Prof. dr. Alexander Hinev, MD, conf. Dr. Lyudmila Angelova, MD
Departamentul de Boli Chirurgicale, Clinica de Urologie, Spitalul Universitar „St. Marina ”, MU-Varna, Departamentul de Genetică Medicală, Laboratorul de Genetică Medicală, Spitalul Universitar„ St. Marina ”, MU-Varna

În cele mai dezvoltate și din ce în ce mai mult în țările în curs de dezvoltare, cancerul de prostată (PC) este cea mai frecventă afecțiune malignă la bărbați și a doua cea mai frecventă cauză de deces după cancerul pulmonar [1,2]. În țările occidentale, riscul de a dezvolta tulburări patologice vizibile microscopic pe viață este de 30%. Studiile de autopsie arată că această incidență pentru PC la bărbații peste 80 de ani ajunge la 80%. Cu toate acestea, deoarece majoritatea acestor tumori se dezvoltă lent, riscul de a dezvolta o boală semnificativă din punct de vedere clinic este de aproximativ 8%, iar riscul pe durata vieții de apariție fatală a PC este de doar 3% [3] .

Cei trei factori de risc principali semnificativi statistic asociați cu PC includ vârsta, etnia și predispoziția familială [3]. Peste 75% din cazurile de PC se găsesc la bărbați cu vârsta peste 65 de ani. vârsta [2]. Alți factori, cum ar fi fumatul, activitatea fizică redusă, obezitatea etc., sunt asociați cu un risc crescut de evoluție fatală din cauza PC [5,6] .

Creșterea PC este direct dependentă de receptorul androgen (AR), care este un factor de transcripție dependent de ligand. Ca răspuns la legarea androgenului (ligandul AR principal în prostată este dihidrotestosteronul), receptorul androgen reglează expresia genelor/proteinelor țintă importante pentru creșterea PC [7-9] .

Tratamentul PC depinde de stadiul și gradul de malignitate PC [1,10]. PC-ul localizat în prostată poate fi îndepărtat chirurgical sau tratat cu radioterapie [1,11]. Având în vedere efectele secundare potențiale ale acestui tratament și faptul că tumorile de grad scăzut au adesea o creștere lentă și nu pot deveni niciodată semnificative din punct de vedere clinic, mulți pacienți, în special la o vârstă ulterioară, preferă să rămână sub supraveghere clinică decât să urmeze un tratament radical.

Deoarece androgenii stimulează creșterea PC, terapia hormonală antiandrogenă este principala opțiune terapeutică la pacienții la care tumora a părăsit conturul prostatei [12]. .

Există două tipuri de preparate hormonale [13,14]. Primii blochează producția de androgeni de către testicule prin suprimarea glandei pituitare. Acest lucru se realizează prin utilizarea hormonului luteinizant (LHRH) care eliberează analogi hormonali. Acestea duc la o creștere inițială a nivelurilor de androgeni în organism; Cu toate acestea, 2 săptămâni mai târziu, testosteronul circulant scade la nivelurile de castrare ca urmare a hiperstimulării axei hipotalamo-hipofizare. În schimb, antiandrogenii (de exemplu, bicalutamida și enzalutamida) nu reduc nivelul de androgen în sine - în schimb, acționează direct asupra receptorului de androgen; asocierea lor cu acestea duce la inactivarea RA cu inhibarea ulterioară a tuturor proceselor dependente.

Cele două abordări de tratament pot fi utilizate fie secvențial, deoarece a doua se aplică după eșecul primei, fie simultan - în așa-numitul. blocada maximă a androgenilor. Deși un astfel de tratament duce la succesul inițial la majoritatea pacienților, inevitabil, mai devreme sau mai târziu, eșuează din cauza faptului că tumorile devin rezistente la terapia hormonală după 1-3 ani și progresează într-un stadiu agresiv numit rezistent la castrare. CRPC). În ultimii ani, mai multe medicamente noi utilizate pentru tratarea CRPC au fost descoperite și introduse în practica clinică [15,16], dar supraviețuirea mediană la pacienții cu CRPC în 2012. a fost de numai 13,5 luni [17]. Din acest motiv, există în prezent o nevoie urgentă de noi strategii terapeutice pentru prevenirea/tratamentul CRPC, precum și dezvoltarea de noi instrumente și biomarkeri pentru a optimiza tratamentul pacienților. Informațiile genetice din studiile discutate mai jos reprezintă un pas important către atingerea acestui obiectiv.


Secvențierea întregii eczeme (WES)

Genomul uman este format din aproximativ 3 × 109 perechi de baze. Se estimează că doar aproximativ 1% dintre ele (3 × 107 perechi de baze) sunt secvențe de codificare; cu toate acestea, s-a estimat că 85% dintre mutațiile care cauzează diferite boli sunt localizate în aceste regiuni codificatoare ale genomului, numite exome totale [18,19]. Din acest motiv, cele mai multe cercetări moderne se concentrează pe caracterizarea exomelor - inițial indirect, prin microanaliză de expresie și mai recent cu tehnologii moderne de secvențiere a ADN-ului, prin așa-numitele. secvențierea întregului exom (WES). Tehnologia WES a condus la detectarea mutațiilor în regiunile de codificare responsabile de multe boli. Din punct de vedere pur practic și economic, WES este mai potrivit decât secvențierea genomului întreg (WGS), deși nu poate fi utilizat pentru a identifica tulburările genetice în afara regiunilor codificatoare ale genomului [20]. .

În WES, secvențele de ADN au fost izolate doar din exomuri, iar variantele găsite au fost comparate cu o bază de date a populației de control care conține variante care nu au cauzat boala. După filtrarea celor mai frecvente variante, datele pot fi comparate cu exomele indivizilor care nu suferă de boală sau țesuturi normale, pentru a identifica acele variante care sunt asociate bolii [21]. .

Primul studiu de secvențiere exom a fost realizat de Ng și colab. [22]. În acest studiu, au fost secvențiate exomele a 12 pacienți cu sindrom Freeman-Sheldon (FSS), o boală moștenită rară. Conform rapoartelor anterioare [23], studiul a arătat prezența mutațiilor în lanțul greu al miozinei embrionare (MYH3) la pacienții cu boala.

În urma acestui studiu, numărul publicațiilor care utilizează tehnologia WES, precum și numărul de boli care au fost studiate, crește exponențial. Mai mult, rata de succes a diagnosticării bolilor rare utilizând această tehnologie a ajuns deja la 25% [24]. Multe laboratoare clinice din întreaga lume oferă WES ca un instrument rentabil pentru testarea și diagnosticarea clinică [25]. .

De preferință, WES se efectuează cu ADN extras din probe de pacienți nefixate. Menon și colab. folosind WES, comparând materialul de biopsie fixat cu formalină și cu parafină (FFPE) de la același pacient [26]. Studiul a arătat un grad ridicat de suprapunere a variațiilor nucleotidice unice în cele două tipuri de material pentru biopsie, demonstrând că materialul pentru biopsie FFPE ar putea fi utilizat pentru studii similare. Aceste date confirmă studiile anterioare ale lui Schweiger și colab. și Kerick și colab. [27,28] și sunt de mare importanță în cercetarea computerizată, deoarece susțin posibila utilizare a ADN-ului (izolarea și analiza WES) din secțiunile de parafină.

Din punct de vedere istoric, probele de la PC-urile metastatice avansate au fost limitate la biopsiile prelevate de la tumoarea primară; analiza tumorilor, de ex. pentru a identifica mecanismele pentru apariția rezistenței la unul sau alt agent terapeutic, a fost îngreunată de lipsa materialului.

Această situație se îmbunătățește astăzi: eșantioane din focare metastatice pot fi prelevate atât post mortem [29], cât și de la pacienții vii [30]. Într-un studiu recent, Robinson și colab. a utilizat atât secvențierea WES, cât și secvențierea transcriptomică pentru a caracteriza tulburările genetice la 150 de pacienți cu CRPC metastatic atât din focare metastatice osoase, cât și ale țesuturilor moi. În plus, în ultimii ani a existat o tendință către eșantionarea neinvazivă (așa-numitele biopsii lichide - plasmă, ser, urină și material seminal) pentru a obține probe pentru analiza WES și biomarkeri. Astfel, de ex. Mutaza și colab. folosind WES de ADN tumoral circulant fără celule (ccfDNA) derivat din plasma pacienților [31]. Acest studiu a identificat o serie de mutații asociate cu rezistența la medicamente, de ex. activarea mutației în fosfatidilinozitol-4,5-bisfosfat 3-kinază (PIK3CA), detectată după tratamentul cu paclitaxel. Capacitatea de a utiliza biopsii lichide în PC depășește dificultățile asociate cu disponibilitatea materialului pentru biopsie. Acesta este, fără îndoială, un mare progres în domeniul tehnologiei WES utilizate în scopuri de medicină personalizată.


Identificarea tulburărilor genetice asociate cancerului de prostată

Rand și colab. [42] au comparat exomii a 2.165 pacienți cu PC și 2.034 martori de origine africană pentru a identifica variațiile de codificare a proteinelor care determină riscul de a dezvolta boala la această populație. Asociațiile semnificative identificate în acest studiu au fost mutațiile secretate de proteine ​​acide și bogate în cisteină-like 1 (SPARCL1) și proteină tirozină fosfatază, receptor de tip R (PTPRR). Primul (SPARCL1) a demonstrat activitate de suprimare a tumorii [43], iar înlocuirea alaninei cu aspartat în poziția 49 (A49D) din lanțul polipeptidic este asociată cu un risc redus pentru PC (odds ratio [OR] = 0,78, p = 1,8 × 10-6). În schimb, substituirea genei țintă PTPRR (Val239Ile) și AR și a regulatorului căii RAS/ERK1/2 a fost asociată cu un risc crescut (OR = 1,62, p = 2,5 × 10-5) pentru dezvoltarea PC [44] . Într-un alt studiu pe pacienți din familii cu trei sau mai mulți membri afectați de boală, mai multe dintre modificările asociate cu PC s-au produs în genele ADN reparative, inclusiv trei gene poliadenozină difosfat riboz polimerază (PARP) [45]. Acest fapt prezintă un interes deosebit, având în vedere rapoartele recente privind beneficiile clinice ale inhibitorilor PARP la pacienții cu PC cu tulburări de ADN la gene reparatoare [46]. .


Tulburări genetice asociate cu dezvoltarea/progresia cancerului de prostată

Atât tulburările genei AR, cât și mutațiile din alte componente ale căii de semnalizare AR se corelează cu progresia bolii. Grasso și colab. a comparat exomurile a 50 de tumori metastatice CRPC tratate cu 11 tumori netetastate netratate [67] și a constatat anomalii într-un număr de gene care codifică proteinele care interacționează cu acesta și/sau reglează activitatea receptorilor androgeni. De exemplu, proteina 2 de leucemie de linie mixtă (histon-lizină N-metiltransferază 2D, MLL2/HMT2D) este o enzimă modificatoare de histonă care interacționează cu receptorul AR și mută în 8,6% din tumori. Încălcările (3,4% din cazuri) au fost găsite și în FOXA1 - un factor nou descoperit care afectează ADN-ul și permite accesul la genomul receptorilor nucleari, inclusiv și AR [68]. Majoritatea mutațiilor identificate în această genă FOXA1 au fost în domeniul transactivării carboxi-terminale. Analizele funcționale arată că aceste modificări susțin creșterea tumorii.

În sprijinul altor studii, mutațiile AR și creșterea numărului de copii au fost identificate și la majoritatea pacienților cu boală avansată [67]. În studiul lor, Robinson și colab. a constatat că 71,3% dintre tumorile metastatice CRPC au avut mutații în calea AR. Majoritatea se află în RA în sine, dar altele sunt în așa-numitele. Cofactori AR (NCoR1/2) și în factorul FOXA1 [30]. Gena citată ca fiind cea mai frecvent mutată genă din PC-ul primar care codifică proteina POZ de tip Speckle (SPOP) a mutat în peste 10% din PC-urile primare [69]. Mutațiile acestei gene apar la începutul dezvoltării PC și afectează capacitatea celulei de a repara daunele ADN-ului, ducând la instabilitate genetică [70]. Alte ținte ale SPOP includ oncogenele AR și ERG, confirmând importanța SPOP în apariția progresiei tumorale [71] .

Pierderea capacității de a suprima supresia tumorii este, de asemenea, frecventă în dezvoltarea și progresia PC. Pierderea frecventă a acestei funcții apare în mutațiile p53, retinoblastom (Rb), factor de transcripție NK3, locus 1 (NKX3.1) [82-84]. Dereglarea genei supresoare tumorale p53 este mai puțin frecventă în PC decât în ​​alte tipuri de cancer, undeva la 5-10% în tumorile primare, dar crește la 50% în CRPC metastatic [30,69,85]. Un studiu mai recent a arătat că pacienții cu mutații p53 dominant-negative au avut un rezultat prognostic slab [86]. Factorul NKX3.1 este o genă reglată de androgen care reglează organogeneza prostatei în timpul embriogenezei. Se exprimă la individul matur prin reglarea funcției și secreției ductale [87]. Pierderea completă a expresiei apare în 5% în hiperplazia benignă de prostată, în 20% în neoplazia intraepitelială de prostată de înaltă calitate, în 34% în PC-ul refractar hormonal și în 78% în PC-ul metastatic, ceea ce arată că această genă joacă cu siguranță un rol. în progresia bolii [67,84]. Spre deosebire de p53 și Rb, activitatea sa de supresie a tumorii este limitată numai la prostată și se datorează exprimării proteinei absente, mai degrabă decât mutațiilor inactivante [88]. .

Comparând diferitele studii care utilizează tehnologia WES, devin evidente unele schimbări genetice comune. Când se analizează cele mai frecvente 30 de tulburări în două dintre cele mai mari studii moderne în PC metastatic avansat, se observă imediat că 17 dintre tulburările genetice se găsesc în ambele studii [30,67] (Fig. 1). Astfel de tulburări genetice comune sunt în AR, TP53, ETS, PTEN și RB1. Cu toate acestea, altele au fost găsite în doar unul dintre studii, dintre care unele au avut o frecvență ridicată (de exemplu, Grasso și colab. [67] au găsit anomalii ale CYP11B1 la 20% dintre pacienți). Aceste discrepanțe ar putea fi eliminate prin creșterea numărului de tumori secvențiate. Pe de altă parte, acestea pot prezenta, de asemenea, o eterogenitate semnificativă a PC-ului. Comparații similare cu alte studii de secvențiere la scară largă - decodarea a 100.000 de genomi umani [89] vor contribui fără îndoială la identificarea mutațiilor cheie și a variantelor responsabile de inițierea și progresia PC.

Figura 1: Cele mai frecvente tulburări genetice asociate cu cancerul de prostată metastazat avansat identificate în două dintre cele mai mari studii folosind tehnologia WES [30,67] .

prostată

Utilizarea WES în medicina personalizată

Astăzi, este urgentă necesitatea stratificării pacienților în funcție de agentul terapeutic care ar fi cel mai eficient. Acest lucru ar spori eficiența terapiei medicamentoase, ar reduce tratamentul excesiv și efectele secundare [90]. Tehnologia WES oferă mari speranțe în acest aspect și s-a dovedit deja a fi o abordare utilă pentru a descoperi cauza dezvoltării rezistenței la anumiți agenți terapeutici. Ea explică de ce unele remedii netradiționale care nu sunt utilizate în mod normal au un efect benefic asupra pacienților cu un anumit tip de malignitate. Un exemplu în acest sens este descoperirea neașteptată din studiul realizat de Beltran și colab. [91] care a folosit WES pentru a analiza exomurile a 97 de pacienți cu boală metastatică în mai multe tipuri de cancer.

Unul dintre cazurile analizate a fost un pacient cu PC care a prezentat un răspuns extrem de bun la tratamentul cu cisplatină. Secvențierea exomei sale a dezvăluit că proteina reparatoare ADN FANCA a redus expresia și activitatea ca urmare a deleției hemizigote somatice și a pierderii parțiale a funcției ca urmare a unei mutații a celulelor germinale din a doua alelă. Analizele ulterioare au arătat că pierderea funcției FANCA a fost asociată cu hipersensibilitate la platină, ceea ce explică răspunsul terapeutic favorabil la acest tratament netradițional. Acest studiu a demonstrat, de asemenea, aplicarea largă prospectivă a WES în medicina personalizată, deoarece autorii săi au putut identifica agenți terapeutici (aprobați sau în curs de aprobare) la 94% dintre pacienți pe baza profilului exom generat.

În studiul lor de CRPC metastatic, Robinson și colab. raportează un procent similar de mutații potențial active, adică mutații pe baza cărora pot fi oferite sfaturi de tratament informate, incl. Mutații BRCA sau ATM care indică utilizarea inhibitorilor PARP [30]. În zilele noastre, orice studiu de exoma sau secvențierea transcripțională a prostatei identifică atât un număr mare de mutații unice studiului, cât și un număr semnificativ de mutații comune și/sau gene afectate. Toate acestea oferă dovezi ale căilor cheie și ale mutațiilor care conduc la PC, pe de o parte, și informații importante care conduc la aplicarea eficientă a unei game largi de agenți terapeutici, pe de altă parte.