Роль стволовых клеток при раке яичников

Современные достижения медицины значительно изменили представление о роли стволовых клеток в лечебном процессе. Данные исследования затронули и онкологические заболевания. В настоящее время изучены следующие типы стволовых клеток: содержащиеся в тканях взрослого организма (эмбриональные, фетальные, зрелые) и опухолевые. В наши дни модель канцерогенеза, связанная со стволовыми клетками опухолей, привлекает все большее внимание. В классической стохастической модели все неопластические клетки обладают туморогенным потенциалом. В противоположность этому концепция стволовых клеток опухолей предполагает, что только небольшое количество злокачественных клеток (около 1%) является туморогенным.Поэтому разработка методов воздействия, направленных на данные клетки, может дать наилучший результат терапии рака.

Изучение стволовых клеток открывает новые перспективы для лечения и даже, возможно, полного излечения заболеваний человека, которые в настоящее время считаются бесперспективными. Существующие методы химиотерапии устраняют большую часть опухоли, чув­ствительной к выбранному противоопухолевому агенту, но оставляют ядро в виде стволовых клеток рака, которые обладают высокой способностью к восстановлению и развитию. Идентификация стволовых клеток и является новым шагом в развитии терапевтических методов лечения онкологической патологии.

Наиболее перспективной в данном плане является таргетная терапия, нацеленная на стволовые недифференцированные и злокачественные клетки, которые играют ключевую роль в возникновении опухоли и прогрессировании заболевания. Другим направлением в терапии стволовыми клетками является заместительная клеточная терапия и тканевой инжиниринг в регенеративной медицине, в основе которых лежит выделение редкой подгруппы зрелых стволовых клеток, находящихся в большинстве тканей и органов человека, что является источником стволовых клеток и клеток-предшественников.

Стволовые опухолевые клетки могут возникать в результате мутаций в недифференцированных стволовых клетках, клетках-предшественниках и зрелых клетках (рис. 1). Стволовые клетки опухолей имеют собственное микроокружение или структуру под названием «ниша» внутри ткани. Функции подобных клеток, включая способность к самоподдержанию, дифференцировке, адгезии, делению и выживанию, контролируются, поддерживаются и стимулируются внеклеточными сигналами со стороны «ниши» и внутренней генетической программой самой стволовой клетки. Изменения «ниши» в результате инфекции, воспаления, повреждения ткани, действия химических агентов или радиации могут активировать пролиферацию стволовых клеток, инициируя опухолевый процесс. Механизмы резистентности стволовых клеток опухолей включают высокий уровень экспрессии транспортных молекул, которые выводят терапевтические агенты. Преодоление этой имеющейся и приобретенной резистентности представляет собой актуальную проблему в лечении наиболее агрессивных метастатических опухолей.

Важнейшей задачей является изучение механизмов, при помощи которых стволовой клетке удается избежать воздействия терапевтических агентов, а также разработка направленных методов терапии, включающих в себя молекулярное таргетирование определенных онкогенных сигнальных элементов, активирующихся в стволовых клетках опухоли во время прогрессирования заболевания, т.е. идентификация новых маркеров. Все это поможет блокировать процессы, обеспечивающие жизнедеятельность стволовых клеток опухолей, и прервать пути взаимодействия между ними и их окружением.

Стволовые клетки рака играют немаловажную роль в агрессивности течения онкологического процесса, развитии метастазов и резистентности к проводимой терапии при раке яичников. Важным направлением исследований в настоящее время является идентификация маркеров стволовых клеток при раке яичников. Рак яичников (РЯ) занимает седьмое место в структуре общей онкологической заболеваемости и третье место среди гинекологической онкопатологии после рака тела и шейки матки. В начальной стадии 5-летняя выживаемость при РЯ достигает 45% и снижается до 30% и менее при более поздних стадиях.

Яичники содержат 3 типа клеток: репродуктивные, стромальные и эпителиальные, которые являются источником роста для репродуктивных, стромальных и эпителиальных опухолей яичника соответственно. Эпителиальные опухоли яичников (ЭОИ) являются наиболее распространенными и составляют около 90% от всех типов РЯ. ЭОИ развиваются из сравнительно полипатентных клеток целомического эпителия или «модифицированного мезотелия». Эти клетки происходят из примитивной мезодермы и могут подвергаться метаплазии. Приблизительно 10—20% всех эпителиальных новообразований являются пограничными или низкозлокачественными опухолями и характеризуются высокой степенью клеточной пролиферации при отсутствии стромальной инвазии. Среди инвазивных ЭОЯ около 55—60% серозные, 15% эндометриоидные, 5—10% светлоклеточные, а менее 5% являются муцинозными (табл.1).

Различные гистологические подтипы РЯ имеют определяемые множественные ранние генетические нарушения. В табл. показаны различные гистологические подтипы РЯ и связанные с ними специфические мутации. Мутации могут быть одним из важнейших факторов, вносящих вклад в возникновение стволовых клеток РЯ. Многие из гистологических подтипов схожи с эпителиальным компонентом нижних отделов генитального тракта, включая папиллярные серозные опухоли, которые напоминают гландулярный эпителий, выстилающий фаллопиевы трубы. Муцинозные опухоли, с другой стороны, включают клетки, похожие на эндоцервикальные, а эндометриоидные опухоли содержат клетки, напоминающие эндометрий.

Недавние исследования указывают на то, что опухолевые клеточные линии РЯ имеют «побочные» популяции клеток. Они были описаны как стволовые клетки рака из-за их характеристик, напоминающих стволовые клетки, способные дифференцироваться в опухолевые клетки с различным гистологическим строением. Эти предполагаемые стволовые клетки рака отражают различные гистологические подтипы, наблюдающиеся при РЯ.

Они также могут создавать модель опухолевых метастазов, в которую эти клетки способны колонизироваться, развиваться и дифференцироваться в различные фенотипы, подобные первичным новообразованиям. В такой модели как первичные опухоли, так и метастазы будут иметь схожие генетические качества и характеристики экспрессии, потому что обе группы предположительно возникли из одной и той же линии стволовых злокачест­венных клеток.

Стволовые клетки РЯ подобно соматическим стволовым клеткам демонстрируют способность к безграничному самообновлению и пролиферации. В комплексе мультипатентные опухолевые стволовые клетки могут отвечать за гистологическую гетерогенность, часто обнаруживаемую в опухолях. Можно ожидать, что соматические стволовые клетки яичников будут делиться ассиметрично, создавая как дочерние клетки, которые проследуют к конечной дифференциации, так и недифференцированные копии, способные к самообновлению.

Последние исследования показывают, что так называемые стволовые опухолевые клетки яичников со способностью к сильной пролиферации, самообновлению и имеющие потенциал к созданию множественных дочерних линий могут отвечать за развитие опухоли и  дифференциацию более зрелых эпителиальных клеток яичника, вносящих вклад в туморогенез.

Гипотеза о стволовых клетках опухолей состоит в том, что они являются небольшой группой самообновляющихся опухолевых клеток, которые обеспечивают рост опухоли и остаются у пациента после завершения противоопухолевой терапии. Эта гипотеза предсказывает, что эффективное уничтожение опухоли требует создания агентов, направленно действующих на стволовые клетки опухоли, не затрагивая нормальные клетки.

Экспериментальные данные заставляют предполагать, что стволовые клетки РЯ сравнительно устойчивы к стандарт­ным химиотерапевтическим препаратам. Проводимое лечение часто вызывает тяжелую токсичность из-за общего воздействия на все быстро делящиеся клетки организма.

В одном из исследований были выделены клетки из 80 образцов перитонеальной жидкости и солидных опухолей. Стволовые клетки рака были идентифицированы с помощью традиционных маркеров, включающих CD44 и MyD88, а также благодаря тому, что они продемонстрировали значительную способность к восстановлению и обновлению. В дополнение к этому была клонирована и создана клеточная линия CD44+. Клетки в данной культуре формируют опухоли в 100% случаев. В составе данной опухоли 10% клеток были CD44+ и 90% — CD44-. Выделяя CD44+ и CD44- стволовые клетки для анализа, исследователи обнаружили, что CD44+ клетки были высокорезистивны к стандартной химиотерапии (паклитаксел, карбоплатин), проводимой при раке яичников, в то время как CD44- клетки были чувствительны к химиотерапии.

Определение целей для более специфичной противоопухолевой терапии с использованием таких технологий, как генетические чипы, способны открыть специфичные маркеры транскрипции, которые являются характеристикой активирующихся патогенетичесих путей самообновления.

Появляющиеся данные заставляют предполагать, что эти патогенетические пути также отвечают за формирование и рост в самообновляющихся взрослых тканях с помощью регуляции популяции стволовых клеток. Таким образом, фармакологическое подавление этих патогенетических путей может в худшем варианте привести к тяжелой токсичности из-за нарушения развития нормальных стволовых клеток. Дальнейшие исследования будут необходимы для ответа на вопрос, требуется ли непрерывная активация патогенетических путей в нормальных и опухолевых тканях. Предполагается, что появление признаков злокачественности определяется во всех типах тканей нарушением регуляции общей группы генов, которые контролируют рост, влияя на деление клеток, апоптоз, инвазивность и ангиогенез. Подтверждением данной гипотезы служит тот факт, что существует много различных типов нормальных человеческих клеток, которые могут стать туморогенными под влиянием экспрессии определенной группы вирусных или клеточных белков. Терапевтические агенты для лечения данных типов опухолей могут быть нацелены не только на компоненты самовозобновляющихся патогенетических механизмов, но также на критические транскрипционные мишени этих механизмов или на белки, которые взаимодействуют с ними для нарушения регуляции роста.

Необходимо достичь того, чтобы препараты, направленные на опухолевые стволовые клетки, избирательно действовали только на злокачественные и не поражали бы нормальные стволовые клетки. Это в свою очередь потребует определения мишеней для терапии, которые являлись бы уникальными только для стволовых клеток рака. Решение данной задачи должно основываться на более глубоком понимании биологии как нормальных стволовых клеток, так и стволовых клеток опухоли. Определение стволовых клеток при РЯ создаст предпосылки для решающего шага в разработке новых терапевтических стратегий лечения РЯ. Более того, изучение подобных опухолевых клеток-предшественников или стволовых клеток в устойчивых к стандартной химиотерапии (цисплатин, паклитаксел и др.) формах РЯ, вероятно, приведет к лучшему пониманию событий, стоящих в истоке развития данного заболевания, в дополнение к созданию новых лекарственных препаратов, нацеленных на клетки, напрямую влияющих на подобную устойчивость.

Несмотря на то, что предварительные исследования по определению и выделению стволовых клеток при РЯ позволили достичь значимых результатов в понимании биологических основ этого тяжелого заболевания, терапевтическая значимость данных открытий еще в полной мере не реализована. Дальнейшие исследования, характеризующие стволовые клетки в более широких подгруппах пациентов с соответствующей корреляцией со стадией заболевания на момент постановки диагноза, с ответом на лечение и в конечном итоге — с выживаемостью, необходимы, чтобы сделать следующий шаг в разработке методов терапии, направленной на эти специализированные клетки. Для того, чтобы достичь устойчивого ответа и превратить РЯ в излечимое заболевание, очевидно, будет необходима терапия, которая станет специфической для пациента и для стволовых клеток рака.