1, ACD и TERF2IP) можно объяснить около 1 % семейных случаев меланомы, что доказывает их вклад в генетическую предрасположенность.

Гены умеренного риска

Рецептор меланокортина 1 (MC1R) ассоциирован с умеренным риском развития меланомы кожи, особенности патогенеза данного гена были хорошо изучены в последние годы. MC1R, расположенный в области 16q24 хромосомы, кодирует один из генов регуляторов пигментации меланомы в организме человека. Рецептор расположен на поверхности здоровых меланоцитов и трансформированных опухолевых клеток. Он кодирует альфа меланоцит-стимулирующий гормон (а-МСГ). MC1R демонстрирует впечатляющую генетическую изменчивость, особенно в европейской популяции, в 61 % имеют несинонимический вариант потенциально влияющий на естественную функцию MC1R [43]. Полиморфизмы MC1R имеют различные функциональные эффекты, либо на уровне связывания а-МСГ либо передачи сигналов цАМФ, что приводит к изменению соотношения между эумеланином (коричневый пигмент) и фео- меланина (красно-желтый пигмент, потенциально мутагенный). MC1R также связан с фенотипом кожи и цветом волос.

Когда функция MC1R резко подавлена, это приводит к фенотипу с рыжим цветом волос (RHC). Наиболее распространенные MC1R полиморфизмы были классифицированы как варианты г, когда существует низкая связь с рыжим цветом волос (p.V60L, p.V92M, p.R163Q) и R варианты, когда они напрямую связанны с рыжим цветом волос (p.D84E, рШ 42Н, p.R151C, p.I155T, p.R160W, p.D294H) [44]. Варианты R обладают наиболее высоким риском развития меланомы.

Девять наиболее распространенных вариантов в MC1R варьируются по частоте от 0,5 % до 11 % в общей популяции и наследование одного из этих вариантов является надежным маркером для повышенного риска развития меланомы.

Исследования проводимые с целью оценить суммарный эффект MClR-вариантов у CDKN2A-mrnтелей показывают, что наличие MC1R увеличивает пенетрантность гена CDKN2A [45]. Полиморфизм R163Q связан с высоким риском меланомы, возникшей под воздействием УФО, и клинически проявляется определенным подтипом меланомы - лентиго- меланомой [45].

MITF. Фактор транскрипции, мутация которого сопровождается микрофтальмом (MITF), также является геном умеренного риска. Две независимые группы определили редкий функциональный полиморфизм MITF - p.E318K (rs149617956), который увеличивает риск меланомы, а также предрасполагает к развитию колоректального рака [46]. MITF расположен в хромосомной области 3p14, является регулятором развития меланоцитов и их дифференциации.