ТИРОНЕТ – все о щитовидной железе Для специалистов Журнал Тиронет Архив журнала 2006 год № 3
Генетика доброкачественных и злокачественных опухолей щитовидной железы
Thyroid International №2 - 2006
Дагмар Фюрер
Перевод и комментарии В. Фадеева (примечания переводчика отмечены *)
Активирующие мутации каскада RAS-BRAF-MAPK в патогенезе папиллярного рака щитовидной железы
Папиллярный рак ЩЖ (ПРЩЖ) является её наиболее часто встречающейся злокачественной опухолью, а с позиции молекулярной биологии представляет собой наиболее полно охарактеризованную неоплазию ЩЖ в отношении взаимосвязи эпидемиологических факторов риска (радиационно-индуцированный или спорадический ПРЩЖ) с имеющимся на молекулярном уровне дефектом.
Первый генетический дефект, развивающийся при ПРЩЖ – перестановка RET/PTC – известен с 1990 года [35, 36]. Ген RET кодирует экспрессирующийся в нейроэндокринных клетках рецептор тирозинкиназы для фактора роста, происходящего из глиальных клеток [37, 38]. Неправильная экспрессия измененного RET происходит при ПРЩЖ вследствие слияния промотора и N-терминального региона неродственных генов (обозначаются PTC-1, PTC-2 и т.д) и функционального, содержащего тирозинкиназный домен, С-терминального региона гена RET [37, 39]. Это приводит к конструктивной активации каскада RAS-BRAF-MAPK (Рис. 2В). К настоящему времени в папиллярном раке идентифицировано более 8 химерных RET/PTC генов, при этом в 80% случаев речь идет о RET/PTC-1 и RET/PTC-3. Перестановка RET/PTC специфична для ПРЩЖ и встречается с достаточно высокой частотой (30 – 65%) при радиационно-индуцированном раке (особенно в чернобыльском) и достаточно редко (5 – 15%) при спорадическом раке [37, 39, 40].
Элегантное объяснение причины слияния RET-PTC в ЩЖ было предложено в очень важной работе Nikiforova et al [41]. При помощи флуоресцентной гибридизации in situ было продемонстрировано, что фрагменты генов RET и PTC, которые локализованы на хромосоме 10, не смотря на расстояние примерно в 20 мегабаз между ними, примерно на 35% сливаются примерно на 35% с нормальными генами тироцитов в интерфазе. В других клетках такое слияние не происходит. Радиоактивное облучение приводит к нарушению структуры ДНК, а в этой ситуации может обусловить образование патологической рекомбинации RET/PTC. В эксперименте было показано, что ионизирующее облучение тироцитов может в течение индуцировать развитие RET/PTC-1 и RET/PTC-3 (наиболее частые перестановки, обнаруженные в детских чернобыльских раках) [42]. Кроме того, о значении образования химерных генов RET/PTC в патогенезе ПРЩЖ свидетельствует их обнаружение в папиллярных микрокарциномах, а также, что более важно, развитие ПРЩЖ у трансгеных животных при моделировании перестановки RET/PTC [40, 43].
Каков же патогенез спорадического ПРЩЖ? Описанные ранее точечные мутации гена RAS обнаруживаются лишь в небольшой части опухолей (около 15%) [44]. В дальнейшем, в 2002 году была описана мутация BRAF, которая с высокой частотой обнаруживалась в злокачественных меланомах, после чего выяснилось, что она является ключевым онкогенным при опухолях ЩЖ [39, 44 – 51]. BRAF является серин-треонин киназой и обеспечивает взаимодействие RAS с сигнальным путем MAPK (Рис. 2В). Среди трех изоформ фермента RAF – BRAF имеет наибольшую чувствительность к МАРК. Интересно отметить, что мутация в гене BRAF происходит почти исключительно в кодоне 600, при этом, как правило, происходит замена Валина на глутамат (V600E). Мутация V600E в гене BRAF вероятно приводит к структурной активации RAF-киназы, при этом in vitro было показано, что в результате клеточная трансформация происходит значительно более эффектифно, чем при воздействии неизмененного (дикого) типа BRAF [51, 52]. Мутация V600E в гене BRAF на сегодняшний день расценивается как наиболее распространенный молекулярный дефект (39 - 69%) при спорадическом ПРЩЖ и, напротив, редкий при радиационно-индуцированном ПРЩЖ [39, 45 - 47, 49, 53 – 55]. Кроме того, фенотип папиллярного рака удалось смоделировать на трансгенных мышах с мутацией V600E в гене BRAF [56].
Таким образом, по аналогии с патологией сигнального пути цАМФ при автономии ЩЖ, структурная активация каскада RAS-BRAF-MAPK, судя по всему, лежит в основе патогенеза ПРЩЖ. Последний может иметь два различных сценария: точечная мутация (в генах BRAF и Ras – 70%) преимущественно при спорадическом ПРЩЖ и генетические перестановки (около 70%) при радиационно-индуцированном ПРЩЖ. Эту закономерность подтверждают более поздние исследования, которые выявили другие перестановки генов в опухолях, где не обнаруживалась перестановка RET/PTC, а именно перестановку TRK и химерный ген AKAP9-BRAF [39, 54, 57]. Оба дефекта преимущественно выявляются в радиационно-индуцированном варианте ПРЩЖ и аналогичным образом затрагивают каскад МАРК (Рис. 2В). Важно отметить, что перекресты между молекулярными дефектами при ПРЩЖ отсутствуют [57]. Некоторым исключением из этого правила является ПРЩЖ, манифестирующий в детском возрасте, поскольку мутации BRAF в этой ситуации встречаются исключительно редко, при этом как при радиационно-индуцированном, так и при спорадическом ПРЩЖ обнаруживаются перестановки RET/PTC [48, 55]. Это свидетельствует о том, что возраст является ещё одним важным детерминантом онкогенного процесса в тироцитах.
Следует отметить, что, судя по всему, независимо от того, активация какого сигнального пути стимулируется в тироците, происходит формирование одних и тех же фенотипических вариантов ПРЩЖ и функциональной автономии ЩЖ (Рис. 3). Можно предположить, что отдельные мутации приводят к разной степени структурной активации различных каскадов [34, 45, 58] и могут дополнительно затрагивать другие их компоненты, помимо изученных [45, 58].
