miRNAs регулируют нормальные процессы роста и развития, а также патогенетические процессы, ассоциированные с раком, а анализ их паттерна экспрессии оказался эффективным для стратификации опухолей человека (Lu et al. 2005; Volinia et al. 2006). исследования профилей экспрессии опухолей простаты человека и ксенотрансплантатов показало, что паттерны экспрессии miRNAs позволяют различать между вялыми и агрессивными опухолями (Porkka et al. 2007; Ambs et al. 2008; Ozen et al. 2008; Coppola et al. 2009; DeVere White et al. 2009), а специфические miRNAs участвуют в появлении раков простаты. резистентных к кастрации (Shi et al. 2007; Sun et al. 2009). В согласии с этими находками, ключевые ферментативные компоненты синтеза и процессинга miRNA, такие как Dicer, активируются во время прогрессирования рака простаты (Chiosea et al. 2006; Ambs et al. 2008; Poliseno et al. 2010a), поскольку функциональный анализ мышей с условной делецией
подтвердил роль miRNAs для пролиферации эпителия в простате (Zhang et al. 2010). Более того, miRNAs выполняют специфические роли в регуляции критических генов мишеней, т.к. кластер miR-106b-25 негативно регулирует экспрессию
(Poliseno et al. 2010a), поскольку геномная потеря
ведет к активации EZH2 при прогрессировании рака простаты (Varambally et al. 2008). Кроме того, функциональный анализ кластера
в регуляции экспрессии CCND1, WNT3A и BCL2 в раке простаты представил пример потенциального терапевтического успеха от восстановления экспрессии miRNAs (Bonci et al. 2008), тогда как детекция miRNAs в плазме человека стала рассматриваться как платформа для детекции по крови рака человека (Mitchell et al. 2008). Безусловно, недавнее исследование показало, что экспрессируемый псевдоген
при раке простаты за счет конкурентного связывания miRNA (Poliseno et al. 2010b), демонстрируя новый механизм для регуляции экспрессии генов в опухолях человека
AR является ядерным рецептором гормона, чья передача сигналов играет ключевую роль как для нормального развития простаты, так и рака простаты. Наиболее обильным андрогеном является тестостерон, которые синтезируется тестисами и превращается в более активный метаболит dihydrotestosterone в ткани простаты благодаря активности 5a-reductase. Кроме того, надпочечники синтезируют минорные андрогеновые виды, включая androstenedione и dehydroepiandrosterone (DHEA), которые могут превратиться в тестостерон. У пациентов терапия по удалению андрогена осуществляется применением аналогов gonadotropin-releasing гормона и/или с помощью хирургической кастрации (orchiectomy), часто в комбинации с анти-андрогенами, такими как flutamide или bicalutamide.
Вследствие устранения андрогенов зависимость от андрогена ткани простаты проявляется быстрыми клеточным апоптозом и инволюцией до регрессирующего состояния (Fig. 3). В культуре, однако андроген-зависимые линии клеток простаты прекращают пролиферацию, когда андроген устраняется, но не подвергаются апоптозу (Watson et al. 2005; Gao et al. 2006a). Напротив в экспериментах по восстановлению ткани та же самая линия клеток простаты обнаруживает апоптоз вследствие депривации андрогена, указывая тем самым, что апоптическая реакция индуцируется стромальной тканью (Gao et al. 2006a). Эти находки согласуются с более ранними экспериментами во восстановлению ткани, которые анализировали рекомбинацию AR-нулевого мутантного эпителия со стромой дикого типа (Kurita et al. 2001). Т.о., зависимость от андрогена эпителия простаты in vivo нуждается в паракринной активности стромальных AR, подобно потребности в мезенхимных AR при эпителиально-мезенхимных взаимодействиях во время раннего органогенеза простаты (Shen and Abate-Shen 2007). Согласуется с этим заключением и то, что условная делеция AR и в эпителии и в строме у TRAMP мышей ведет к мелким опухолям с пониженной пролиферацией по сравнению с теми, что формируются после делеции AR, специфичной для эпителия (Niu et al. 2008b).
В эпителии нормальной простаты AR супрессируют пролиферацию клеток, поскольку probasin-Cre-обусловленная условная делеция AR ведет к усилению пролиферации, сопровождаемой снижением экспрессии маркеров дифференцировки (Wu et al. 2007). При раке простаты, однако, AR супрессирует пролиферацию базальных клеток, поддерживает жизнеспособность просветных клеток и способствует метастазированию, как показал анализ условной делеции AR в контексте модели TRAMP (Niu et al. 2008a). Этот сложный фенотип потери функции контрастирует с более прямыми исследованиями избыточности функции, т.к. трансгенные мыши, избыточно экспрессирующие дикого типа AR под контролем промотора probasin, дают PIN (Stanbrough et al. 2001), тогда как избыточная экспрессия AR missense мутации приводит к раку простаты (Han et al. 2005). Итак, очевидно, что AR скорее всего играет разные специфичные для типов клеток роли как в нормальных, так и раковых клетках, которые модулируются с помощью взаимодействий с др. ключевыми регуляторами судьбы эпителия простаты. Напр.,
Nkx3.1 негативно регулирует транскрипцию AR и сигнальную активность (Lei et al. 2006), тогда как геномный анализ AR enhancer-связывающих сайтов выявляет, скорее всего, взаимодействия с Nkx3.1 и FoxA1, др. ключевым транскрипционным регулятором дифференцировки эпителия простаты (Gao et al. 2005; He et al. 2010).
Retention of AR signaling in castration resistance
Даже когда рак простаты прогрессирует до резистентности к кастрации, активация и передача сигналов AR остаются устойчивыми за счет разнообразных механизмов (Fig. 3; Taplin and Balk 2004; Attard et al. 2009a; Bonkhoff and Berges 2010). Заметим, что опухоли, резистентные к кастрации, экспрессируют AR, также как и гены мишени для AR, такие как PSA, указывая, что активность пути не изменена (Gregory et al. 1998). Эти находки были более строго подтверждены ключевыми экспериментами, показавшими, что ксенотрансплантаты, которые были отобраны по резистентности к кастрации, прежде всего отличны от своих родительских андроген-зависимых линий в отношении уровней экспрессии AR (Chen et al. 2004). Т.о., передача сигналов андрогена переключается с паракринного механизма с участием стромы в андроген-зависимых клетках на аутокринный механизм резистентности к кастрации (Gao et al. 2001).
Несколько молекулярных механизмов описано в отношении способности AR сохранять сигнальную активность при раке простаты. резистентного к кастрации. Эти механизмы включают амплификацию количества копий гена AR приблизительно на треть в резистентных к кастрации карциномах (Visakorpi et al. 1995; Koivisto et al. 1997; Linja et al. 2001). Др. 10%-30% опухолей обладают мутациями избыточности функции AR, которые могут обусловливать повышенную стабильность белка, более высокую чувствительность к андрогенам, новые реакции на др. стероидные гормоны, активность, независимую от лигандов, или повышенное рекрутирование AR ко-активаторных белков (Taplin et al. 1995, 2003; Zhao et al. 2000; Robzyk et al. 2007; Brooke et al. 2008; Steinkamp et al. 2009). Кроме того, недавние исследования показали, что экспрессия альтернативных сплайс-изоформ, кодирующих постоянно активные варианты AR, также происходит при резистентном к кастрации раке (Dehm et al. 2008; Guo et al. 2009; Hu et al. 2009). Наконец, необычный механизм усиления сигнальной активности AR это эндогенная экспрессия энзимов. синтезирующих андроген опухолевой тканью, который может приводить к de novo синтезу андрогена или превращению более слабых надпочечниковых андрогенов в тестостерон и dihydrotestosterone (Titus et al. 2005; Stanbrough et al. 2006; Locke et al. 2008; Montgomery et al. 2008).
Независимая от лиганда активация AR может также осуществляться посредством активации сигнальных путей фактора роста. Интересно, что активация пути PI3K посредством делеции Pten , по-видимому, особенно эффективна, т.к. PIN повреждения у двойных мутантов Nkx3.1;Pten мвши обнаруживают резистентность к кастрации еще до образования карциномы (Gao et al. 2006b). Более того, анализ андроген-зависимых клеточных линий в экспериментах по воссозданию ткани, показал, что резистентность к кастрации может быть индуцирована активацией пути PI3K и синергично усиливается с помощью активации передачи сигналов MAPK, но остается зависимой от функции AR (Gao et al. 2006a; Jiao et al. 2007). На молекулярном уровне передача сигналов ростового фактора может усиливать транскрипционную активность AR за счет увеличения фосфорилирования тирозина или вообще за счёт повышенной ubiquitination AR (Guo et al. 2006; Xu et al. 2009).
Наконец, резистентность к кастрации может быть усилена за счет повышенной воспалительной реакции. Напр., продукция interleukin-1β с помощью инфильтрующихся макрофагов может приводить к дерепрессии AR корепрессорного комплекса в клетках опухоли простаты, тем самым превращая AR антагонистов в агонисты (Zhu et al. 2006). Кроме того, продукция воспалительных цитокоинов с помощью B лимфоцитов может приводить к транслокации в ядро IKKα и резистентности к кастрации клеток опухолей простаты мыши и аллотрансплантатов (Luo et al. 2007). Более того, анализ TRAMP мышей и клеточных линий показал, что ядерная IKKα может усиливать метастазирование рака простаты путем подавления Maspin (Luo et al. 2007). Следовательно, появление резистентности к кастрации и метастазирование могут быть координировано сцеплены на молекулярном уровне посредством взаимодействий с опухолевыми микроусловиями.
В целом эти находки подтверждают, что гены мишени для AR и регуляторные сети д. быть одинаковы у андроген-зависимых и резистентных к кастрации раков простаты. Это заключение подтверждается профилированием экспрессии опухолей с и без стимулятора (neoadjuvant) устранения андрогена перед радикальным удалением простаты, которое демонстрирует, что резистентные к кастрации опухоли обнаруживают активацию AR, энзимов. синтезирующих андроген, и известных генов мишеней для AR (Holzbeierlein et al. 2004). Однако недавние исследования по иммунопреципитации геномного хроматина показали, что активность AR в резистентных к кастрации раках простаты не идентична таковой, обнаруживаемой для AR в андроген-зависимых клетках. В частности существуют достоверные отклонения геномных AR-связывающих мишеней и ассоциированных меток эпигенетического хроматина в линиях клеток рака простаты, резистентного к кастарции, приводящие в результате к активации генов клеточного цикла, ассоциированных с M-фазой (Q Wang et al. 2009). Эти находки показывают, что AR-взаимодействующие белки и/или гистон-модифицирующие энзимы могут играть ровль в обеспечении резистентности к кастрации.
Пока неясно, когда обычно возникает резистентность к кастрации в опухолях простаты. Стандартная модель "адаптации" предполагает, что клетки, резистентные к кастрации, втозникают благодаря генетической/эпиогенетической конверсии ранее андроген-зависимых клеток во время условий устранения андрогенов, поскольку альтернативная модель "клонального отбора" предполагает, что появление устойчивости к кастрации отражает пролиферацию ранее молчащей популяции редких устойчивых к кастрации клеток внутри чувствительной к андрогену опухоли (Isaacs and Coffey 1981). Хотя первая модель превалирует во мнении, доказательства последней модели были получены в исследованиях начала появления резистентности к кастрации у мышей TRAMP (Gingrich et al. 1997), а также посредством анализа ограничивающих разжижений (dilution) и флюктуаций андроген-зависимых ксенотрансплантатов (Craft et al. 1999a). Кроме того, анализ локальных опухолей простаты человека подтверждает, что редкие мутации AR могут быть обнаружены до терапии по устранению андрогенов (Gaddipati et al. 1994; Tilley et al. 1996; Bergerat and Ceraline 2009). Более того, находка, что клетки, резистентные к кастрации, такие как CARNs (castration-resistant Nkx3.1-expressing cells) представляют собой клетки источник для рака простаты, также говорят в пользу модели клональной селекции (X Wang et al. 2009), согласно которой редкая популяция резистентных к кастрации клеток может соответствовать предполагаемым раковым стволовым клеткам. Т.о., хотя некоторые механизмы резистентности к кастрации могут представлять адаптивную реакцию на терапию по устранению андрогенов, но в большинстве случаев повышенная активность AR может быть отобрана ещё до лечения во время прогрессии рака простаты.
Prostate stem cells and tumor-initiating cells (TICs)
Localization of adult stem cells
Тканевые стволовые клетки могут быть определены как предшественники, которые мультипотентны, обладают способностью давать разного типа клетки интересующей ткани и способны к самообновлению при сохранении фенотипа стволовых клеток в потомстве следующих клеточных делений (Rossi et al. 2008). В случае простаты взрослых существование эпителиальных стволовых клеток определяется по способности взрослой простаты подвергаться повторным циклам существенной регрессии в ответ на депривацию андрогенов, сопровождаемых полной регенерацией после восстановления андрогенов. Следовательно, эпителий простаты должен содержать долговременный пул резидентных стволовых клеток, которые резистентны к кастрации (Isaacs 1985). Очевидно, что большинство просветных клеток являются андроген-зависимыми и подвергаются апоптозу вследствие кастрации, тогда как большинство базальных и нейроэндокринных клеток выживают и резистентны к кастрации (English et al. 1987; Evans and Chandler 1987).
Большинство исследований стволовых клеток эпителия простаты базируются на проточной цитометрии для очистки субнаборов эпителиальных клеток, базируясь на экспрессии поверхностных клеточных маркеров и на использовании их потенциала предшественников в культурах клеток или трансплантационных подходах (Lawson and Witte 2007; Kasper 2008). В частности субпопуляции базальных клеток простаты, изолированные с использованием маркеров клеточной поверхности обладают двойным потенциалом и самообновлением в культуре клеток, а также при воссоздании ткани (Richardson et al. 2004; Burger et al. 2005; Xin et al. 2005; Lawson et al. 2007; Goldstein et al. 2008). Напр., выделение популяции клеток Lin-Sca-1+CD49f+ ведет к 60-кратному обогащению стволовыми клетками (Lawson et al. 2007). Дальнейшее обогащение может быть достигнуто с использованием Trop2 маркера, который также делает возможной выделение обогащенной стволовыми клетками фракции Lin-CD49f+Trop2+ из эпителия простаты человека (Goldstein et al. 2008). В независимых исследованиях, α2β1 integrinhiCD133+ базальные клетки также соответствуют обогащенной стволовыми клетками фракции в эпителии простаты человека (Richardson et al. 2004). Наконец, одиночные Lin-Sca-1+CD133+CD44+CD117+ клетки, которые преимущественно базальные у мышей и исключительно базальные у человека, были описаны при восстановлении протоков простаты в почечных трансплантатах (Leong et al. 2008).
Напротив, др. данные подтверждают просветную локализацию стволовых клеток эпителия простаты, преимущественно в отношении регенерации простаты. В частности, анализ трансплантированной ткани от p63-нулевых мышей продемонстрировал образование и серию регрессии и регенераций ткани простаты в отсутствие базальных клеток (Kurita et al. 2004). Более того, недавнее исследование идентифицировало редкую просветную популяцию CARNs в регрессированном эпителии простаты, которая обладала свойствами стволовых клеток во время регенерации простаты (X Wang et al. 2009). В частности, in vivo маркирование генетических клонов показало, что CARNs обладают двойным потенциалом и долговременным само-обновлением во время регенерации простаты и также способны восстанавливать простатические протоки во время трансплантации одиночных клеток.
В настоящее время трудно установить потенциал перекрывания, а также клональные взаимоотношения различных кандидатов на роль стволовых клеток, которые идентифицированы, частично из-за различий в методологии и используемых методов (Fig. 4). Кроме того, индивидуальные клеточные поверхностные маркеры, могут не обладать специфичностью стволовых клеток и клеток предшественников, как это было предположено для CD133 (Shmelkov et al. 2008). Очевидно также, что существующие методы культивирования клеток осуществляются в условиях, которые направлены строго против роста просветных клеток (Peehl 2005), что ведет к существенному отклонению в направлении роста базальных клеток и дифференцировки базальных клеток в методах, таких как образование простатических сфер (prostasphere). Т.о., отсутствуют всеобъемлющие
in vivo подходы к исследованию свойств стволовых клеток в эпителии взрослой простаты.
Cell of origin
Тканевая локализация стволовых клеток эпителия простаты имеет большое значение для исследования предполагаемых типов клеток, являющихся источником рака простаты (Lawson and Witte 2007; Kasper 2008; Maitland and Collins 2008). Клеточный источник может быть определен как нормальные тканевые клетки, которые может быть онтогенетически трансформированы, чтобы давать рак; т.о., клеточный источник отражает клетку или тип клеток, которые обнаруживаются в нормальной нетрансформированной ткани. В принципе, рак может быть результатом трансформации редких стволовых клеток и/или может быть результатом трансформации более ограниченного типа клеток (таких как транзитные и амплифицирующиеся клетки) , а их "дедифференцировка" наделяет свойствами самообновления, характерными для стволовых клеток (Fig. 4). В самом деле, предположены различия в клеточных источниках в клональной иерархии стволовых клеток, которые представляют основу для разных опухолевых субтипов при раке груди (Visvader 2009).
Принимая во внимание просветный фенотип рака простаты человека, источник клеток д. соответствовать или просветным клеткам или базальным предшественникам, которые могут быстро дифференцироваться в просветное потомство вследствие онкогенной трансформации. Базальные клетки в качестве источника были предположены при анализе Pb-Cre4; Ptenflox/flox мышей, которые обнаруживают экспансию базальных клеток, также как и промежуточных клеток, коэкспрессирующих базальные и просветные маркеры в опухолях (S Wang et al. 2006). Сравнительно недавно сравнение популяций базальных и просветных клеток, изолированных с помощью проточной цитометрии из простаты мыши, показало, что базальные популяции легко трансформируются с помощью лентивирусной экспрессии ERG и AR в экспериментах по тканевой реконструкции, тогда как просветные клетки не трансформируются (Lawson et al. 2010). Важно, что аналогичный подход к реконструкции с использованием нормальных эпителиальных клеток, выделенных из простаты человека, показал, что трансформированные базальные клетки могут генерировать аденокарциномы простаты с просветными фенотипами (Goldstein et al. 2010).
Напротив, исследования PSA-Cre; Ptenflox/flox мышей подтвердили, что редкая просветная популяция Clu
+Tacstd2
+Sca-1
+ соответствует источнику клеток в этой модели (Korsten et al. 2009). В соответствии с этими находками детальный фенотипический анализ Probasin-Myc и Nkx3.1
-Myc трансгенных линий мышей также подтвердил, что PIN и рак простаты происходят из просветных клеток (Iwata et al. 2010). Особенно CARNs соответствуют просветным клеткам как источнику рака простаты в мышиных моделях, как это было показано с помощью целенаправленных делеций
Pten, приводящих к высокой степени PIN и инвазивным карциномам вследствие избыточности андрогена и регенерации простаты (X Wang et al. 2009). Дополнительные доказательства получены с помощью детального гистопатологического анализа экспрессии MYC в образцах высокой степени PIN, которые всё ещё содержали базальные клетки, которые обнаруживали, что позитивная регуляция MYC ассоциирована исключительно с просветными клетками и не обнаруживается у их базальных соседей (Gurel et al. 2008); сходные находки были также описаны в отношении укорочения теломер (Meeker et al. 2002). В пользу просветных клеток как источника свидетельствуют и недавние находки, что AR обеспечивает образование TMPRSS2-ERG слияние в клетках рака простаты человека (Lin et al. 2009; Mani et al. 2009; Haffner et al. 2010), подтверждая, что инициальные события происходят в AR-экспрессирующих просветных клетках. Т.о., базируясь на доступных доказательствах, рак простаты, в самом деле, возникает из разных типов клеток, но остается неясным, являются ли разные клетки источником, используемым для инициации рака простаты человека или они могут быть результатом разных молекулярных субтипов.
Identification of TICs
Модель раковых стволовых клеток предполагает, что популяции клеток внутри опухоли имеют иерархическую организацию, согласно которой популяция подобных стволовым клеток дает более дифференцированные производные, которые лишены опухоль инициирующей и/или самообновляющейся способности (Reya et al. 2001; Pardal et al. 2003; Wicha et al. 2006; Visvader and Lindeman 2008; Marotta and Polyak 2009; Rosen and Jordan 2009). Эта модель имеет строгое трансляционное и клиническое значение, поэтому она д., скорее всего, иметь несколько значений для лечения рака простаты. Во-первых, идентификация соотв. маркеров д. позволить осуществлять корреляцию статуса раковых стволовых клеток простаты в опухолях с гистопатологией и клиническими исходами и может также использовать их в качестве правильного заменителя для эффективного лечения рака. Во-вторых, целенаправленная на раковые стволовые клетки терапия д. стать лучшей по сравнению с обычной терапией, которая обычно нацелена на клеточную пролиферацию в основной массе опухоли, тогда как раковые стволовые клетки могут быть относительно резистентны из-за низкой скорости пролиферации. Наконец, оценка количества раковых стволовых клеток и молекулярных свойств циркулирующих опухолевых клеток может иметь прогностическую ценность для риска метастатической болезни, т.к. способность циркулирующих в крови опухолевых клеток генерировать вторичные метастазы, по-видимому, нуждается в самообновляющихся раковых стволовых клетках.
Модель раковых стволовых клеток согласуется с наблюдаемой фенотипической гетерогенностью, обнаруживаемой во многих опухолях, включая аденокарциному простаты. Напротив, стохастическая или модель клональной эволюции развития опухолей указывает на то, что фенотипическая гетерогенность опухолей обусловлена изменчивостью генетической и эпигенетической композиции опухолевых субпопуляций, но что эти субпопуляции не организованы иерархически, а обладают сходной опухоль-инициирующей способностью при соотв. условиях (Adams and Strasser 2008; Shackleton et al. 2009). Во многих экспериментальных контекстах раковые стволовые клетки идентифицируются в испытаниях TICs, с использованием ксенотрансплантации, чтобы изолировать раковые клетки, которые могут формировать опухоли после трансплантации, наиболее строго после трансплантации одиночной клетки. Однако неавняя работа поставила под вопрос интерпретацию таких исследований, поскольку технические усоврешенствования в ксенотрансплантациях могут давать урожай с существенным усилением эффективности, с более 25% меланомных клеток, обладающих опухоль-инициирующими свойствами (Quintana et al. 2008). Эти и др. исследования продолжают вызывать сомнения , напр., в существовании раковых стволовых клеток во многих солидных опухолях (Hill 2006; Shackleton et al. 2009).
Подходы с проточной цитометрией для очистки субнаборов эпителиальных клеток базируются на экспрессии маркеров клеточной поверхности были скомбинированы с исследованиями ксенотрансплантатов, чтобы идентифицировать предполагаемые TICs, выделенные из рака простаты модельных мышей, также как и из образцов рака простаты человека (Lawson and Witte 2007; Kasper 2008). В случае рака простаты мыши, Lin-Sca-1+CD49f+ клетки от PbCre4; Ptenflox/flox мышей, как было установлено, обладают опухоль-инициирующими свойствами в почечных трансплантатах и испытаниях по формированию сфер, подтверждая консервацию маркеров между нормальными стволовыми клетками и раковыми стволовыми клетками (Mulholland et al. 2009). У случае рака простаты человека CD44 был использован в качестве маркера для обогащения с помощью TICs из состоявшихся ксенотрансплантатов (Patrawala et al. 2006), тогда как дальнейшее обогащение TICs было получено в послеюущем исследовании по сортировке α2β1 integrinhiCD44+ клеток (Patrawala et al. 2007). Наконец, обогащение CD133+α2β1 integrinhiCD44+ клеток из биопсий первичной опухоли простаты привело к идентификации клеток с повышенной инвазивностью и клоногенностью в культуре (Collins et al. 2005), тогда как молекулярный анализ CD133+α2β1 клеток выявил потенциальную сигнатуру раковых стволовых клеток, которая обогащена компонентами путей JAK-STAT, Wnt и фокальной адгезии (Birnie et al. 2008). Кстати, успешное использование маркеров клеточной поверхности бдля выделения популяций клеток из первичных раков простаты человека с опухоль-инициирующей способностью в испытаниях с трансплантациями, ещё не описано.
Несмотря на эти многообещающие находки, остается неясным обладают ли действительно нормальные стволовые клетки и раковые стволовые клетки экспрессией законсервированных маркеров и используют ли эти маркеры присущую им специфичность для предполагаемых раковых стволовых клеток. Во-вторых, кандидаты TICs, изолированные, кстати, по обладанию превалирующей дифференцировкой базальных клеток
in vivo и in vitro, что неожиданно, поскольку первичные опухоли, из которых эти клетки произошли, преимущественно были лишены базальных клеток. Наконец, предполагаемые TICs лишены экспрессии AR, что неожиданно, учитывая строгий отбор по активности AR в ходе прогрессии рака простаты и известные механизмы возникновения резистентности к кастрации (Sharifi et al. 2006). Эти проблемы указывают на то, что аутентичные стволовые клетки рака простаты ещё не идентифицированы с определенностью.
Translational applications
В последние годы принципиальная область трансляционных исследований при раке простаты была сфокусирована на (1) понимании факторов питания, образа жизни и среды, которые влияют на канцерогенез простаты и на идентификации стратегий по задержке начала или прогрессирования опухоли; (2) идентификации биомаркеров, которые позволят отличать вялотекущие от агрессивных форм болезни и на использовании таких биомаркеров для стратификации пациентов; и (3) разработке новых терапевтических подходов для лечения резистентных к кастрации раков простаты, а также на предупреждении костных метастазов. Напр., одним из образцов нового подхода, который может быть многообещающим, это использование иммунотерапии, судя по недавним FDA испытаниям терапевтической вакцины (Provenge) для пациентов с прогрессирующей опухолью простаты (Harzstark and Small 2007; Morse and Whelan 2010).
Dietary and lifestyle factors in cancer prevention
Эпидемиологические исследования подтверждают идею, что факторы питания и образа жизни вносят основной вклад в популяционные различия встречаемости клинического рака простаты (Kolonel et al. 2000, Kolonel 2001). В частности, различия в образе жизни и питании могут объяснить существенные различия в показателе клинического рака простаты между популяциями из Азии и Америки, который отражает сдвиг в величине обнаружения рака ~10 лет; безусловно это расхождение в частоте раков исчезает, когда азиаты мигрируют в западные страны (Hanenszel and Kurihari 1968; Dunn 1975). Однако, молекулярные и механистические основы этих различий полностью не объяснены.
Множество данных подтверждает гипотезу, что факторы питания и стиля жизни влияют на частоты рака простаты за счет способствования хроническому воспалению и/или оксидативным стрессам, что в конечном итоге приводит повреждениям ДНК, эпигенетическим модификациям или др. нарушениями, ассоциированным с инициацией рака (De Marzo et al. 2007a; Nelson 2007). Эта модель подчеркивает роль антиоксидантов и противовоспалительных агентов в защите от рака простаты (DeWeese et al. 2001). Некоторые из превентивных испытаний этой модели оказались успешными, включая те, что показали, что потребление больших количеств томатов, которые содержат мощный антиоксидант lycopene, ведет к снижению показателя рака простаты (Chen et al. 2001). Однако др. испытания не обнаружили, что использование антиоксидантов редуцирует риск возникновения рака простаты (Kirsh et al. 2006). Особенно разочаровывающим оказался исход испытания SELECT, при котором не было выявлено преимуществ добавок селена и витамина E (Lippman et al. 2009).
Дополнительные исследования были нацелены потенциал эффективности антиоксидантов, противовоспалительных агентов и/или на факторы питания с использованием эпидемиологических находок, чтобы исследовать преклинические мышиные модели. Напр., исходя из обширной литературы, показывающей, что ограничение пищи является противоопухолевым, анализировали влияние ограничение пищи или диеты с низким содержанием жиров на прогрессирование рака у генетически преобразованных мышей и установили, что путь передачи сигналов PI3K-Akt может служить молекулярной мишенью для подобных пищевых вмешательств (Berquin et al. 2007; Kobayashi et al. 2008; Kalaany and Sabatini 2009). Др. многообещающим агентом является витамин D, который, как было установлено, эпидемиологически защищает от туморогенеза, но обнаруживает варьирующую эффективность в клинических испытаниях (Deeb et al. 2007). Анализ генетически преобразованных мышей, который показал, что время приема витамина D является критическим для благотворных его эффектов, ограничивается только ранней стадией прогрессирования опухоли, т.к. она способствует экспрессии рецептора витамина D в эпителиальных клетках простаты (Banach-Petrosky et al. 2006). Эти примеры подчеркивают важность объединения эпидемиологических анализов с систематическими оценками механизмов на преклинических моделях для эффективной разработки и применения пищевых вмешательств для предупреждения рака.
Biomarker discovery
Тестирование PSA революционизировало диагностику рака простаты, т.к. теперь возможна детекция большинства опухолей простаты на ранних стадиях, в отличие от др. раков, которые лишены прямого метода ранней детекции. Однако ранняя детекция рака простаты нуждается в подкреплении с помощью улучшенных биомаркеров, которые могут стратифицировать пациентов в сочетании с подразделением по Gleason. Поиск эффективных биомаркеров, включал профилирование генной экспрессии, профилирование экспрессии miRNA, протеомику сыворотки и метаболомику (metabolomics). Последняя представляет собой многообещающий новый подход, который может позволить разработать неинвазивные тесты с мочой на раковые метаболиты, чтоблы тестировать рак простаты и др. раки (Sreekumar et al. 2009). В более общем смысле исследования потенциальных биомаркеров мочи приведут к идентификации PCA3 (prostate cancer antigen 3), обещающего маркера для предсказания исхода болезни (Ploussard and de la Taille 2010).
Однако, кстати, мало, если вообще какие-либо биомаркеры используются для предсказания исхода болезни более эффективно, чем только шкала Gleason. В принципе, подходящие комбинации маркеров могут оказаться пригодными для совокупного предсказания исхода, т.к. они делаются возможными в свете новых технологий, таких как патология молекулярных систем (molecular systems pathology) (Cordon-Cardo et al. 2007). Альтернативно, подходы системной биологии, которые идентифицируют регуляторные гены мастера прогрессирования болезни, могут позволять осуществлять эффективную стратификацию пациентов, как это делается при др. типах раков (Carro et al. 2009). Наконец, всеобъемлющие онкогеномные подходы, которые интегрируют анализы генной экспрессии и количества копий, могут идентифицировать новые биомаркеры для предсказания исхода болезни (Taylor et al. 2010).
Manipulating AR signaling for prevention and treatment
Важная роль передачи сигналов AR для возникновения рака простаты делает разумными крупномасштабные превентивные испытания для оценки ингибитора 5α-reductase finasteride для предупреждения рака простаты (Higgins and Thompson 2004). Результаты этих испытаний оказались обнадеживающими, поскольку они показали 24% снижение показателя рака простаты, что привело к рекомендации приема finasteride мужчинам из категории высокого риска. Следует предостеречь, однако, что у ряда пациентов в этом испытании развилась более прогрессивная форма болезни(Lucia et al. 2007), это может отражать отбор мужчин, предрасположенных лимитирующим уровням андрогенов, как это предполагалось в исследованиях по ограничению уровней андрогенов для прогрессирования рака у генетически преобразованных мышей (Banach-Petrosky et al. 2007).
AR были также первичной мишенью для лечения пациентов с прогрессирующей болезнью. Базируясь на центральной роли AR в возникновении резистентности к кастрации, новый путь AR ингибиторов мог бы в принципе предоставить важное лечение прогрессирующего рака простаты (Attar et al. 2009; Y Chen et al. 2009; Knudsen and Scher 2009). В этой связи второе поколение антагонистов AR, MDV3100, который полностью лишен активности агониста и связывает AR с большим сродством, чем bicalutamide, предоставляет новую информацию о резистентности к кастрации и дает многообещающие результаты на мышиных моделях и в фазе 1-2 испытаний на людях (Tran et al. 2009; Scher et al. 2010). Др. агенты, которые нацелены на N-терминальную область, регулирующую транскрипцию, в AR пока оцениваются на клеточных линиях и мышиных моделях (Andersen et al. 2010). Др. обещающие путем антагонистов AR является abiraterone acetate, который ингибирует активность CYP17, энзима, необходимого для двух ступеней биосинтеза андрогена, получены многообещающие результаты в первых клинических испытаниях (Attard et al. 2009b; Y Chen et al. 2009).
Targeting signaling pathways in treatment of advanced disease
По плохо понятным причинам успех стандартной химиотерапии ограничен у пациентов с прогрессирующим раком простаты, хотя в последенее время достигнуты определенные улучшения (Calabro and Sternberg 2007; Petrylak 2007). Поэтому недавние подходы были нацелены на обнаружение сигнальных путей, активируемых при прогрессирующем раке простаты, включая Akt/mTOR и MAPK сигнальные пути. Оценка Rapamycin и родственных соединений (Rapalogs), которые влияют на передачу сигналов mTOR в преклинических испытаниях на преобразованных мутантных мышах и в клинических испытаниях на людях, показывает, что они не могут быть эффективны в качестве одиночных агентов (Sawyers 2003; Garcia-Echeverria and Sellers 2008; Morgan et al. 2009). Однако комбинационная терапия с использованием ингибиторов Akt/mTOR в сочетании с терапией первой линии или агентами, которые затрагивают др. ключевые сигнальные пути, такие как Erk MAPK путь, могут быть высоко эффективны, как показывают преклинические испытания, при которых комбинационная терапия эффективно блокировала резистентный к кастрации рак простаты у мышей (Kinkade et al. 2008). Т.о., разработка комбинационной терапии для лечения прогрессирующего рака простаты, скорее всего, окажется успешной при оценке на мощных преклинических моделях.
Perspectives and conclusions
Considering the tremendous progress made in the past 10 years, we envision continuing advances over the next decade in areas of research that will facilitate effective strategies for the prevention, diagnosis, and treatment of prostate cancer. Among the challenges for future studies will be to integrate epidemiological studies with molecular investigations and clinical analyses to gain fundamental insights into how environmental, dietary, and lifestyle influences contribute to the development of prostate cancer, and to identify the molecular factors that are altered by these influences and how they can be modified by appropriate dietary or chemical interventions. Of paramount importance will be the effective diagnosis of men that have prostate cancer, and their stratification into high-risk and low-risk groups for treatment management. Thus, biomarker discovery will likely represent a considerable emphasis for future research, perhaps focused on identification of master regulator genes that can provide accurate readouts of signaling pathways associated with disease progression. Moreover, considering that prostate cancer is fairly indolent, the development of treatment approaches that delay its onset or progression is likely to have a significant impact on outcome. Finally, more effective strategies will be necessary for preventing the transition to lethal forms of prostate cancer, which will require a deeper understanding of the mechanisms underlying castration-resistant prostate cancer and the bone tropism of prostate cancer metastasis. Thus, while our knowledge of the molecular genetics of prostate cancer has greatly expanded in the past decade, much work remains to be done to enhance the overall rate of prostate cancer survival.
Сайт создан в системе
uCoz
and Cory Abate-Shen
