НОВІ ПОГЛЯДИ НА ГЕНЕТИКУ РАКУ ГРУДНОЇ ЗАЛОЗИ ТА МОЖЛИВОСТІ ПРОФІЛАКТИКИ

Злоякісні новоутворення молочної залози міцно займають перші позиції у сумних рейтингах причин смертності, у тому числі серед жінок репродуктивного віку, а також лідирують серед злоякісних новоутворень, які виявлені занадто пізно

 Останнє важко пояснити, оскільки рак грудної залози (РГЗ) частіше вражає населення соціально та економічно розвинених країн, де для раннього виявлення патології працюють суспільні проекти, висвітлюючи проблему в масс-медіа, інтернет-мережах тощо.

Увагу суспільства до проблеми також не можна вважати недостатньою, періодично світ вибухає інформацією про нові революційні методи прогнозування та ранньої діагностики РГЗ.

Так, у 1974 році перша леді США Бетті Форд оголосила співгромадянам про виявлення у неї пухлини та про свої плани щодо радикальної мастектомії для боротьби із хворобою, спричинивши «ефект Бетті Форд» – підвищену увагу жінок до стану своїх молочних залоз.

У 1990 році M. C. King оприлюднив матеріал щодо ролі поліморфізму генів BRCA-1 та BRCA-2 у порушенні регуляції нормального подвоєння ДНК. І хоча вказані гени присутні в усіх клітинах організму, що здатні до репарації, протягом наступних років серія досліджень показала високий зв'язок між мутаціями генів та РГЗ. Тому мутантні форми генів отримали неофіційну назву гену раку молочної залози. Жінки-носії мутантного гену мають високий ризик розвитку РГЗ.

Легендарна голівудська акторка, кавалер-дама Великобританії Анджеліна Джолі 2013 року оприлюднила свої операції – двобічну мастектомію та оваріоектомію, до яких вона вдалась через виявлення в себе мутантних генів та обтяжений РГЗ спадковий анамнез. На жаль, такі радикальні заходи можуть попередити лише 3–5% випадків РГЗ, оскільки лише така частка жінок, хворих на РГЗ, мають обтяжену спадковість.

Не варто забувати і про вплив соціально-економічних умов на розвиток захворювання. Так, частота РГЗ є в 4 рази вищою в розвинених країнах, ніж у країнах Східної Азії та Африки, а вивчаючи когорти, що емігрували з бідних регіонів у розвинуті країни, дослідники вже у другому-третьому поколінні виявляють вирівнювання частоти захворювання із загальною популяцією.

Для того, щоб зрозуміти патогенез РГЗ, науковці розпочали пошук інших механізмів розвитку, у тому числі на рівні порушення регуляції клітинного поділу. Одним з «підозрюваних» механізмів дизрегуляції став епігенетичний шлях пригнічення нормальних, немутованих генів BRCA 1 та BRCA2. Епігенетичними змінами геному називають такі порушення його, що не пов'язані із послідовністю ДНК. Вони є «понад генетичними», а саме регулюють включення або виключення певних генів.

Наразі прийнято розглядати 3 основні механізми надгеномної регуляції:

Метилювання ДНК – приєднання метильної групи до цитозину, що розташований у ланцюзі ДНК перед гуаніном. Такі метильні групи створюють механічні перешкоди при просуванні транскриптази, яка дублює послідовність нуклеотидів для синтезу транспортної РНК. Тобто, метилювання гена, що здійснюється одним із генів метилтрансферази, у більшості випадків призводить до інактивації гена, а деметилювання – до його активації.

Модифікація гістонів – сукупність процесів, що вивільняють ланцюг ДНК від гістону, на який він намотаний подібно до котушки ниток. Найбільш глибоко вивченим механізмом вивільнення (модифікації) є ацетилювання гістону, що змінює його електричний заряд на нейтральний, руйнуючи міцний зв'язок між гістоном та ДНК. Модифікація генів, що блокують процеси апоптозу, може призвести до розладів регуляції клітинного поділу, та, як наслідок – онкогенезу.

Синтез мікроРНК – утворення гібридних ланцюжків РНК, що містять 20–25 нуклеотидів та не несуть генетичної інформації. Втім, такі мікроРНК можуть інактивувати транскриптазу, що робить неможливим синтез повноцінної РНК та пригнічує роботу відповідного гену.

Епігенетичні механізми регуляції клітинного поділу активуються в умовах хронічного запалення, що супроводжується типовими явищами проліферації, ангіогенезу, імуносупресії та надлишку дії канцерогенних факторів.

Раку грудної залози притаманний метастатичний характер росту. Так, пухлинне вогнище із кількістю клітин до 10³–10⁴, не маючи контакту із судинним руслом, не становить небезпеки для організму. Щойно запустився ангіогенний контакт, канцерогенний механізм запускає, у тому числі і на епігенетичному рівні, синтез та секрецію чинників, що стимулюють утворення нових кровоносних судин. Це створює основу для гематогенного шляху поширення пухлини, при чому вибірковість такого метастазування (в легені та кістки) також зумовлена особливостями епігенетичної регуляції – саме у цих тканинах злоякісні клітини знаходять сприятливу нішу для подальшого розмноження. Втім, клітини у цих або інших тканинах можуть існувати, не проявляючи своїх патогенних властивостей роками. Порівнюючи стан цих клітин, що зберігають канцерогенний потенціал, із станом сну, явище назвали дормантністю (від лат. Dormant – той, що спить).

Розрізняють 2 види дормантності:

• при першому поодинока трансформована клітина переходить у стан анабіозу – зупинка клітинного циклу, клітина не ділиться, але і не гине;
• при другому варіанті у стані дрімання перебуває група клітин у кількості 50–100, що фактично становить собою метастаз. У рамках метастазу в рівних пропорціях частина клітин ділиться, частина гине шляхом апоптозу. Завдяки такому балансу метастатичне вогнище не гине, зберігає свій канцерогенний потенціал та не проявляє онкологічної агресії.

Провідну роль у регуляції такого балансу відіграють саме епігенетичні механізми, адже саме активація протоонкогенних генів або пригнічення генів апоптозу і призводить до появи метастатичної пухлини, що клінічно може проявити себе і через 1, і через 10 років після формального одужання. Оскільки активного поділу в цих вогнищах не відбувається, традиційні засоби лікування (хіміотерапія, променева терапія) на них не впливають.

З огляду на таку концепцію розвитку онкологічних захворювань легко пояснити недостатню ефективність загальноприйнятих методів лікування. Радикальна операція призводить лише до видалення пухлини, що містить диференційовані клітини, системна хіміотерапія та радіовпливи – до пригнічення поділу клітин із збереженою здатністю до апоптозу. Клітини у стані дормантності не реагують на перераховані методи, відіграючи роль стовбурових клітин – їх потенція до неконтрольованого розмноження може проявитись у будь-який момент. Підтвердженням такої потенції є результати експериментів, коли введення клітин метастатичної пухлини тварині призводило до утворення злоякісної пухлини у місці введення та швидкого її метастазування.

Важливу роль у походженні РГЗ відіграє така поширена нозологічна форма як мастопатія. Такий діагноз мають від 50 до 60% жінок, старших за 40 років. При цьому ризик розвитку РГЗ є в 3 рази вищим при дифузній формі мастопатії та у 40 разів вищим – при вузловій. При вивченні активності 1200 генів, розташованих в онкокластері, виявлено підвищену функціональну активність всіх залучених в онкогенезі генів, а також патологічну проліферацію, прояви оксидативного стресу, неоангіогенез, запалення та фіброз. Ці зміни, звичайно, не є такими вираженими, втім показовою є схильність до того каскаду неконтрольованих проліферативних процесів, що лежить в основі пухлинного росту.

Крім інших своїх властивостей, РГЗ є гормонозалежною пухлиною, швидкість росту та метастазування пухлини залежить не лише від співвідношення прогестерону та естрогенів, а, як стало відомо пізніше, – і від переважання тієї чи іншої форми метаболітів останніх. У процесі обміну естрадіолу утворюється, з поміж інших, 2-гідроксиестрон, що ініціює короткочасну експресію естрогенових рецепторів тканини молочної залози, та 16-гідроксиестрон, який виступає потужним стимулятором естрогенових рецепторів із відповідним каскадом проліферативних та мутагенних процесів. Певною мірою співвідношення «неагресивних» та «агресивних» метаболітів естрогенів також можна вважати механізмом епігеномної регуляції, адже дія стероїдних гормонів реалізується через активацію одних та пригнічення інших генів.

Таким чином, перспективним засобом запобігання РГЗ є пошук лікарського засобу, який би мав властивості пригнічення дормантних клітин та регуляції епігеномних канцерогенних механізмів. Біологічно-активні речовини з подібною дією було виділено із капусти броколі, куркуми, зеленого чаю. Найбільш потужним антиканцерогенним потенціалом серед них володіє 3,3'диіндолілметан, який є продуктом фізичного перетворення індол-3-карбінолу, а також епігаллокатехін-3-галлат.

Синтез індол-3-карбінолу в чистому вигляді дозволив вивчити його властивості, якими виявились здатність оптимізувати регуляцію клітинного обміну, а саме пригнічувати ті механізми епігенетичного впливу, що сприяють переходу дормантних клітин та вогнищ у активний стан. Саме ця здатність попереджувати новоутворення на рівні геному надає можливості для розробки протипухлинних препаратів нового покоління – регуляторів епігеномної модифікації.

Однією із основних рис індол-3-карбінолу є захист гормонозалежних тканин від високоактивних естрогенових метаболітів, екзогенних канцерогенів, що запобігає вищеописаному механізму проліферативної дії. У дослідах in vitro показано здатність речовини дуже вибірково знищувати стовбурові злоякісні пухлини, що ізольовано або у вигляді мамосфер циркулюють системними кровоплином. Індол-3-карбінол посилює активність ферментів І фази детоксикації, результатом чого є покращення утилізації шкідливих речовин та канцерогенів.

Практичне застосування індол-3-карбінолу можливе у 2 напрямках:

• у комплексному лікуванні злоякісних новоутворень, що призводить до зниження хіміо- та радіорезистентності пухлин. Препарат збільшує ефективність основного лікування, знижує кардіотоксичність протипухлинних фармацевтичних засобів.
• З метою профілактики РГЗ у жінок, що мають чинники ризику – мастопатію, носійство мутантного гену BRCA тощо.

За даними Національного Онкологічного Інституту США, лабораторні дослідження показали, що епігаллокатехін-3-галлат (EGCG) деактивує вільні радикали перш, ніж вони встигають завдати шкоди клітинам, зменшує кількість і розмір пухлин і перешкоджає росту ракових клітин.

У підсумку, можна зробити висновки, що епігаллокатехін-3-галлат (EGCG):

• Володіє вираженою антиоксидантною дією, створюючи «механічні пастки» для оксидантів.
• Пригнічує ріст патологічних клітин в органах і тканинах.
• Викликає вибіркову загибель (апоптоз) клітин з підвищеною пухлинною активністю.
• Пригнічує патологічний ріст нових судин і, таким чином, перешкоджає росту новоутворень.
• Пригнічує запалення, за рахунок зниження активності циклооксигенази, простагландинів і прозапальних цитокінів.
• Є конкурентним інгібітором ДНК-метилтрансферази, реактивує «мовчазні» інактивовані гени-супресори пухлин, відновлюючи їх функціональні можливості і посилюючи протипухлинний захист.
• А також підсилює дію індол-3-карбінолу.

Необхідний протипухлинний захист і повну блокаду всіх шляхів проліферації в тканинах грудної залози забезпечує лише поєднання одночасного застосування індол-3-карбінолу та епігаллокатехін-3-галлату.