Мутации генов при раке легкого

Рак легкого (РЛ) — один из лидеров по заболеваемости как в нашей стране, так и во всем мире^1,3. У существенного числа пациентов болезнь выявляется на самой тяжелой IV стадии, когда опухоль распространилась за пределы легкого: в России, по данным за 2020 год, на этой стадии РЛ обнаружили у 4 пациентов из 10³.

Долгое время таким пациентам врачи могли предложить лишь химиотерапевтическое лечение. Его эффективность была невысока: медиана выживаемости, то есть промежуток времени, который переживает половина пациентов, составляла около 8–10 месяцев⁴.

Ситуация изменилась на стыке XX и XXI веков: многочисленные молекулярные исследования позволили ученым выявить генетические нарушения, ответственные за возникновение и прогрессирование рака. Разобравшись в некоторых молекулярных механизмах развития РЛ, удалось создать лекарственные препараты, действующие конкретно на эти механизмы. Это направление в онкологии получило название «таргетная терапия»

Долгое время врачи разделяли злокачественные новообразования легкого только по гистологическому принципу, то есть в зависимости от того, как выглядят клетки под микроскопом. Однако на практике выявилось, что, казалось бы, идентичные с точки зрения клеточного строения опухоли по-разному отвечали на проводимое лечение: одни реагировали хорошо, а другие — нет. Объяснение этому нашлось, когда появились и начали внедряться в клиническую практику молекулярно-генетические методы исследования. Оказалось, что опухоли даже с одинаковым микроскопическим строением могут отличаться набором генетических изменений (мутаций).

Наш организм построен из огромного числа клеток, в ядрах которых содержатся нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК. Они состоят из повторяющихся блоков — нуклеотидов, последовательность которых и есть генетический код. Это информация, необходимая для синтеза всех белков нашего организма. Информация о составе каждого белка в организме записана на определенном участке ДНК, который называется геном.

Под воздействием различных внешних или внутренних факторов могут происходить мутации — стойкие изменения генетического кода. Выделяют генные мутации, когда происходят точечные замены блоков-нуклеотидов, и хромосомные, при которых изменяется структура хромосомы (например, при удвоении хромосомы во время деления клетки ее «кусочек» оказывается «перевернутым» или не на своем месте). Мутации приводят к появлению в организме совершенно новых белков, либо в белках происходят такие изменения, что они теряют способность выполнять свои физиологические функции. Из-за этого нарушаются многие клеточные механизмы.

Обычно иммунитет довольно быстро обнаруживает мутировавшую клетку и уничтожает ее. Но иногда он «упускает» мутации, и тогда при определенных условиях может сформироваться злокачественное новообразование.

В здоровом человеческом организме существует баланс между образованием и гибелью клеток: гены кодируют белки, стимулирующие деление, и белки, тормозящие его, а при необходимости и вызывающие естественную гибель клеток.

Ключевой момент возникновения опухоли — нарушение этого баланса. Клетка начинает бесконтрольно делиться и перестает реагировать на ограничивающие сигналы организма.

Протоонкогены — это обычные гены, которые при определенных условиях (например, мутациях) могут становиться онкогенами. Часто они кодируют белки, в норме стимулирующие деление клеток и обычно активные только в определенную фазу их жизненного цикла. Если под действием канцерогенных факторов (радиация, химические вещества, курение) в протоонкогене возникает мутация, он может превратиться в онкоген, то есть запускать синтез измененных белков, стимулирующих неконтролируемое деление клетки. Такие мутации называют драйверными.

В противовес генам, стимулирующим деление клеток, существуют гены, ограничивающие его. Это антионкогены. Если мутация произойдет на участке хромосомы с таким геном, его сдерживающие свойства снизятся, что тоже может способствовать усиленному делению клетки и развитию злокачественного новообразования.

Таким образом, рак возникает при нарушении баланса между процессами, стимулирующими и ограничивающими деление клеток. Обычно это происходит под влиянием генетических мутаций.

При раке легкого может быть обнаружен целый ряд мутаций, что непосредственно влияет на выбор терапии, ниже расскажем о некоторых из них.

Можно сказать, что с открытия этой мутации и началась таргетная терапия.

EGFR, или рецептор эпидермального фактора роста, — это специальный белок, расположенный на поверхности клеток и способный связываться со специфическими веществами — факторами роста. При этом происходит стимуляция рецептора, и внутри клеток запускается череда биохимических реакций, приводящих к их росту и делению.

При изменениях в участках ДНК, отвечающих за синтез EGFR, в клетках начинает вырабатываться аномальный рецептор, которому не нужны другие молекулы для активации и запуска биохимических процессов в клетке. В результате опухолевая клетка начинает бесконтрольно делиться, а сама опухоль — расти и внедряться в окружающие ткани.

На сегодняшний день в опухолях легкого выявлено более 800 мутаций, затрагивающих ген EGFR⁵. При микроскопическом (гистологическом) исследовании в 95% случаев РЛ с мутацией EGFR выявляют аденокарциному, то есть злокачественную опухоль, происходящую из железистых клеток⁵.

Частота мутаций EGFR по непонятным причинам варьирует в зависимости от расовой принадлежности, статуса курения и пола. Они в 3–4 раза чаще встречаются у представителей азиатской расы (30% всех случаев РЛ) по сравнению с европейцами (10%). В России у пациентов с аденокарциномами легкого частота мутаций EGFR составляет около 20%⁶.

Помимо этого, мутации EGFR встречаются примерно в 2 раза чаще у женщин, нежели у мужчин, и часто — у некурящих людей^5,7.

Открытие мутаций гена ALK — второе по значимости событие в лечении РЛ после обнаружения мутаций EGFR.

ALK, или киназа анапластической лимфомы, — это рецептор, встроенный в клеточную мембрану и передающий внутрь клетки активирующие сигналы. В норме ALK активна только в период внутриутробного развития, когда она отвечает за размножение клеток нервной системы. У взрослых рецептор присутствует в неактивном состоянии в центральной нервной системе, тонком кишечнике и яичках. В легочной ткани его нет⁵.

Ген, кодирующий ALK — протоонкоген, неактивный у взрослого человека. Иногда во время деления клетки происходит перестановка (транслокация) участка хромосомы, и ген, кодирующий ALK, изменяет расположение, соединяется с нехарактерным для него участком ДНК. В результате этой мутации ген ALK активируется, превращается в онкоген и запускает синтез нового белка, который стимулирует клетку к неконтролируемому делению, что неизбежно приводит к злокачественному перерождению.

Известно несколько десятков мутаций в гене ALK. Они выявляются у 5–7% пациентов с неплоскоклеточным немелкоклеточным РЛ (ALK-положительным). ALK-положительный немелкоклеточный рак легкого (НМРЛ) чаще встречается у женщин и у некурящих людей. Наличие мутации в гене ALK связывают с более высокой предрасположенностью к метастазированию в головной мозг, плевру и перикард^5,8.

Более подробно об ALK-положительном РЛ вы можете прочитать здесь.

ROS1 — это рецептор на поверхности клеток, напоминающий ALK, который передает сигналы извне, играющие роль в росте и созревании (дифференцировке) клеток.

Ген, кодирующий ROS1, как и в случае с ALK, является протоонкогеном. Перестройка в гене ROS1 приводит к его активации. Начинает образовываться аномальный ROS1, стимулирующий клетку к неконтролируемому делению.

При неплоскоклеточном НМРЛ мутации ROS1 встречаются в 1–2% случаев. Причем чаще у женщин, молодых и некурящих людей^5,7.

Примерно 2–3% пациентов с распространенным НМРЛ, почти всегда — с аденокарциномой, имеют мутации гена BRAF^5,7. BRAF — это один из многочисленных белков, принимающих участие в росте и делении клеток. При возникновении мутации в гене, кодирующем BRAF, начинает синтезироваться аномальный белок, которому для запуска деления клетки не нужно получать сигналы извне. Это запускает процесс неконтролируемого деления опухолевой клетки.

Наиболее частый тип мутации гена BRAF — это замена 600-й по счету аминокислоты валин (V) в структуре белка на глутаминовую кислоту (E). Этот тип мутации встречается примерно в половине случаев мутаций BRAF, обычно у некурящих женщин, и называется BRAF V600E^5,7.

RET — это еще один белок, регулирующий деление, миграцию и выживаемость клетки. Мутации гена RET встречаются у 1–2% пациентов с неплоскоклеточным НМРЛ, преимущественно некурящих людей⁹.

Таргетные препараты для лечения рака легкого с этой мутацией сейчас проходят клинические испытания. Их можно получить в рамках клинических исследований или программ раннего доступа в некоторых онкоцентрах.

TRK — семейство белков, которые кодируются генами NTRK. В здоровых тканях они участвуют в развитии нервной системы и выживании клеток. Но если эти гены сливаются с другими, образовавшийся химерный ген может стать онкогенным.

Такие мутации тоже относительно редки — встречаются менее чем у 1% пациентов с немелкоклеточным раком легкого¹⁰.

Для того чтобы понять, содержат клетки опухоли конкретные мутации или нет, врачи проводят молекулярно-генетическое тестирование. Для этого нужен кусочек ткани опухоли, который берут либо во время операции по удалению части или всего легкого, либо в ходе биопсии. Кроме того, сейчас активно развиваются методики, позволяющие использовать для выявления мутаций плазму крови или смывы из плевральной полости.

В первую очередь, врачи проводят анализ на наиболее часто встречающиеся мутации в генах EGFR и ALK.

Подробней о том, как именно проводится молекулярно-генетическое тестирование, можно почитать по ссылке.

Основная цель молекулярно-генетического тестирования — получить ответ на вопрос: содержит ли опухоль конкретные молекулярные мишени для действия таргетных препаратов, то есть будут эти лекарства работать или нет. Его проведение является обязательным условием для назначения правильного лечения и определения прогноза заболевания.

В нашей стране молекулярно-генетическое тестирование при РЛ входит в программу обязательного медицинского страхования, то есть проводится бесплатно.