Что ты такое? Основные моменты в биологии аденокарциномы поджелудочной железы

Преамбула. Если вам показалось, что я излишне нагнетаю, говоря о суровости рака поджелудочной железы, то я лишь хочу показать эпидемиологические данные, собранные к 2019 году, согласно которым показатели смертности от рака поджелудочной железы…лишь немногим меньше частоты возникновения данного заболевания в разных уголках мира.

А также хочу напомнить, каковы ожидаемые результаты выживаемости при применении доступных опций лечения на разных стадиях этого заболевания.

Безусловно, как и в любых других нозологиях, есть кейсы с долгожителями и пациентами, которые чрезвычайно хорошо и длительно отвечают на лечение. Затрудняюсь пока сказать, с чем конкретно это может быть связано (понятное дело, таковы особенности биологии опухоли конкретного пациента, но в чем именно она особенная - да черт его знает), но факт остается фактом: большинство случаев рака поджелудочной железы - если мы говорим об аденокарциноме - сопряжены с весьма скромной выживаемостью, даже по меркам солидной онкологии.

“- Но как же иммунотерапия? Как же таргетная терапия, которые показали такой успех при других нозологиях?”

“ Мы хотим провести CART - терапию! Док, вы должныобязаны нам это все обеспечить и предоставить - нам нужна CART - терапия, и лучше бы по ОМС, а то ждите звонка из Министерства (с)”

Не уверен, что звонок в Министерство решит проблему неэффективности иммунотерапии при раке поджелудочной железы. Но что точно может имеет смысл сделать - поговорить о биологии этого заболевания, которая и лежит в основе наших терапевтических неудач.

Я бы выделил две группы причин:

• Молекулярно - генетический ландшафт (поломки, эпигенетика)
• Особенности стромы/микроокружения рака поджелудочной железы 

Хотя, покажите мне опухоли, где имеют место какие - то другие факторы…

Ключевые молекулярные поломки при раке поджелудочной железы

Поломка гена KRAS.

Фундаментом для большинства (свыше 90 - 95%) случаев аденокарциномы поджелудочной железы становится поломка гена KRAS. Это тот случай, когда мы видим KRAS инициальным, чуть ли не драйверным событием, которое становится фундаментом всего течения заболевания на всех его этапов. И чем больше накапливается молекулярно - генетических поломок в опухоли, тем сильнее будет тот буст, которым выступает “мутированный” KRAS в реализации агрессивного течения заболевания.  

В чем проявляется роль поломки KRAS и какие она может нести за собой следствия? Тут все просто и сложно одновременно. Для начало вспомним, что KRAS выступает частью одного из важнейших сигнальных каскадов в клетке, побуждающих ее к пролиферации:

Но было бы неправильно полагать, что роль KRAS ограничена сугубо этим каскадом. Куда уместнее рассматривать KRAS как молекулярный перекресток, от которого расходятся множество молекулярных магистралей - иногда с весьма разными и противоречивыми конечными пунктами. Упрощенно (очень - очень упрощенно) часть этих магистралей выглядит вот так:

На некоторых остановимся чуть - чуть подробнее.

• Про RAF - MEK - ERK и PI3K-AKT -mTOR мы говорили очень часто, глобально их эффект сводится:

– к пролиферации (через активацию циклина Д и ЦЗК 4/6)

– метаболическому перепрограммированию и усиленному поглощению глюкозы, аминокислот и биосинтеза белка (PI3K-AKT - mTOR, активация GSK3b);

– бегству от апоптоза (AKT); 

– экспрессии белков MDR (множественной лекарственной устойчивости), подробнее тут

• Про Rho/ROCK - сигналлинг мне особо сказать нечего - вполне себе отличная штука для того, чтобы опухолевая клетка успешно перестраивала свой цитоскелет, выбрасывала матриксные металлопротеиназы и всячечки проявляла фенотипические черты мехензимальной клетки. 

Любопытно, что через Rho/ROCK - каскады, видимо, есть “мостик” к другим сигнальным каскадам. Это заставляет меня рассматривать все эти сигнальные молекулы и каскады как паутину, которая окутала клетку изнутри. Разорви одну часть паутины - не остальные схлопываются под “волнами воды в цитоплазме”, склеиваются между собой и все равно приводят клетку к одному и тому же результату - пролиферации, выживанию, расползанию по межклеточному матриксу….

• NF-kB. KRAS - опосредованное эксплуатирование транскрипционного фактора NF-kB что в опухолевых клетках, что в клетках опухолевого микроокружения (о нем далее) имеет для канцерогенеза рака поджелудочной железы очень серьезное значение. 

– вклад в формирование десмопластической стромы рака поджелудочной железы

– реализация программы эпителиально - мезенхимального перехода и агрессивное биологическое поведение уже на самых ранних стадиях заболевания

– участие в формировании десмопластической стромы (об этом чуть позже)

На всякий случай. Вы, наверняка, знаете, что во многих нозологиях встречается мутация KRAS. Но, поломки одних и тех же генов не всегда означают, что опухоли будут вести себя одинаково. Давайте на примере с ожидаемым эффектом иммунотерапии каким - нибудь пембролизумабом:

Вроде бы одна и та же поломка - но насколько разным можем быть эффект:

• при КРР мы видим весьма скромное влияние на выживаемость у KRAS - мутантов, даже при условии микросателлитной нестабильности в опухоли, см. тут
• при раке легкого, напротив, иногда мы видим просто еб#йший ответ на иммунотерапию при некоторых вариантах KRAS - мутации
• а при поджелудочной железе…ну, взгляните на скромные данные из KEYNOTE 158, когорта поджелудки (пациентов было оч мало, но и MSI - high при РПЖ - крайне редкая история). Хотя, были и гиперреспондеры, но пойди найди их еще, да и была ли там KRAS - мутация - вопрос:

p53 и CDKN2A - double kick. 

Помимо выше описанного сплетения самых разных каскадов, берущих начало от KRAS, но сходящихся в ядре, в клетках, при патогенезе рака поджелудочной железы происходит еще два очень важных, ключевых события резко потенциирующих протоонкогенный потенциал клетки.

Первое из них - поломка гена CDKN2A, при которой наблюдается утрата естественного “ингибитора” циклин - зависимых киназ в клетке - р16 . Его утрата “облегчает” задачу сигнальным каскадам по “выключению” Rb1 из контроля над клеточным циклом, ведь р16 как бы нашептывает на ухо ЦЗК 4/6 “- братан, притормози, сбавь обороты”. 

Став пролиферативной машиной, опухолевые клетки карциномы поджелудочной железы, ввиду постоянной активности KRAS, вступают в S - фазу клеточного цикла, что порождает все новые и новые клетки. Но, наряду с этим, происходит еще кое - что важное, необходимое для формирования крайне агрессивной опухолины - а именно нарастание мутационных и эпигенетических изменений в клетках, дающее клеткам преимущество в неблагоприятных условиях.

Утрата p53 выступает еще одним ранним, но фундаментально важным событием. 

Как вы помните, в клетках нашего организма постоянно возникают мутации, которые система репарации - точнее, системы репарации (их много) устраняют. Но, для того, чтобы у них это получилось, нужно сделать несколько вещей:

• распознать дефекты в ДНК (как это происходит - на примере HRD)
• “запустить” систему репарации, наиболее подходящую для устранения того или иного варианта мутаций

Если у клетки не получается устранить мутации, клеточный цикл должен быть прерван - клетку нужно лишить возможности дальнейшего деления и передачи потенциально неблагоприятной генетической поломки дочерним клеткам. В идеале - уничтожить клетку с потенциально опасной поломкой, побудив ее самоуничтожиться апоптозом. И главным эффектором, “кричащим -остановитес!!1!” и всеми силами мешающим клетке пройти по клеточному циклу дальше, выступает именно р53.

Что произойдет, если р53 в клетке не будет (что бывает в очень большом количестве случаев ЗНО и в половине/двух третей случаев аденокарциномы поджелудочной железы? Клетки, обладающие протоонкогенными мутациями (например, мутациями KRAS), беспрепятственно делятся, передавая поломки дочерним клеткам.

Те, в свою очередь, способны приобрести новые поломки и дальше передать их уже внучатым клеткам и т.д., ну вы поняли. 

Что это, как не основа внутриопухолевой гетерогенности - одной из главных проблем на пути лекарственной противоопухолевой терапии - и геномной нестабильности? Как не основа грубых хромосомных нарушений и всего того, что делает рак поджелудочной железы биологической машиной для убийства? 

Прибавьте к этому бешеный потенциал карциномы поджелудочной железы к раннему диссеминированных опухолевых клеток. О, к слову о метастазировании. Есть четвертый участник молекулярного каскада смерти.

Утрата SMAD 4 и гиперэкспрессия TGF - B - финальный аккорд к появлению инвазивной аденокарциномы поджелудочной железы.

Пожалуй, именно при сочетании всех четырех поломок мы видим наиболее злокачественный сценарий. Утрата SMAD 4 (до 55% случаев РПЖ) в результате поломки соответствующего гена  не является инициальным событием в патогенезе РПЖ, но она резко потенциирует метастатический потенциал опухоли 

Именно SMAD4 выступает онкосупрессором, сдерживая эффект TGF -b - зависимого сигнальных каскадов. 

Примечательно, что сам каскад TGF-b играет двойную роль в канцерогенезе, и преобладающий характер этой роли определяется таймингом, когда происходит гиперэкспрессия этого каскада, а также совокупностью тех нарушений и поломок, что уже успели произойти в клетках.

Вменяемого описания точного механизма того, как утрата SMAD 4 приводит к прогрессированию канцерогенеза, я не встретил. Но есть у меня одна “шокирующая” гипотеза. Ее можно будет лучше понять, если вспомнить о существовании двух вариантов сигнальных каскадов, завязанных на TGF-b.

Первый - канонический, и как можно проследить по сложной схеме ниже, он всячески препятствует продвижению клетки по клеточному циклу:

Второй - неканонический - и вот он вовлекает все те же каскады, что мы обсудили ранее. Результат их активации вам уже известен

Но главным следствием активности неканонического TGF-b Зависимого каскада (а, вернее, каскадов) - реализация программы эпителиально - мезенхимального перехода. Не в последнюю очередь это выступает основой для формирования десмопластической стромы.

К слову о строме.

Что там такого в этой бл#д#кой строме? 

Если коротко, то строма - это не совсем про бесформенную бесклеточную массу.  В ней можно найти много неопухолевых клеток - эндотелиоциты, канцер - ассоциированные фибробласты, иммунные клетки, которые составляют специфику опухолевого микроокружения и создают условия для успешного развития карциномы поджелудочной железы.

Условия в строме так себе. В ней не приживутся нормальные клетки, так как образование стромы сопряжено с редукцией сосудистого русла (что, закономерно, затрудняет приток противоопухолевых препаратов и кислорода); в силу этого, строма характеризуется состоянием гипоксии, что, как мы обсуждали давным - давно, не очень то предрасполагает к эффективной работе иммунных клеток. Да и в целом, гипоксия скорее идет опухоли на руку, если вспомнить о таком факторе транскрипции, как HIF (см. тут)

Сами CAF - они же канцер - ассоциированные фибробласты - тоже не являются инертными и безинициативными на этом празднике жизни. Они побуждают клетки опухоли к дальнейшему росту, размножению и миграции путем “подкармливания” их разными цитокинами ( TGF-β, IL-1α/β, IL-6, CXCL12, FGF, EGF, TNF-α), а также - рядом других цитокинов - угнетения тех иммунных клеток, кто осмелится “напасть” на клетки опухоли. 

Не говоря уже о том, что CAF выполняют, в некоторой степени, еще и трофическую функцию, поставляя опухолевым клеткам биомолекулы (глюкозу, аминокислоты), используемые клетками для своей жизнедеятельности. 

Да и сами клетки опухоли не очень то похожи на нормальные и лишь отдаленно напоминают эпителиальные. Как уже было сказано выше, уже на самых ранних этапах (по мнению некоторых авторов - до появления макроскопически детектируемой опухоли)  в опухоли прослеживается активная экспрессия факторов транскрипции, реализующих программу эпителиально - мезенхимального перехода:

Не в последнюю очередь экспрессия этих факторов является KRAS - опосредованной (через кросс - линк KRAS-PI3k-AKT - B - catenin). Как мы помним, ЭМП - одна из ключевых биохимических основ метастазирования. 

Само образование стромальной реакции также поддерживается воспалением, которое достаточно часто прослеживается в поджелудочной железе у пациентов, столкнувшихся с данным заболеванием (по некоторым данным, хронический панкреатит - один из значимых факторов риска появления рака поджелудочной железы - OR 28.14, 95% CI: 14.86-53.31). 

Иммунорезистентность.  Пару слов следует добавить о том, почему рак поджелудочной железы неуязвим (в большинстве случаев) к атакам со стороны иммунной системы.

– гипоксия; почему - см. тут 

– секреция CAF-ами противовоспалительных цитокинов, например CXCL12, способствующего “отбору” М2 - популяции перитуморальных макрофагов (демонстрирующих иммуносупрессивное поведение и также, всеми силами и цитокинами, способствующие прогрессированию опухоли, подробнее в обзоре). 

Прибавьте к этому невысокую мутационную нагрузку, редкую встречаемость PD -L1 экспрессии и микросателлитной нестабильности в подавляющем большинстве опухолевых клеток…у меня вообще мало уверенности в том, что у иммунотерапии в этой локализации есть какое - то будущее

Подводя итоги

Я не охватил даже одну пятую того, что известно сегодня про молекулярную биологию рака поджелудочной железы про эпигенетику (а уже вышло 15 страниц А4). Можно было бы еще, но честно - я за#бался.

Но, даже приведенный пласт информации лично у меня создает весьма целостное впечатление в голове о том, что обусловливает агрессивную биологию рака поджелудочной железы и вызывает лишь один вопрос: как, при всем при этом, часть пациентов умудряется ответить на химиотерапию?

Резюме (кому лень читать)

• В отношении большинства случаев РПЖ можно выделить четыре ключевых поломки:

– мутация гена KRAS

– поломка p53

– поломка CDKN2A и утрата р16

– поломка SMAD4 и неканоническая активация TGF- beta

• Отличительные черты РПЖ:

– реализация программы эпителиально - мезенхимального перехода и тенденция к диссеминации опухолевых клеток на самых ранних этапах возникновения заболевания

– десмопластическая строма, создающая предпосылки для скудного сосудистого русла (слабая доступность цитостатикам и эффекторным клеткам иммунной системы) гипоксии, иммунорезистентности

– невысокая иммуногенность опухоли - за счет секреции иммуносупрессивных хемокинов/цитокинов, преобладания в строме клеток (особенно CAF) с протуморогенными  и иммуносупрессивными политическими воззрениями; гипоксии; низкой мутационной нагрузки; 

О более редких нюансах - BRCA позитивные кейсы, KRAS - негативные случаи и успешная реализация таргетной терапии при РПЖ - в другой раз