Βιολογία του καρκίνου του πνεύμονα

Σαββούλα Μάλλιου Κριαρά

2 Ιουλίου 2015

Τα καρκινικά μονοπάτια του καρκίνου του πνεύμονα

Γράφει ο

Δρ Ιωάννης Κριαράς

Πνευμονολόγος-Εντατικολόγος, MD, PhD

Και η

Δρ Σάββη Μάλλιου Κριαρά

Ειδικός Παθολόγος- Ογκολόγος, MD,PhD

-Αυξητικοί παράγοντες

Ο υποδοχέας του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα EGF ανήκει στην οικογένεια των υποδοχέων των erbB αυξητικών παραγόντων που περιλαμβάνει τον υποδοχέα EGF (HER1 ή erbB1), HER2/neu (erbB2), HER3 (erbB3) και HER4 (erbB4). Αυτές οι πρωτεϊνες της επιφάνειας των κυττάρων αποτελούνται από ένα εξωκυτταρικό μέρος δέσμευσης, έναν διαμεμβρανικό σχηματισμό και ένα τμήμα ενδοκυτταρικό τυροσινικής κινάσης. Η δεύσμευση του συνδέτη με τον υποδοχέα ενεργοποιεί το διμερισμό του υποδοχέα και η αυτοφωσφορυλίωση, ξεκινάει με έναν καταρράκτη γεγονότων που οδηγούν σε αύξηση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, σε αγγειογένεση, σε μετάσταση και σε μείωση της απόπτωσης. Η ακατάλληλη ενεργοποίηση αυτού του σηματοδοτικού μονοπατιού του υποδοχέα είναι αποτέλεσμα της υπερέκφρασης του υποδοχέα ή του συνδέτη, μετάλλαξης του υποδοχέα, δέσμευσης σε ενδοκυτταρικούς συνδέτες ή διμερισμό άλλων υποδοχέων (ετεροδιμερισμό).

Η υπερέκφραση υποδοχέων EGF έχει βρεθεί σε πολλούς συμπαγείς όγκους και σε 70% των μη μικροκυτταρικών καρκίνων του πνεύμονα και είναι ένας ανεξάρτητος αρνητικός προγνωστικός παράγοντας.

Η χρησιμοποίηση αυτού του μονοπατιού για την θεραπεία του καρκίνου του πνεύμονα

Μικρά μόρια που αναστέλλουν την τυροσινική κινάση και μονοκλωνικά αντισώματα, παρόμοια με τη τραστουζουμάμπη στον καρκίνο του μαστού, εμποδίζουν την σύνδεση με τον συνδέτη, όπως η gefitinib που είναι αναστολέας του υποδοχέα EGF της τυροσινικής κινάσης (20% γρήγορη ανταπόκριση με απεικονιστική και κλινική βελτίωση των συμπτωμάτων).

-Αγγειογένεση

Η αγγειογένεση του όγκου είναι μια διαδικασία πολλαπλασιασμού και μετανάστευσης των ενδοθηλιακών κυττάρων για να σχηματίσουν νέα αγγεία που θα τροφοδοτούν τον όγκο και θα του δίνουν τη δυνατότητα μετάστασης. Αυτή η διαδικασία ρυθμίζεται πρωταρχικά από τον αγγειακό αυξητικό ενδοθηλιακό παράγοντα (VEGF), που είναι μια ομοδιμερής γλυκοπρωτεϊνη.

Όταν ο VEGF δεσμεύεται στους υποδοχείς τυροσινικής κινάσης flt-1 & flt-1KDR, οι υποδοχείς διμερίζονται, ενεργοποιώντας ενδοκυτταρικά σηματοδοτικά μονοπάτια που οδηγούν σε πολλαπλασιασμό των ενδοθηλιακών κυττάρων και σχηματισμό νέων αγγείων.

Ο VEGF υπερεκφράζεται σε διάφορους τύπος καρκίνου, όπως και στον καρκίνο του πνεύμονα.

Η υπερέκφραση του VEGF και η αυξημένη αγγείωση του όγκου είναι δείκτες φτωχής πρόγνωσης.

Αντισώματα κατά του VEGF καταστέλλουν την αύξηση ποικίλων καρκινικών κυτταρικών γραμμών και αναστέλλουν την αγγειογένεση. Ένας αριθμός αντιαγγειογενετικών παραγόντων, έχουν αναπτυχθεί, όπως μονοκλωνικά αντισώματα που συνδέονται με τον συνδέτη VEGF, τον υποδοχέα VEGF και αναστολείς της τυροσινικής κινάσης των flt-1 & flt-1KDR υποδοχέων. Ένα αντι-VEGF αντίσωμα η Bevacizumab έχει πολύ καλά αποτελέσματα στον καρκίνο του πνεύμονα, αν και αυξάνει τον κίνδυνο αιμόπτυσης σε ασθενείς με μεγάλους, κεντρικούς και πλακώδεις όγκους του πνεύμονα.

-Αναστολή κυκλοξυγενάσης

Η κυκλοξυγενάση COX-1 εκφράζεται σε πολλούς ιστούς (γαστρικός βλεννογόνος) και είναι υπεύθυνη για πολλές λειτουργίες της ομοιόστασης όπως για τη διατήρηση της καλής νεφρικής ροής και την προστασία της επένδυσης του γαστρεντερικού συστήματος. Σε αντίθεση, η έκφραση COX-2 υπερεκφράζεται σε απάντηση στις κυτοκίνες, στους αυξητικούς παράγοντες και στους προαγωγείς των όγκων και σε έναν αριθμό κακοηθών όγκων, όπως ο καρκίνος του πνεύμονα. Το COX-2 είναι το καταλυτικό ένζυμο στον αραχιδονικό μεταβολισμό που παράγει προσταγλανδίνες που εμπλέκονται στην αύξηση του όγκου. Οι προσταγλανδίνες εμπλέκονται στην αγγειογένεση με έναν αριθμό διαφορετικών μηχανισμών που έχουν αντιαποπτωτική, αγγειογενετική δράση και ενεργοποίηση της καρκινογένεσης. Οι εκλεκτικοί αναστολείς της COX-2 (αντιφλεγμονώδη) που ελαττώνουν τα επίπεδα COX-2, όπως η celecoxib ελαττώνουν τη νεοαγγειογένεση την έκφραση VEGF και αυξάνουν την απόπτωση και έτσι οι αναστολείς COX-2 έχουν αντικαρκινική δράση.

-Ογκοκατασταλτικά γονίδια

Το TP53 ογκοκατασταλτικό γονίδιο είναι το πιο συχνά μεταλλαγμένο γονίδιο στον καρκίνο και ανευρίσκεται σε πάνω από 50% των όγκων. Στον καρκίνο του πνεύμονα η απώλεια του ενός αλληλόμορφου γονιδίου στο χρωμόσωμα 17p13 και η απενεργοποιήση με μετάλλαξη του άλλου υπάρχει σε 75% των περιπτώσεων μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα και 50% των περιπτώσεων μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα. Το αποτέλεσμα ποικίλλει, αλλά το φυσιολογικό TP53 είναι ο φύλακας του γονιδιώματος γιατί μπορεί να σταματήσει τον κυτταρικό κύκλο και να προκαλέσει την απόπτωση κατεστραμμένων ή μεταλλαγμένων κυττάρων. Η πρωτεϊνη wild-τύπου P53 καθυστερεί την είσοδο στη φάση S του κυτταρικού κύκλου σε περίπτωση βλάβης του DNA και επιτρέπει την επισκευή του και εμποδίζει την διάδοση των μεταλλάξεων και τις χρωμοσωμικές αναδιατάξεις στις επόμενες κυτταρικές γενεές. Τα κύτταρα με ανεπανόρθωτες μεταλλάξεις και wild-τύπου P53 υφίστανται απόπτωση. Η μετάλλαξη του TP53 οδηγεί σε απώλεια του ελέγχου του κυτταρικού κύκλου και της επιδιόρθωσης του DNA, το οποίο οδηγεί σε ανώμαλα ή μεταλλαγμένα κύτταρα. Η ανάκτηση της λειτουργίας του wild-τύπου P53 στον κυτταρικό κύκλο με μεταφορά γονιδίου είναι αρκετή για να σταματήσει τον κυτταρικό κύκλο και να προάγει την απόπτωση. Αν και οι μεταλλάξεις του TP53 είναι συχνές στον καρκίνο του πνεύμονα η προγνωστική του σημασία δεν είναι ξεκαθαρισμένη, αν και οι περισσότεροι συμφωνούν ότι η πρωτεϊνη wild-τύπου P53 είναι θετικός προγνωστικός παράγοντας.

-Ογκογονίδια

Οι πρωτεϊνες RAS είναι η οικογένεια των πρωτεϊνών που δεσμεύονται με τα νουκλεοτίδια γουανίνης και παίζουν σημαντικό ρόλο στο ενδοκυτταρικό σηματοδοτικό μονοπάτι. Σε απάντηση στην αλληλεπίδραση ανάμεσα στους υποδοχείς των τυροσινικών κινασών και τους συνδέτες τους, όπως τους αυξητικούς παράγοντες, οι RAS ενεργοποιούνται και συμβαίνει ένας καταρράκτης γεγονότων ρύθμισης του κυτταρικού κύκλου και της απόπτωσης, όπως ενεργοποίηση του μονοπατιού της RAF-1/μιτογόνου πρωτεϊνικής κινάσης και του μονοπατιού RAC/RHO. Εάν είναι μεταλλαγμένες τα παράγωγα των μεταλλαγμένων γονιδίων παραμένουν σε ενεργή κατάσταση και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να δημιουργείται ένα συνεχές σήμα που οδηγεί σε ανεξέλεγκτη κυτταρική ανάπτυξη. Οι πρωτεϊνες RAS είναι παράγωγα των πρωτο-ογκογονιδίων H-RAS, K-RAS & N-RAS γονιδίων. Οι περισσότερες μεταλλάξεις των K-RAS ογκογονιδίων στον μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα είναι στα κωδικόνια 12, 61 & 63. Οι μεταλλάξεις του K-RAS βρίσκονται πρωταρχικά στα αδενοκαρκινώματα του πνεύμονα (περίπου 30%) και σχεδόν ποτέ στον μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα. Μετά τη σύνθεση οι πρωτεϊνες υπόκεινται σε μια διαδικασία μετα-μεταφραστικών τροποποιήσεων. Ένα στάδιο σε αυτή την διαδικασία είναι η φαρνεσυλίωση που γίνεται από το ένζυμο φαρνεσυλτρανσφεράση, Το ένζυμο αυτό μεταφέρει μια ομάδα ισοπρενοειδούς φαρνεσύλης από τον διφωσφορισμό της φαρνεσύλης. Αυτό το ξεχωριστό βήμα είναι στόχος βιολογικών φαρμάκων που ονομάζονται αναστολείς φαρνεσυλτρανσφεράσης.

Σε αντίθεση με τα RAS γονίδια, τα γονίδια MYC σπάνια είναι μεταλλαγμένα στον καρκίνο του πνεύμονα αλλά φαίνεται να δραστηριοποιούνται από την υπερέκφραση με την με τα προς τα πάνω ρύθμιση ή την γονιδιακή υπερέκφραση. Τα γονίδια αυτά απαντώνται, κυρίως, στον μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα και σπάνια στον μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα. Αυτά τα παράγωγα των γονιδίων MYC είναι οι πυρηνικές φωσφοπρωτεϊνες που εμπλέκονται στην ρυθμιζόμενη γονιδιακή μεταγραφή. Οι γονιδιακές MYC υπερεκφράσεις συνδέονται με τον μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα και με μεγάλη αντίσταση στη θεραπεία και την ακτινοβολία.

-Κυτταρικός κύκλος και αλληλεπιδράσεις πρωτεϊνών

Η παρέμβαση στους μηχανισμούς που ελέγχουν τον κυτταρικό κύκλο είναι άλλος ένας θεραπευτικός στόχος. Το σύμπλεγμα κυκλίνης το εξαρτώμενο από την κινάση της κυκλίνης ρυθμίζει τον κυτταρικό κύκλο και ανταποκρίνεται σε εξωκυτταρικά και ενδοκυτταρικά σήματα για να προάγει την έναρξη, την πρόοδο και την ολοκλήρωση των γεγονότων του κυτταρικού κύκλου. Υπερενεργοποίηση του συστήματος της κυκλίνης του εξαρτώμενου από την κυκλίνη, που προέρχεται από την αυξημένη γονιδιακή έκφραση, την ελαττωμένη προς τα κάτω ρύθμιση ή την μη ελεγχόμενη εξωκυττάρια σηματοδότηση έχει εμπλακεί στον μη ελεγχόμενο κυτταρικό πολλαπλασιασμό των ανθρώπινων κακοηθειών. Ελαττωμένα επίπεδα φυσιολογικών αναστολέων κινασών που εξαρτώνται από την κυκλίνη και μεταλλάξεις των εξαρτώμενων από την κυλίνη Rb & TP53 σηματοδοτικών μονοπατιών έχουν, επίσης, αναγνωρισθεί, ως μηχανισμοί πολλαπλασιασμού των κυττάρων του όγκου και της επιβίωσης των καρκινικών κυττάρων.

Το μονοπάτι του πρωτεοσώματος είναι υπεύθυνο για την προς τα κάτω ρύθμιση των περισσοτέρων ενδοκυτταρικών πρωτεϊνών με έναν υψηλά ρυθμιζόμενο τρόπο. Τα μετατρεπόμενα κύτταρα είναι πιο ευαίσθητα στους αναστολείς πρωτεοσώματος από τα φυσιολογικά κύτταρα και γι΄αυτό η αναστολή πρωτεοσώματος είναι αντικαρκινικός στόχος.