Онкология


ПЕРСОНИФИЦИРОВАННАЯ ТАРГЕТНАЯ ТЕРАПИЯ РАКА И РАКОВЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ

в 1997 году Доминик Бонне (London Research Institute) и Джон Дик (Toronto General Research Institute) продемонстрировали, что единичные лейкемические стволовые клетки, взятые у пациентов с острой миелоидной лейкемией, при трансплантации мышам дают начало полному спектру клеток с различными злокачественными фенотипами, наблюдаемыми при этом заболевании у человека. На сегодняшний день РСК описаны для абсолютного большинства форм онкологических заболеваний, и с этими клетками связывают все основные клинические проблемы в онкологии.

По мере развития (и в особенности под воздействием различных средств терапии) в первичной опухоли происходит генерация «вторичных» РСК из терминально или частично дифференцированных клеток. ЭТИ РАКОВЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ И УЧАСТВУЮТ В МЕТАСТАЗИРОВАНИИ. В некоторых работах указывается на то, что «вторичные» РСК отличаются по ряду фенотипических особенностей от «первичных» инициирующих РСК. Все новые высокоэффективные противоопухолевые лекарственные препараты, в отличие от классической цитотоксической химиотерапии, имеют таргетную (от англ. target — цель) природу. То есть они специфически «нацелены» на строго определённые белковые молекулы, которые, как ранее было установлено, играют важную роль в функционировании опухолевых клеток. Фенотипическая же гетерогенность (разнородность) опухолевых клеток приводит к тому, что определённые белки-мишени экспрессируются не во всех клетках опухоли. Соответственно та часть клеток, где эти белки не экспрессируются, останется нетронутой противоопухолевым препаратом.

Современные препараты годятся не для всех пациентов, в связи с чем персонифицированный подход, при котором лечение подбирается в зависимости от молекулярно-генетических особенностей конкретного пациента, становится новым трендом в медицине. В контексте же опухолевой гетерогенности, «персонифицированность» должна теперь сводиться не к отдельно взятому пациенту, а к отдельной клетке (single-cell medicine).

Важная особенность раковых стволовых клеток — их чрезвычайная устойчивость ко всем известным видам лечения. Какой бы вид противоопухолевой терапии ни применялся (радио-, химио-, иммунотерапия, таргетная), РСК будут погибать последними, когда все дифференцированные раковые клетки уже успешно побеждены.

Известно несколько механизмов терапевтической устойчивости РСК. Во-первых, РСК характеризуются повышенной экспрессией транспортных белков семейства ABC (ATP-binding cassette). В РСК эти белки экспрессируются на особенно высоком уровне и отвечают за выведение из них различных химиотерапевтических препаратов.

Во-вторых, РСК, как никакие другие клетки, отличаются обилием фермента альдегид-дегидрогеназы (ALDH). В норме функция этого белка — окисление токсичных для организма альдегидов до карбоновых кислот. В РСК же он отвечает за инактивацию многих химиотерапевтических препаратов.

В-третьих, РСК отличаются экстремальной устойчивостью к апоптозу — особой молекулярной программе запуска «самоубийства» клетки в ответ на различные повреждающие воздействия. В раковых стволовых клетках эта программа практически заглушена. Именно поэтому после, например, тяжёлого ионизирующего облучения РСК не погибают. Вместо этого они активизируют восстановление повреждений ДНК и через какое-то время вновь приобретают способность к делению. Но поскольку повреждения ДНК «залатываются» экстренно, этот процесс сопровождается новыми мутациями и РСК становятся ещё злокачественнее. Более того, как было показано совсем недавно, даже в тех случаях, когда удаётся добиться апоптоза РСК, эти клетки, при определённых условиях, способны к обратной «самосборке» после их разрушения с полным восстановлением функций и усилением злокачественности.

Это основные, но далеко не все механизмы устойчивости РСК. В тех же случаях, когда системы резистентности РСК к терапии дают сбой, раковые стволовые клетки впадают в дормантность (состояние покоя), в которой они могут пребывать несколько десятилетий, после чего активируются и обусловливают скоротечный фатальный рецидив. Дормантные РСК отличаются очень низким уровнем метаболизма, экстремальной устойчивостью к повреждающим воздействиям и практически не экспрессируют поверхностные белки, которые могли бы послужить мишенями для создания таргетных препаратов. На сегодняшний день дормантные РСК представляют собой наибольшую трудность для лечения.

Концепция РСК сразу же стала основой инновационной стратегии уничтожения РСК в опухоли и уже даже отмечены первые успехи в этом новом направлении противоопухолевой терапии (Табл.). Демонстрируя возможности уничтожения РСК ученые пришли в печальному выводу, что РСК способна выжить даже в самых тяжелых и крайне неблагоприятных условиях.

На каждую новую агрессию РСК и ОК реагируют формированием лекарственной резистентности. Под этим термином понимается очень высокая устойчивость ОК и РСК к ее уничтожению лекарственными химиопрепаратами.

ПРОТЕОМ-ОСНОВАННАЯ ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННАЯ ЦИТОРЕГУЛЯТОРНАЯ ИММУНОТЕРАПИЯ

У здорового человека в норме существует до 500 тысяч раковых клеток, у больного с предраком их до 1 миллиарда, а у больного с раком их больше 1 миллиарда (А. И. Арчаков с соавт., 2010). Поэтому даже у здорового человека «по определению» и в ограниченном количестве есть РСК, но они находятся под жестким регуляторным контролем естественных противоопухолевых систем организма человека. Проблема рака, в этом аспекте, представляется отчасти как проблема потери контроля над физиологической популяцией раковых клеток, их неуправляемого роста и неконтролируемого увеличения количества РСК и их потомков ОК, способных к неограниченной пролиферации. При этом, неуправляемыми ОК и РСК становятся только для обычных рост-регулирующих механизмов организма, но остаются чувствительными к сверхсильным регуляторным воздействиям (S. Morisson, 2007). Современная парадигма лечения рака и злокачественных опухолей, применяемая в клинике звучит так: уничтожение клеток опухоли и РСК любым путем для полного излечения и выздоровления онкологического пациента.

Новая парадигма лечения рака и злокачественных опухолей: контроль допустимого количества, регуляция и компенсация функционального состояния опухолевых клеток (ОК) и РСК в организме в целях перевода острого смертельного онкопроцесса в хронический и не смертельный, повышения выживаемости, продолжительности и качества жизни онкологических пациентов. Новая парадигма основана на следующих принципах:

  • ПРИНЦИП РЕСТАВРАЦИИ
    Нельзя уничтожать ткань опухоли и близлежащие с ней ткани в пораженном органе, а необходимо ее реставрировать клеточными системами и биополимерными матриксами, разрушая информационную структуру опухолевой ткани;
  • ПРИНЦИП КОРРЕКТНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ
    управлять нужно не направленным транспортом лекарств или мутантными раковыми клетками и РСК, а только биологическими объектами, поддающимися управлению, т.е. здоровыми стволовыми и прогенеторными клетками пациента;
  • ПРИНЦИП ПЕРСОНИФИКАЦИИ
    индивидуализация лечения должна осуществляться с учетом транскриптомно — протеомных характеристик РСК опухолей и здоровых СК этого пациента
  • ПРИНЦИП КОМПЕНСАЦИИ
    Необходимо компенсировать нарушения метаболизма РСК и неустойчивость генома опухолевых клеток за счет декомпенсации информационной структуры протеома здоровых СК пациента, направленным воздействие на ключевые белки их протеома. При здоровом геноме терапевтическая СК будет восстанавливать равновесие своего гомеостаза (делиться, выбрасывать излишние белки, вытягивать белки из клеток микроокружения), т.е. компенсироваться и оказывать требуемое таргетное терапевтическое регуляторное воздействие на РСК и опухолевые клетки.

Целью циторегуляторной терапии является осуществление управляющего эпигенетического регуляторного воздействия на протеом РСК для формирования декомпенсации устойчивости ее генома и транскриптома и запуска её саногенетических управляющих механизмов генома. Есть другой путь, наоборот, достичь компенсации и устойчивости измененного мутантного генома ОК различной степени дифференцировки. Существует, соответственно, два пути регуляторного воздействия на РСК и ОК. Первое – это мощное сверхсильное управляющее воздействие на протеом данной клетки, обеспечивающее информационное воздействие на геном ОК или РКС через изменение их метаболиза и внутриклеточного сигналинга РСК. Второй путь — поиск «слабого места» в информационной структуре ОК или РСК, воздействие на которое позволит обычным сигнальным путем добиться стабилизации метаболизма и компенсации устойчивости генома ОК или декомпенсации устойчивости его генома в РСК.

ЦЕЛЬ: не дать болезни (дисциркуляции) распространиться на весь организм и запустить управляемые процессы сердечно-сосудистой недостаточности в других органах и системах, развития дыхательной, полиорганной недостаточности, полигландулярной недостаточности и т.д.. Аналогично мы рассматриваем циторегуляторный подход в мутантной РКС и ОК – мы не собираемся устранить органические дефекты мутаций в ДНК, РНК и белках в РСК: они уже есть и их нельзя убрать «по определению», так как клетка подверглась мутациям и анеуплоидиям вследствие воздействия на её геном различных канцерогенов. Соматической неопластической РСК и ОК нужна помощь и мы ставим задачу компенсировать геном ОК или декомпенсировать метаболизм и устойчивость генома РСК путем направленного воздействия на её транскриптом или воздействие на экспрессию ее генов.

Протеом – это глобальная информационная структура клетки, материализованная в форме нормализованной сигнальной интенсивности (НСИ) ее белков и включающая все информационные составляющие ее компартментов, а также специализированных и эффекторных функций». Поэтому для разработки и создания персонифицированного противоопухолевого препарата был выбран уникальный информационный материал — «протеом» соматической клетки, возможности использования которого можно изучить в монографии А.С. Брюховецкого: «Клиническая онкопротеомика: протеом-основанная персонифицированная противоопухолвеая клеточная терапия» М.,2013.- Изд. Полиграф Плюс.-404 с. По протеому можно идентифицировать неопластический кариотип и злокачественный или доброкачественный фенотип опухолевой клетки и показать его гистологическую и иммунохимическую специфичность. С другой стороны динамичность протеома здоровой соматической клетки очень конкретна и отражает основные этапы ее судьбы. Временные изменения профиля протеома здоровой соматической клетки характеризуют фазу ее клеточного цикла, стадию дифференцировки, функционального состояния и динамических эффекторных тенденций (пролиферация, апотоз, миграция, ангиогенез и т.д.) и главное – он отражает текущее состояние белков в даннный момент времени? Которое полностью коррелирует с ее транскриптомом. Другими словами «протеом» здоровой соматической клетки очень жестко привязан к ее морфологии и функциональному состоянию и имеет специфичное профилирование на уровне «транскриптома». У каждого протеомного профиля здоровой соматической клетки имеется запрограммированный в геноме транскриптом, возникающий в процессе запрограммированной экспрессии генов и формировании внутриклеточного сигналинга. То есть определенные изменения протеома здоровой клетки сопровождается очень стабильными и генетически детерминированными белковыми профилями экспрессирующих генов (траснкриптомным профилированием). Эта особенность принципиального отличия генома, транскриптома и протеома РСК и опухолевой клетки от подобных информационных показателей здоровой клетки и не позволяет опираться на транскриптом ОК и РСК при разработке персонифицированной противоопухолевой терапии. Каждый раз при исследовании транскриптома ОК и РСК результаты микроматричного анализа будут существенно различаться. Таким образом, обобщая вышеизложенное можно утверждать, что наиболее стабильным информационным параметром здоровой соматической клетки является геном и его «транскриптом», манифестирующий профилем нормализованной сигнальной интенсивности белков характеризующих экспрессию генов, полученный при микроматричном анализе или ПЦР – РВ РНК или ДНК ядра соматической клетки, а при неопластической опухолевой патологии наиболее стабильным информационным параметром соматической клетки является «протеом» регистрируемый в виде нормализованной сигнальной интенсивности (НСИ) всех структурных белков (ядра, цитоплазмы, органелл, мембраны, цитосклета и т.д.) клеток, полученных масс-спектрометрическим анализом лизатов всей клеточной массы изучаемых объектов.

Во время первичной консультации решается вопрос о возможности участия в экспериментальных научно-исследовательских программа, а также возможности получения высокотехнологичной помощи после заблаговременно проведенного предварительного консилиума специалистов клиники.

ПРОТЕОМ-ОСНОВАННАЯ ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННАЯ
ИММУНОТЕРАПИЯ ГЛИОБЛАСТОМ

ПРОТЕОМ-ОСНОВАННАЯ ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННАЯ ИММУНОТЕРАПИЯ
МЕТАСТАЗОВ РАКА ЛЕГКОГО В ГОЛОВНОЙ МОЗГ

ПРОТЕОМ-ОСНОВАННАЯ ПЕРСОНАЛИЗИРОВАННАЯ ИММУНОТЕРАПИЯ
ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА