Molekulární charakteristiky borderline ovariálních tumorů ve vztahu k biologickému chování nádorů

Súhrn

Cíl studie:
Analyzovat současný stav poznání v oblasti molekulární charakteristiky ovariálních epiteliálních nádorů hraničního chování (borderline tumorů).

Typ studie:
Přehledová práce.

Název a sídlo pracoviště:
Onkogynekologické centrum, Gynekologicko-porodnická klinika 1. LF UK a VFN, Praha.

Materiál a metodika:
Na základě analýzy publikací v předních časopisech a na základě vlastních výsledků výzkumu zaměřeného na jednotlivé molekulární typy ovariálního karcinomu jsme sestavili přehled současných znalostí o molekulárních charakteristikách a odlišnostech borderline ovariálních nádorů především s ohledem na možnost implementace těchto poznatků do klinického managementu.

Závěr:
Lze předpokládat, že spektrum genomických (tj. genetických a epigenetických) změn, které mohou vést k nádorové transformaci buňky, není neomezené a že tyto změny se odehrávají na úrovni kmenové buňky nebo jejích nejbližších dceřiných buněk (progenitorové buňky). Analýza genomických změn by měla vést k definici jednotlivých podtypů BTO, a po korelaci s klinickými charakteristikami ke spojení podtypů s určitým biologickým chováním. Takováto molekulární typizace umožní lépe definovat rizika u jednotlivých pacientek s BTO a přizpůsobit léčbu (zvláště v případě přání zachovaní fertility) konkrétní pacientce.

Klíčová slova:
borderline tumor, kmenová nádorová buňka, peritoneální implantáty.

ÚVOD

Epiteliální nádory vaječníků představují velmi heterogenní skupinu lézí, které mají společný původ v povrchovém epitelu vaječníků, případně v povrchových epitelových inkluzních cystách. Morfologicky lze rozlišit několik histologických typů těchto nádorů: serózní, acinózní, endometroidní, z jasných buněk (clear cell) a Brennerův.

Morfologicky stejné histotypy lze nalézt prakticky ve všech tkáních vývojově odvozených z mülleriánských duktů. Mnoho autorů proto předpokládá, že nádory v těchto tkáních vznikají na základě událostí (genetických a epigenetických) v kmenových nebo progenitorových buňkách společných všem těmto tkáním.

V každé tkáni lze zjistit, nebo alespoň předpokládat, tři základní vývojové populace nutné pro obnovu této tkáně v průběhu života:

• tkáňově specifické kmenové buňky – jejich replikační potenciál je srovnatelný s dobou života celého organismu, jsou tedy stálým základním zdrojem pro obnovu tkáně. Jejich zastoupení v tkáni je velmi nízké. Z těchto kmenových buněk vzniknou všechny specializované buňky dané tkáně. Kmenové buňky postrádají většinu fenotypových znaků zralých buněčných populací. Vyznačují se neomezeným replikačním potenciálem, ale jen malou mitotickou aktivitou. Vznikají z nich tzv.
• progenitorové buňky – mají omezený replikační potenciál, ale rychle se dělí, mohou migrovat a diferencují se do buněk specializovaných buněčných populací dané tkáně. V průběhu diferenciace získávají fenotypické znaky zralých buněk;
• specializované buňky tkáně – tvoří více než 99 % buněčné populace ve tkáních. Vznikají diferenciací ze svých progenitorů. Mají výrazně omezený replikační potenciál a doba jejich života (až na výjimky) je pouze zlomkem doby života organismu – v průběhu několika dělení stárnou a musí být nahrazeny buňkami novými. Jsou vykonavateli specifických funkcí tkáně.

Charakteristikou nádorové buňky je především neomezený replikační potenciál, ztráta kontaktní inhibice a dediferenciace (chybění fenotypových znaků plně diferencovaných buněk tkáně). Je tedy pravděpodobné, že primární klon nádorově transformovaných buněk (nádorové kmenové buňky) vzniká postupnou kumulací genetických a epigenetických změn spíše na úrovni kmenových nebo progenitorových buněk než ve zralých buňkách konečné tkáňové populace. V průběhu takové kumulace genomických změn může postupně vznikat nádorová populace s benigními, hraničními a posléze i maligními charakteristikami, tak jak vznikající specializované buňky tkáně (v tomto případě nádorové) nesou inaktivaci, či naopak trvalou aktivaci, různých buněčných kaskád důležitých pro řízení buněčného dělení a diferenciace – tato diferenciačně terminální tkáň tak zrcadlí genomické změny, které se odehrávají na úrovni kmenové nebo progenitorové buňky. To dovoluje do určité míry předpovědět možnost kumulace dalších alterací a vývoj premaligních lézí v maligní.

DVA MOLEKULÁRNĚ ODLIŠNÉ TYPY EPITELIÁLNÍCH OVARIÁLNÍCH TUMORŮ

Sled molekulárních změn vedoucích ke vzniku epiteliálního ovariálního karcinomu není v současné době tak dobře znám jako u jiných solidních nádorů. Je to především proto, že jsme donedávna neznali přesně stadia vývoje ovariálního tumoru od benigního po maligní. V posledních několika letech bylo vynaloženo velké úsilí na studium vlastností neinvazivních a invazivních ovariálních tumorů všech histologických typů ve snaze poznat jejich patogenezi a předpovědět biologické chování.

Každý histotyp ovariálního nádoru se může vyskytovat ve formě benigní, hraniční (borderline) a maligní (karcinom). Výsledky molekulárně genetických analýz umožnily v současné době podrobnější charakterizaci benigních, borderline i maligních ovariálních epiteliálních nádorů a dovolují odlišit dva základní typy ovariálních epiteliálních karcinomů, které mají do jisté míry odlišný vzorec genových změn a také odlišné biologické chování. Spíše než vazbu k typickému histotypu popisuje tato kategorizace odlišné molekulární cesty karcinogeneze.

Nádory typu I jsou označovány jako „low-grade“. Vyznačují se postupným vývojem z benigních a borderline nádorů (sekvence cystadenom, event. adenofibrom – borderline – karcinom). Patří sem tzv. low-grade serózní karcinomy (asi 25 % všech serózních karcinomů), mucinózní karcinomy, endometroidní karcinomy, maligní Brennerův tumor a clear cell karcinomy. Serózní a mucinózní nádory vznikají přímo z povrchového epitelu či z inkluzních cyst, nádory endometroidní a světlobuněčné pak z ložisek endometriózy.

Low-grade tumory jsou charakterizovány pomalejší progresí a vyšším pětiletým přežitím (55 % vs. 33 % u typu II).

Nádory typu II jsou označovány jako „high-grade“. U těchto karcinomů neznáme vývojová stadia, předpokládáme, že vznikají rychle přímo z ovariálního epitelu nebo z inkluzních cyst na základě mutací významně ovlivňujících mitotickou stabilitu buňky, a jsou charakteristické vyšším gradingem a horší prognózou. Patří sem high-grade serózní karcinomy (asi 75 % všech serózních karcinomů), nediferencované karcinomy a maligní smíšený mezodermální nádor (karcinosarkom). Některé nádory této skupiny jsou označovány jako clear cell (jasnobuněčné, světlebuněčné), neboť jejich buňky – alespoň některé – mají světlou (jasnou) cytoplazmu. Geneticky se však odlišují od „klasických“ clear cell karcinomů typu I. U tohoto typu nádorů nacházíme v naprosté většině případů mutace tumorsupresorového genu p53. Tyto genetické změny jsou velmi vzácné u benigních, borderline a low-grade nádorů.

BORDERLINE TUMORY OVARIÍ

Zvláštní místo mezi epiteliálními nádory vaječníků zaujímají borderline tumory (BTO – borderline tumory ovaria). Z klinického pohledu je jasné, jak se léčebně zachovat k benigním a k maligním nádorům. Nádory hraniční malignity (BTO) však jsou stále předmětem mnoha diskusí. Borderline nádory nacházíme nejčastěji u žen ve fertilním věku. Hraniční chování borderline nádorů a relativně dobrá prognóza proto vyvolávají diskusi především v pěti oblastech klinického managementu: operačním přístupu (minimálně invazivní – LPSK – versus laparotomie), možnostech a pravidlech operační léčby šetřící fertilitu, nutnosti dokončení stagingu event. nutnosti restagingu, potřebě adjuvantní terapie a způsobu dispenzarizace pacientek.

Nejvýznamnějším známým prognostickým faktorem BTO z hlediska rizika recidivy je rozsah provedeného chirurgického výkonu. Riziko se významně zvyšuje při konzervativním zákroku na ovariích. Zatímco po bilaterální adnexektomii se riziko recidivy pohybuje okolo 2 % až 6 %, zvyšuje se až pětinásobně na 11 % až 15 % po jednostranné adnexektomii se zachováním druhých adnex a dále významně narůstá na 30 % až 45 % při resekci postiženého ovaria a ponechání jeho části. Konzervativní, fertilitu zachovávající výkon tedy sice přináší pacientce možnost mít biologicky vlastní dítě, zároveň však zvyšuje riziko recidivy. Pokud bychom definovali faktory, které by nám dovolily odlišit nádory s vyšším rizikem recidivy, mohla by být vyčleněna skupina s vysokým rizikem, pro níž není konzervativní léčba vhodná, a naopak skupina s rizikem nízkým, kde by podle klinického rozsahu mohl být operační výkon vzhledem k přání těhotenství maximálně konzervativní.

Problémem je, že neexistují jednoznačné prognostické a prediktivní markery, nelze bezpečně odlišit borderline nádory s vysokým potenciálem malignizace, a naopak nádory, u nichž je pravděpodobnost recidivy a event. i progrese v invazivní karcinom minimální.

Nádory stejného histotypu mají často odlišné biologické chování. Klíč k rozpoznání nádorů nízké a vysokého rizika progrese v karcinom nebo event. recidivy není ukryt v morfologii nádoru, ale v jeho molekulárních, genomických charakteristikách, neboť vlastnosti nádorové buňky jsou dány alterací různých buněčných signalizačních a funkčních kaskád.

Podobně jako u jiných nádorů (karcinom prsu, kolorektální karcinom) i u karcinomu vaječníků se v poslední době objevují zprávy potvrzující teorii nádorové kmenové buňky, tzn. že nádor nevzniká ze specializovaných buněk tkáně, ale na základě genomických změn v buňce kmenové nebo progenitorové. Recentní práce studující změny metylace genových promotorů nacházejí v ovariálních karcinomech typické metylační profily ukazující na klonální původ nádorů z kmenové buňky [3, 7].

Ve vlastní studii jsme ve spolupráci s laboratoří University College London zkoumali změny metylace promotorů skupiny genů označovaných jako Polycomb group target (PCGT), které jsou důležité pro diferenciaci tkání odvozených z mülleriánských duktů. Změny metylace v intaktním endometriu byly spojeny s výskytem karcinomu vaječníků. Tento nález potvrzuje správnost teorie nádorové kmenové buňky, a navíc potvrzuje, že tato kmenová buňka je stejná pro všechny tkáně odvozené z mülleriánských duktů.

MOLEKULÁRNÍ GENETIKA BTO

Za klíč k poznání vlastností konkrétního borderline nádoru jsou, spíše než jeho morfologie, považovány genomické vlastnosti nádorových buněk. Prací zabývajících se genetickými a epigenetickými změnami v borderline nádorech je však dosud velmi málo.

Většina se jich zabývá nejčastějším, serózním typem low-grade/typ I ovariálních nádorů. Autoři se shodují v tom, že velmi časnou událostí v karcinogenezi tohoto typu nádorů jsou mutace onkogenů KRAS a BRAF. Produkty obou genů působí jako počáteční regulátory transdukční buněčné cesty RAS/RAF/MEK/MAPK, která zprostředkovává přenos růstových signálů do buněčného jádra. Onkogenní mutace v kodonech 12, nebo 13 KRAS a/nebo v kodonu 599 BRAF vedou k trvalé, konstitutivní aktivaci této cesty, a podporují tak procesy vedoucí k nádorové transformaci buňky. Výskyt mutací onkogenů KRAS a BRAF je vyšší u benigních cystadenomů s minoritní složkou histologicky prokázaného BTO, což může mít dvojí vysvětlení: vyšetření přítomnosti těchto mutací lépe identifikuje přítomnost složky BTO, nebo jen určitá část benigních nádorů (cystadenomů) má potenciál k postupnému vývoji v BTO a následně v invazivní karcinom.

Tyto mutace nejsou nacházeny u high-grade ovariálních karcinomů (typ II). Nicméně konstitutivní aktivace kaskády RAS/RAF/MEK/MAPK v tomto typu nádorů nacházena je. Ukazuje to na genomické alterace jiného typu než mutace genů KRAS a BRAF; zřejmě se jedná o změny epigenetické – změny metylace promotorových sekvencí.

Alelická dysbalance (tedy ztráta heterozygozity – loss of heterozygosity – LOH, amplifikace, nebo aneuploidita) je popisována u BTO i low-grade/typ I ovariálních karcinomů velmi často, nedosahuje však úrovně popisované u high-grade/typ II karcinomů. U low-grade karcinomů jde především o oblast chromozomu 1 (krátké raménko – oblasti tumorsupresorů MYCL1 a NOERY/ARH1). U high-grade karcinomů jsou to oblasti chromozomů 17 (krátké raménko – gen p53, dlouhé raménko – gen BRCA1) a 13 (dlouhé raménko – gen BRCA2).

U nonserózních typů epiteliálních low-grade ovariálních nádorů jsou molekulární charakteristiky mírně odlišné. U mucinózních borderline nádorů se často vyskytují mutace onkogenů KRAS, ne však onkogenu BRAF. Pro endometroidní nádory jsou typické mutace beta-kateninu a mutace nebo alelické ztráta (LOH) v oblasti tumorsupressoru PTEN (dlouhé raménko chromozomu 10). Stejné změny jako u nádorů endometroidního typu jsou nacházeny i nádorů z jasných buněk.

Pouze ojedinělé práce se zabývají molekulárními charakteristikami peritoneálních implantátů u BTO. Cílem těchto studií bylo především ozřejmit původ implantátů (diseminace ovariálního BTO vs. nezávislý synchronní vznik). Výsledky jsou kontroverzní. Práce zabývající se alelickou dysbalancí zjišťují stejné genetické změny v původním ovariálním tumoru i v implantátech. Studie využívající klonální analýzu založenou na vyšetření inaktivace chromozomu X však popisují odlišný inaktivační vzorec v původním nádoru a v implantátech.

Dosavadní molekulární analýzy vývojových stadií ovariálního karcinomu, především BTO, naznačují genomické oblasti, na které by se měla zaměřit pozornost. Výsledky jsou však zatím pouze kusé a nedovolují ještě aplikovat závěry do klinické praxe. Vzniká tak potřeba dalších studií, které by především integrovaly dosud používané postupy a pracovaly s většími soubory.

ZÁVĚR

Nově publikované práce zabývající se studiem genetických a epigenetických charakteristik borderline tumorů identifikují genomické změny, které by mohly být charakteristické pro jednotlivé, klinickým chování se odlišující podtypy těchto nádorů. Jedná se o bodové mutace onkogenů, inaktivace tumorsupresorových genů a ovlivnění exprese genů v důležitých nitrobuněčných kaskádách.

V kontrastu k závažnosti problému je však publikací na toto téma dosud málo a nezaujímají celé spektrum možných mechanismů alterace zúčastněných genů. Zkoumané soubory jsou také rozsahem nevelké, největší zahrnují pouze několik desítek vzorků. Dostupné poznatky však, jako u jiných nádorů, svědčí pro existenci principu kmenové nádorové buňky a dovolují tedy předpokládat, že na základě genetických a epigenetických charakteristik lze rozdělit borderline tumory vaječníků do skupin, které mají společný klonální původ (stejnou nádorovou kmenovou buňku), alterovány stejné buněčné funkční cesty, a tím i stejné biologické chování.

Lze předpokládat, že spektrum genomických (tj. genetických a epigenetických) změn, které mohou vést k nádorové transformaci buňky, není neomezené a že tyto změny se odehrávají na úrovni kmenové buňky nebo jejích nejbližších dceřiných buněk (progenitorové buňky). Analýza genomických změn by měla vést k definici jednotlivých podtypů BTO, a po korelaci s klinickými charakteristikami ke spojení podtypů s určitým biologickým chováním. Takováto molekulární typizace umožní lépe definovat rizika u jednotlivých pacientek s BTO a přizpůsobit léčbu (zvláště v případě přání zachování fertility) konkrétní pacientce.

Práce byla podpořena grantem GA ČR č. 301/08/P103.

MUDr. Michal Zikán, Ph.D.

Gynekologicko-porodnická klinika 1. LF UK a VFN

Apolinářská 18

128 00 Praha 2

e-mail: michal.zikan@lf1.cuni.cz