Прецизионная иммунотерапия рака и других злокачественных опухолей

Уклонение ОСК и её потомков от надзорных киллерных клеток собственной иммунной системы человека является центровым механизмом канцерогенеза и приводит к потере системного контроля иммунитета над общим количеством ОК в организме, что сопровождается бурным опухолевым ростом, гипоксией и нарушением функции вовлеченного в неопластических процесс органа или ткани. В данном механизме заболевания представлены и эксплуатируются все основные молекулярно-биологические характеристики рака, которыми оперирует современная онкология. На механизмах уклонения ОК от контроля специализированных киллерных клеток иммунной системы мы остановимся ниже в следующих главах. Но именно недостаточность надзора иммунной системы за «оборотом» ОК в организме человека и считается краеугольной причиной опухолевого роста и возникновения неконтролируемого количества ОК в организме онкологического пациента.

Вообще, наличие ОК и допустимое количество ОК в организме здорового человека является предметом научной дискуссии. По мнению известного американского онколога W.R. Shapiro (1982), в норме, у каждого здорового человека, имеется около 500 000 (5х10⁵) ОК. Их появление обусловлено естественными сбоями и ошибками в процессах физиологической регенерации и естественного самообновления клеток организма человека в саногенезе. Однако собственная иммунная система способна и должна контролировать это количество ОК в организме человека, и рак не развивается, когда у больного сохранны молекулярно-биологические механизмы врожденного и приобретенного противоопухолевого иммунитета а тканеспецифические стволовые клетки способны контролировать ОСК. Установлено, что иммунная система способна самостоятельно распознать и элиминировать опухоль, когда количество клеток в ней не превышает 5х10⁵ клеток (W.R. Shapiro, 1982). При аутопсии людей умерших от несчастных случаев, травмы не совместимой с жизнью или от острой сердечной недостаточности у них находили бессимптомные злокачественные опухоли в виде осункованных объемов значительно большего количества ОК, но генерализации опухоли и метастазирования при этом не отмечалось (Олюшин В. Е. с соавт.,2012). Таким образом, проблема рака и других ЗНО это проблема количественного контроля и надзора клеток иммунной системы в организме больного человека над ОК и ОСК.

Как утверждает W.R.Shapiro (1982), когда количество ОК не превышает более 1х10⁹ (<1 миллиарда), то это состояние диагностируется как «предрак», а когда количество ОК становится больше 1х10⁹, то диагностируется рак. В то же время показано, что после радикальной хирургической операции в организме онкологического пациента остается 1—5 х10⁹ ОК (Арчаков А. И.,2014). Радио- и химиотерапия позволяет в лучшем случае уменьшить количество ОК в организме до 1х10⁷ (Shapiro W.R., 1982, Черных Е. Р. с соавт,2010). Таким образом, что бы ожидать выздоровления, нужно еще, как минимум, на 2 порядка уменьшить количество ОК в организме (Черных Е. Р., Ступак В. В., Центнер М. И. с соавт.,2004). Однако, как утверждает Давыдов М. И. (2017), «однажды пропустив рак, иммунная система пациента вряд ли сможет его догнать…» и начать снова контролировать количество ОК.

Другими словами, современные циторедуктивные хирургические методы лечения опухолей способны удалить количество ОК только до 10⁹, так как ниже этого количества глаз человека не способен различить опухоль даже с использованием микрохирургической техники и флюоресцентных методов интраоперационной диагностики ОК. Химиотерапия (ХТ) и лучевая терапия (ЛТ) опухолей работают в диапазоне от 1х10⁹ до 1х10⁷ ОК на уровне цитостатического и цитотоксического воздействия на ОК. Поэтому при чувствительности опухоли к ХТ и ЛТ проведение дополнительных линий ХТ и ЛТ не целесообразно и научно не обосновано. При количестве ОК от 1 х10⁷ до 1х10⁵ должна работать собственная иммунная система, а точнее её клеточное и гуморальное звено. Поэтому стимулирование иммунной системы иммунопрепаратами и другие современные методы неспецифической и специфической, активной и пассивной адоптивной иммунотерапии (ИТ) рака способны регулировать работу иммунной системы именно в этом диапазоне ОК. Очевидно, что ИТ рака должна являться непосредственным продолжением любой конвенциональной противоопухолевой терапии, направленной на снижение общего количества ОК в организме больного и служить её логичным завершением. Не проведение ИТ онкологическим пациентам обрекает их на высокую вероятность прогрессирования и рецидива заболевания, как только будут вновь сформированы благоприятные условия для выживания ОСК и спящих ОК.

К сожалению, когда в результате проведенного стандартного противоопухолевого лечения (хирургии, ХТ, ЛТ) количество ОК становится ниже 10⁵ клеток, контроль над количеством ОК может быть обеспечен только механизмами клеточной регуляции системами врожденного иммунитета, обеспечивающими жесткий контроль над функциями ОСК и элиминации оставшихся ОК. Можно ли «спротезировать» эти регуляторные иммунные воздействия клеточных систем врожденного иммунитета современными онкоиммунными лекарственными препаратами и добиться достаточной элиминации ОК? Скорее всего, да. Однако, очевидно, что эти попытки искусственного иммунного надзора не способны обеспечить системный контроль над эффекторными функциями ОСК (пролиферацией, миграцией, митозами, метастазированием и т.д.), а также осуществить полное уничтожение оставшихся (резидуальных) ОК в организме больного. Поэтому спонтанное выздоровление или излечение от рака после комплексного противоопухолевого лечения не реально и не возможно, так как в организме больного не мобилизуются фундаментальные механизмы противоопухолевого саногенеза, изучение и понимание которых, может позволить создать новые протоколы иммунокоррекции механизмов врожденного иммунитета (Личиницер М. Р.,2016).

Стоит отметить, что, несмотря на достижения современной науки, по-прежнему актуальным и неразрешенным остается вопрос комбинирования различных подходов с иммунотерапией опухоли и традиционных методов лечения в рамках единой программы для онкологических пациентов. Благодаря данным фундаментальных исследований в онкологии в настоящее время в медицинской среде сформировалось целостное видение особой роли, которую способна играть иммунная система в терапии онкологического процесса. С одной стороны, стимуляция ответа опухолеспецифических иммунокомпетентных клеток способна пресекать, либо существенно ограничивать процесс роста и распространения раковых клеток в организме, однако, с другой стороны, также известно о негативном влиянии микроокружения опухоли, которое напрямую задействует иммунные клетки в патологический процесс и благодаря секреции ряда факторов поляризует иммунокомпетентные клетки в толерантные подтипы, усугубляя злокачественный процесс в организме больного. Это способствует появлению большого количества химио- и радиорезистентных и иммунологически не чувствительных ОК и ОСК, находящихся в «спящем» состоянии.

Исследование «спящего» состояния раковых клеток и изучение их роли в механизмах и последствиях рецидивов и метастазирования рака и других злокачественных новообразований является наиболее важным фундаментальным аспектом изучения биологии рака последнего времени. Проблема заключается в том, что метастазирование болезни и ее рецидивы, появляющиеся спустя несколько лет (даже несколько десятилетий) после хирургической ремиссии у многих больных, перенесших онкологические заболевания, и это воспринимается и обозначается учеными как «спячка» опухоли (tumor dormancy). Однако достоверные знания относительно данного явления до настоящего времени остаются крайне ограниченными. Значительное количество проделанных работ и научных обзоров (Х.Gao et al.2017) суммировали три основные потенциальные модели, которые могут послужить объяснением подобного процесса, и к ним можно отнести ангиогенную спячку, иммунологическую спячку, и клеточную спячку. Очень важно для биологии рака обсудить только что приоткрытые механизмы, лежащие в основе спячки раковых клеток.

Основное внимание в области «спящих» ОК в большинстве работ уделяется взаимовлиянию, происходящему между «спящими» или дормантными раковыми клетками и их микросредой. Кроме того, важно понимать потенциальные механизмы реактивации подобных спящих клеток в определенных анатомических участках организма человека, в том числе в лимфоузлах и костном мозге. Также в подобных процессах важно понимать молекулярный механизм клеточной спячки при раке и других ЗНО.

Как мы уже отмечали выше, рецидивы опухоли и метастазирование при некоторых видах онкогенеза могут возникать спустя годы и даже десятилетия после проведенного лечения, причиняя огромный вред пациентам, и именно они несут ответственность за подавляющее большинство смертельных случаев, связанных с онкогенезом. Неспособность предотвратить и устранять метастазирование ОК, согласно большинству литературных обзоров, представляет собой наиболее существенную трудность, с которой сталкиваются современные врачи-онкологи (Х.Gao et al.2017). Последнее время, обширный временной период, при котором больные остаются бессимптомными до образования метастазов и рецидива, представляет собой период клинических наблюдений, известный как состояние покоя опухоли (опухолевая спячка). Подобное явление в настоящее время попало под пристальное внимание ученых онкологов всего мира. Состояние покоя опухоли впервые было определено R. Willis (Willis R.A. 1934), и затем R. Hadfield (1954) заново охарактеризовал это явление как временную митотическую и ростовую задержку. Митотическая задержка в точности соотносится с дремлющим состоянием клеток, что предполагает факт существования G₀-G₁ фазы задержки клеточного цикла в каких-либо конкретных раковых клетках (Goss PE, Chambers AF., 2010). Задержка роста ОК означает дремлющую канцерогенную массу, в которой компоненты раковых клеток сохраняются в постоянном количестве за счет баланса между делением клеток и их апоптозом. Помимо того, современные научные источники дают основания для предположения, что сохранение постоянной численности ОК может происходить как вследствие ангиогенной, так и/или иммунологической спячки ОК (Aguirre-Ghiso JA., 2007; Rakhra K, Bachireddy P, Zabuawala T, et al.,2010; Kareva I.,2016). Широко известен тот факт, что остаточные раковые клетки непрерывно сталкиваются с различными сдерживающими рост состояниями во время распространения и туморогенного прогрессирования, как, например, гипоксией, истощением и воздействием химиотерапии (Osisami M, Keller ET.,2013; Rankin EB, Giaccia AJ.,2016). Эти раковые клетки могут секретировать ряд факторов в целях модулирования своих сигнальных путей, имеющих отношение к росту, через механизм взаимовлияния между остаточными раковыми клетками и их микросредой, что приводит к состоянию покоя или пролиферации. Остаточные раковые клетки могут уклоняться от иммунологического надзора и летального воздействия химиотерапии при тяжелых состояниях выживания за счет задержки роста. Тем не менее, они могут покинуть состояние покоя (спячки) и пролиферировать снова в отдаленных органах.

За прошедшие 2 десятилетия, постоянно получаемые научные результаты пролили свет на источники, фенотипы, свойства, хостинг-ниши (ниши хозяина), и сигнальные пути диссеминированных туморогенных клеток (ДТК), которые прогнозируют выживаемость, состояние покоя, и реактивацию минимального остаточного заболевания. Большой объем исследований был выполнен для того, чтобы установить ДТК в качестве избирательных маркеров и инструмента мониторинга, позволяющего идентифицировать раннюю стадию онкогенеза, благодаря их все более возрастающему определению как причины метастатического рецидива. ДТК преимущественно обнаруживаются в костном мозге. Большая часть ДТК продолжает оставаться в состоянии покоя. Подгруппа ДТК, циркулирующая в крови, получила обозначение циркулирующие туморогенные клетки (ЦТК) или циркулирующие ОК (ЦОК), и некоторые выводы указывают на то, что ДТК могут обладать фенотипом, схожим со стволовыми клетками, получившим обозначение ОСК. Наличие ДТК и ЦОК неоднократно отмечалось у бессимптомных больных с меланомой, раком груди, головы и шеи, и другими ЗНО (Wu XL, Tu Q, Faure G, 2010; Hansel G, Schonlebe J, Haroske G, et al.,2010; Lianidou ES, Markou A, Strati A.,2015). Однако по-прежнему неясно, каким образом ДТК и ЦОК сохраняют долгосрочную выживаемость и реактивируют, чтобы сформировать микро-метастазы в отдаленных органах. Недавно, были выявлены основополагающие механизмы ДТК при состоянии покоя опухоли. В данной главе нами уделяется внимание преимущественно механизмам, ответственным за управление покоем раковых клеток, и обсуждается то, каким образом ДТК и их ниша совместно модулируют состояние покоя опухоли при метастатическом прогрессировании онкогенеза. Важно то, что все более возрастающий объем исследований механизмов туморогенной спячки может привнести новые перспективы и надежды для нео-адьювантной химиотерапии и прецизионной медицины, которые оказались бы полезны для пациентов в будущем.

Опухолевые клетки, связанные с состоянием покоя можно подразделить на диссеминированные туморогенные клетки (ДТК), циркулирующие туморогенные клетки (ЦТК или ЦОК) и тумор-локализованные опухолевые стволовые клетки (ТЛ ОСК). Состояние покоя (спячка) опухоли является важнейшим этапом развития, как первичной опухоли, так и метастатической болезни. Хорошо известен факт выживания и сохранения некоторого количества ОСК и ОК на фоне внешне успешно проведенного лечения. Кроме того, ОК и ОСК даже могут они поселяться в отдаленных органах на ранней стадии рака и, в конечном итоге, содействовать рецидивам заболевания (Eyles J, Puaux AL, Wang X, et al.,2010). В 1980-90-х годах были опубликованы новаторские исследования групп Schlimok et al., согласно которым ДТК могут быть рутинно обнаружены в костном мозге больных с разными видами онкогенеза (Schlimok G, Funke I, Hozmann B, et al.,1987) и Riethmuller и Johnson (Riethmuller G., Johnson JP. 1992). Более того, полученные в настоящее время результаты поддерживают предположение о том, что определенные ДТК сохраняют спящее состояние в течение продолжительных периодов времени, что характеризуется нехваткой пролиферирующих маркеров (Ki-67, PCNA), наряду с нехваткой TUNEL метода, что и может лежать в основе устойчивости к обычной химио-радиотерапии (Lohr JG, Adalsteinsson VA, Cibulskis K, et al., 2014, Magbanua MJ, Das R, Polavarapu P, Park JW.,2015). Кроме того, новые маркеры, в том числе NR2F1, DEC2, и p27, недавно позволили выдвинуть предположение о дремлющих ДТК (Fluegen G, Avivar-Valderas A, Wang Y, et al., 2017).

ДТК при различных эпителиальных канцерогенезах, включая рак груди, простаты, толстой кишки, головы и шеи, и другие виды рака, часто укрываются в костном мозге путем хоуминга (Pantel K, Brakenhoff RH, Brandt B., 2008). Также, значительное количество данных позволяет предположить, что ниша костного мозга является пермиссивной (разрешающей) для выживания и сохранения дремлющих ДТК. Однако наблюдается определенная разница между ранними ДТК и поздними ДТК. Поздние ДТК являются очевидно более туморогенными по сравнению с ранними ДТК. В целом, ДТК можно получить путем аспирации костного мозга. Но подобный метод не является универсальным в клинической практике из-за инвазивности. До сих пор, идентификация дремлющих ДТК преимущественно базируется на двух главных методах, к которым относятся иммунологические пробы с использованием моноклональных антител, направленных против гистогенных белков (GFP флюоресценция), и молекулярные пробы на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР), которые задействуют тканеспецифические транскрипты (количественная ПЦР).

ЦОК обычно также участвуют в процессе метастатического рецидива и прогрессирования. Выявление ЦОК в периферической крови – рутинная программа, позволяющая идентифицировать пациентов с канцерогенным метастазированием и неблагоприятным прогнозом при раке груди, простаты и прямой кишки (Zhang L, Riethdorf S, Wu G, et al.,2012; Zhang L, Riethdorf S, Wu G, et al., 2013; Zhang T, Armstrong A.J.,2016). Несмотря на их выявление при раке головы и шеи, ЦОК пока еще не получили широкого признания ввиду ограничений, связанных с малыми когортами больных, а также по причине слабого понимания воздействия этих клеток. По этой же причине ЦОК не очень широко применяются в рутинной клинической практике больным (Kulasinghe A, Perry C, Jovanovic L.et al.,2015, Nichols A.C., Lowes L.E., Szeto C.C., et al.,2012). Существуют сведения, что ДТК обладают большей ценностью, по сравнению с ЦОК, с точки зрения разъяснения явления туморогенной спячки. Однако ЦОК легче выявить в периферической крови, и этот метод предположительно влечет меньше вреда для пациентов, по сравнению с выявлением ДТК. Удобство и доступность последовательного анализа периферической крови для выявления ЦОК обладают чрезвычайным потенциалом. Обнаружение и обогащение ЦОК основываются на экспрессии EpCAMs (молекул адгезии эпителиальных клеток), и цитокератинов. Для неинвазивного мониторинга ЦОК в образцах онкологических пациентов, а также для изолирования единичных клеток для высокоточного геномного анализа применяется система CellSearch ®System (Campton D.E., Ramirez A.B., Nordberg J.J. et al.,2015). Небольшие количества ЦОК в периферической крови приведут к развитию передовых технологий и сверхчувствительных методов, которые могли бы улучшить клиническое использование клеток данного вида.

Множество исследователей выявили опухолевые стволовые клетки (ОСК) в ряде солидных опухолях, в том числе раке головы и шеи, простаты, груди, меланоме, толстой кишки и поджелудочной железы (Ricci-Vitiani L, Lombardi DG, Pilozzi E, et al.,2007; Schatton T, Murphy GF, Frank NY, et al.,2008; Adikrisna R, Tanaka S, Muramatsu S, et al.,2012; Moghbeli M, Moghbeli F, Forghanifard MM, Abbaszadegan MR.,2014; Chen X, Li X, Zhao B, et al.,2015) в очень небольшом количестве – 1—2%. ОСК не только играют ключевую роль в инициации онкогенеза и поддержании опухолевого объема, но и свидетельствуют о более агрессивном развитии и неблагоприятном прогнозе (Dionne LK, Driver ER, Wang XJ., 2015). К специфичным маркерам ОСК солидных опухолей преимущественно относятся CD44, CD133, ALDH, и EpCAM (Cohen SJ, Punt CJ, Iannotti N, et al., 2008; Yu M, Ting DT, Stott SL, et al.,2012; Tam WL, Weinberg RA.,2013). Кроме того, CD10 определяется как потенциальный маркер ОСК при плоскоклеточной карциноме головы и шеи (Fukusumi T, Ishii H, Konno M, et al.,2014). Все возрастающий объем данных указывает на то, что подвид ДТК и ЦОК подвергается эпителиально-мезенхимному переходу (EMT), и приобретает стволово-подобный фенотип. Также, этот фенотип ассоциируется с повышенной способностью к миграции и инвазии, и с устойчивостью к аноикозу и апоптозу. Известно, что при плоскоклеточной карциноме головы и шеи, рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), рецептор нейротрофина В, и интерлейкин-1В участвуют в эпителиально-мезенхимном переходе (EMT) и присутствуют в популяции ОСК (John MA, Dohadwala M, Luo J, et al.,2009;Kupferman ME, Jiffar T, EI-Naggar A, et al., 2010; Zuo JH, Zhu W, Li MY, et al.,2011). Однако большинство из этих раковых клеток представляются неспособными к прохождению обратного процесса, состоящего в мезенхимально-эпителиальном переходе (MET), способствующего метастазированию (Kang Y, Pantel K.,2013). Команда Chaffer и Weinberg (Chaffer CL, Weinberg RA., 2011) обнаружили, что ОСК обладают чрезвычайно сильным опухоле-инициирующим потенциалом, но временной задержкой роста внутри опухоли. Спячка (состояние покоя) и реактивация ОСК тесно взаимосвязаны с эпигенетическим перепрограммированием этих раковых стволовых клеток (Mascré G, Dekoninck S, Drogat B, et al.,2011; Naik PP, Das DN, Panda PK, et al.,2016). Подвид miRNA смог продемонстрировать свою ответственность за самообновление и дифференциацию ОСК в различных типах канцерогенеза (Chakraborty C, Chin KY, Das S.,2016). При раке ОСК выделяют miR-424, let-7a, miR-6836, и miR-6873 в меньших количествах, чем miR-147b и miR-7152 (Yata K, Beder LB, Tamagawa S, et al.,2015). Известно, что miRNA-34a способна подавлять EMT, активность альдегид-дегидрогеназы, степень инвазивности, и клоногенность ОСК (Sun Z, Hu W, Xu J, Kaufmann AM, Albers AE, 2015, Jia L, Tian Y, Chen Y, Zhang G., 2018) Однако, потенциальные пути, вовлеченные в данные процессы, не были детально описаны, и необходимы дальнейшие будущие исследования. Удивляет тот факт, что продуцирование ОСК при различных раках можно контролировать при помощи стресс-вызванного атавистического перепрограммирования (stress-triggered atavistic reprogramming, STAR), и даже течение злокачественной опухоли может быть сильно обусловлена STAR (Masuda M, Wakasaki T, Toh S.,2016).

Особого обсуждения требуют молекулярные механизмы, лежащие в основе состояния покоя раковых клеток. Состояние покоя раковых клеток можно считать состоянием, являющимся результатом функционирования остаточных ОК, которые испытывают недостаток в пролиферативных и апоптозных маркерах, и которые сохраняются в дремлющим виде без признаков непрерывного роста. В данной главе мы упоминаем лишь некоторые молекулярные механизмы раковых клеток, имеющие отношение к состоянию покоя, а также ряд взаимозависимостей, наблюдаемых между раковыми клетками и их микросредой.

А. Внутриклеточные сигналы. Пути митоген-активированной протеин киназы (Mitogen-activated protein kinase, MAPK). Семейство MAPK (также известное, как путь Ras-Raf-MEK-ERK) имеет первостепенное значение при превращении внеклеточных стимулов в широкий спектр клеточных ответных реакций, и его функции в развитии онкогенеза сложны. Некоторые результаты позволяют предположить, что p38 MAPK сигналинг по сути является палкой о двух концах, так как наделен и хорошими, и плохими аспектами применительно к росту раковых клеток. Р38a негативно регулирует прогрессирование клеточного цикла, такого, как p38y, тогда как p38b индуцирует пролиферацию клеток при плоскоклеточной карциноме (Oeztuerk-Winder F, Ventura JJ.,2011). Более того, ученые под руководством Sosa et al. (Sosa MS, Avivar-Valderas A, Bragado P.et al,2011) сообщают о сниженном (ERK MAPK/p38 MAPK) соотношении сигналинга в спящих HEp3 клетках при карциноме головы и шеи. Затем, этот факт подтвердился для меланомы, фибросаркомы, рака груди, простаты и яичников, где полученные результаты показали, что около 90% линий дремлющих клеток выделяли схожий уровень ERK MAPK/p38 MAPK. Было показано, что изменение в ERK MAPK/p38 MAPK регулируется комплексом uPA-uPAR (активатор плазминогена урокиназного типа соединяется с uPA рецептором) во внеклеточном матриксе (Xue A, Xue M, Jackson C, Smith RC., 2009; Barkan D, Green JE, Chambers AF.,2010; Mazar AP, Ahn RW, O’Halloran TV.,2011; Chery L, Lam HM, Coleman I, et al.,2014). Активированный путь p38 MAPK индуцирует вхождение ДТК в зону задержки роста через активирующий p53 и p16 сигналинг и снижение экспрессии циклин D1 (Sosa MS, Avivar-Valderas A, Bragado P.et al,2011). В общем, баланс равновесия между ERK MAPK и p38 MAPK тесно связан с состоянием покоя раковых клеток, и соотношение ERK MAPK/p38 MAPK может представлять собой ключевой определяющий фактор, ответственный за состояние покоя опухоли. Соответственно, ингибитор p38 следует использовать с осторожностью, так как он несет потенциальный риск для некоторых групп онкологических больных, учитывая, что p38a/b ингибирование после хирургического вмешательства может увеличивать нагрузку, оказываемую ДТК в костном мозге, печени, и селезенке (Bragado P, Estrada Y, Parikh F, et al.,2013).

Третий основной путь MAPK представляет собой Jun N-терминальную киназу (Jun N-terminal kinase, JNK), которая осуществляет функцию, обратную функции p38 MAPK сигналинга, поскольку JNK индуцирует пролиферацию и туморогенез раковых клеток (Sui X, Kong N, Ye L, et al.,2014). Однако большое количество проведенных опытов свидетельствует о противоречивом сценарии, который заключается в том, что для задержки роста необходима активная JNK, и она индуцирует спящее состояние при раке груди (Lotan T, Hickson J, Souris J, et al.,2008). Кроме того, недавно было показано, что митоген-активированная протеин киназа киназа4 (MKK4) может индуцировать временную задержку роста в раковых клетках (Lotan T, Hickson J, Souris J, et al.,2008; Knopeke MT, Ritschdorff ET, Clark R, et al.,2009).

Путь PI3K-AKT-m TOR является еще одним хорошо изученным сигнальным путем в управлении клеточного цикла. Группа ученых под руководством Jo H. описала регулирующую систему, выделяемую раковыми клетками, опосредованную путем PI3K-AKT-m TOR при стрессе дефицита питательных веществ, и показала, что пониженный PI3K-AKT сигналинг может привести к состоянию сна и аутофагии (Jo H, Jia Y, Subramanian KK, et al.,2008). В дальнейшем, подобное явление было подтверждено на спящих клетках плоскоклеточной карциномы (Schewe DM, Aguirre-Ghiso JA.,2008). Индуцируемая глюкокортикоидом лейциновая «молния» (Glucocorticoid-induced leucine zipper, GILZ) представляет собой важную восходящую мишень, расположенную против хода транскрипции PI3K/AKT сигнального пути, и AKT может быть снижен при помощи подавления и репрессии GILZ в дремлющих раковых клетках. Что касается FOXO3A (одного ключевого субстрата, относящегося к пути PI3K/AKT), то он вследствие этого уменьшается, а p21 увеличивается и, в конечном итоге, раковые клетки удерживают дремлющее состояние (Touil Y, Segard P, Ostyn P, et al.,2016). Ингибирование AKT может запускать процесс аутофосфорилирования EGFR, что также может привести к задержке роста раковых клетках (Humtsoe J.O., Kramer RH.,2014).

Б. Внеклеточные сигналы. Семейство трансформирующего ростового фактора-B (TGF-B). Семейство TGF-B является многосоставной цитокиновой сетью, которая модулирует целый ряд жизнеспособных свойств клеток, включая их пролиферацию, морфогенез, миграцию, продуцирование внеклеточного матрикса, секрецию цитокинов, и апоптоз. Исследования, проведенные в последние 2 десятилетия показали, что TGF-b семейство связан с процессами эпителиально-мезенхимного перехода, ангиогенезом и с дремлющим состоянием раковых клеток. Недавно было выдвинуто предположение, что латентный TGF-b-связующий белок 2 (LTBP-2) стимулирует спящего состояние, соответственно, ограничивает метастатический рост и ограничивает пролиферацию при назофарингеальной карциноме и плоскоклеточном раке пищевода. Но, он также может усиливать адгезию (соединение) и миграцию раковых клеток при меланоме. Таким образом, функция LTBP-2 соотносится с конкретными типами опухолей и их окружающей средой (Chen H, Ko JM, Wong VC, et al. 2012). Известно, что TGF-b1 может подавлять прогрессирование опухоли в предраковых состояниях и на ранних стадиях канцерогенеза, но он может стимулировать рост опухоли в распространенных опухолевых образованиях (Zhu H, Luo H, Shen Z, Hu X, Sun L, Zhu X.,2016). Недавно ряд исследователей показали, что TGF-b3 ускоряет рост, миграцию, и инвазию рака головы и шеи за счет индукции матриксно-специфичного белка периостин (POSTN) (Qin X, Yan M, Zhang J, et al.,2016). Однако, повышенная экспрессия TGF-b2 в пределах ниши политрансретиноевой кислоты (atRA) может индуцировать дремлющий фенотип через p38 MAPK-зависимый путь (Sosa MS, Parikh F, Maia AG, et al.,2015). Кроме того, спящее состояние раковых клеток, обсуловленное TGF-b2, также нуждается в AXL и GAS6 (Yumoto K, Eber MR, Wang J, et al., 2016). Когда в метастатическом участке повышается экспрессия Coco (антагонист TGF-b лигандов), раковые клетки избегают дремлющего состояния (Gao H, Chakraborty G, Lee-Lim AP, et al.,2012). По этой причине был сделан вывод о том, что TGF-b семейство воздействует на прогрессирование опухоли парадоксальным образом.

Группа ученых Wendt et al. (Wendt M.K., Taylor M.A., Schiemann B.J., Schiemann W.P.,2011) показала, что мульти-функциональность TGF-b во многом отражает его способность управлять уровнями экспрессии эпителиального кадгерина, являющегося отличительным признаком полностью дифференцированного эпителия, что находит свое отражение в процессе EMT. Тем не менее, основополагающие механизмы скрываются за многосоставными взаимосвязями между разнообразными цитокинами. Так, например, исследование Denys et al. (Denys H, Derycke L, Hendrix A, et al.,2008) доказала на модели канцерогенеза толстой кишки, что раковые клетки оставаются в спящем состоянии и не пролиферируют в экстракте базальной мембраны, которая в основном состоит из различных факторов роста и других компонентов (Barkan D, Kleinman H, Simmons J.L, et al., 2008).

Костные морфогенетические белки (Bone morphogenetic proteins, BMPs). Костный морфогенетический белок 7 (BMP7) является разветвлением семейства TGF-b, его выделяют обычные стромальные клетки костного мозга. Он выполняет разнообразные функции, в том числе формирование структур эмбрионального паттеринга и органогенеза, а также тканевое перемоделирование и восстановление, в особенности скелетной ткани. Ранее, было показано, что BMP7 индуцирует низкий уровень ERK MAPK/p38 MAPK сигнального соотношения в дремлющих HEp3 (Sosa MS, Avivar-Valderas A, Bragado P et al.,2011). Кроме того, недавно было выявлено, что BMP7 может индуцировать спящее состояние ОСК за счет активации p38 MAPK, р21, и N-myc гена 1, регулируемого ниже по потоку (N-myc downstream-regulated gene1, NDRG 1), способом, зависимым от рецептора 2 BMP (BMPR 2-dependent manner). Нокдаун BMPR2 приводит к ингибированию активации BMP7, и обнаружилось, что BMPR2 экспрессия имеет обратную взаимосвязь с рецидивом канцерогенеза и костным метастазированием (Kobayashi A, Okuda H, Xing F, et al.,2011). По этой причине, представляется возможным существование спящего состояния в раковых клетках, обусловленное и зависимое от BMPR2 и индуцируемое BMP7. Группа Buijs et al. (Buijs J.T., Henriquez N.V., van Overveld P.G. et al.,2007) разработала гипотезу об антагонистической роли, которую играет BMP7 в Smad-опосредованных воздействиях, оказываемых TGF-b, и предположила, что BMP7 может выступать в качестве перспективной мишени для ингибирования локального прогрессирования канцерогенеза и метастазирования ОК в кости. Однако BMP7 также может индуцировать мезенхимно-эпителиальный переход – процесс, доказавший свое критическое значение для прогнозирования прорастания раковых клеток в макро-метастазы. Следовательно, BMP7 способен усиливать рост раковых клеток при прогрессирующих стадиях метастазирования (Na YR, Seok SH, Kim DJ, et al.,2009). Fang et al. в своем исследовании (Fang WT, Fan CC, Li SM, et al., 2014) обнаружили, что снижение экспрессии BMP4 за счет повышенной концентрации SOX2 может способствовать росту раковых клеток. Помимо того, сайленсинг (отключение) SOX2 может выступать в роли посредника для спящего состояния раковых клеток, и этот процесс сопровождается повышением экспрессии BMP4.