ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ МЕЛАНОМЫ - Студенческий научный форум

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ МЕЛАНОМЫ

Жапекова Ж.А. 1
1Тюменский Государственный Медицинский Университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение

Меланома — злокачественная опухоль, возникающая в результате атипического перерождения и размножения пигментных клеток (меланоцитов). Наиболее часто поражает кожу, но может встречаться и на слизистых. Характеризуется быстрым распространением опухолевых клеток по всему организму. Меланома диагностируется по данным исследования мазка-отпечатка, сделанного с ее поверхности. Гистологическое подтверждение диагноза производится после удаления образования. Лечение проводится в зависимости от стадии меланомы и может состоять в хирургическом иссечении образования, удалении лимфатических узлов, иммунотерапии, лучевой терапии и химиотерапии.

Меланома является одним из видов рака кожи. На долю меланомы приходится 1-1,5% от всех злокачественных новообразований. По данным ВОЗ каждый год в мире от меланомы погибает около 48 000 человек и отмечается рост заболеваемости. Наиболее часто меланома диагностируется у пациентов, проживающих в южных странах в условии повышенной природной инсоляции. Подвержены заболеванию в основном люди старше 30 лет, но отдельные случаи меланомы встречаются и у детей. В различных странах мира заболеваемость меланомой кожи варьирует от 5 до 30 человек на 100 000 населения.

История изучения меланомы кожи

Доказательства существования МК в древности подтверждают палеопатологи, которые обнаружили диффузное поражение костей и округлые меланоцитарные массы в коже перуанских мумий IV столетия н.э. Первое описание меланомы встречается в трудах Гиппократа, назвавшего ее «смертельной черной болезнью» (V век н.э.). Никакой убедительной информации в течение последующих почти полутора тысяч лет в литературе не встречается, вплоть до XVII-XVIII веков, когда европейские исследователи описали это заболевание как «смертельную черную опухоль с метастазами и черной жидкостью в теле». И только в 1804 году французский врач René Laennec, будучи еще студентом, выступил с докладом, посвященным данной проблеме, на медицинском факультете Парижского университета, а в 1805 году опубликовал труд «Le melanose», в котором дал детальную характеристику этого заболевания.

Врач общей практики W. Norris, изучавший МК, предположил, что она может иметь наследственную природу и в 1820 г. издал рукопись, посвященную описанию семьи с многочисленными атипичными невусами, а также характеристике семей с наличием метастатических поражений. И, наконец, в 1838 году R. Carswell впервые использовал медицинский термин «меланома» по отношению к злокачественному пигментному поражению кожи. Развитие молекулярной генетики в течение последних 20 лет подтвердило теорию W. Norris о существовании генетически детерминированной меланомы, а описанный доктором клинический случай теперь рассматривается в рамках синдрома множественных диспластических невусов, ассоциированного с меланомой (FAMMM-синдром). В последующем, в 1992 году, с развитием молекулярно-биологических технологий в семьях с FAMMM-синдромом были идентифицированы герминальные мутации в CDKN2A.

Причины возникновения меланомы

Риск развития меланомы повышен у лиц с I и II фототипом кожи. Наиболее маловероятно развитие заболевания у людей со смуглой кожей и лиц негроидной расы. Вероятность возникновения меланомы повышают имеющиеся в анамнезе (даже в раннем детстве) солнечные ожоги, избыточное ультрафиолетовое облучение, как естественное, так и полученное в солярии.

Прослеживается наследственная предрасположенность — возникновение заболевания у лиц, имеющих в семейном анамнезе случаи меланомы. Ученые предполагают, что это связано с генетически передающимся нарушением в работе супрессоров, подавляющих опухолевый рост.

Около 70% случаев развития меланомы происходит в результате злокачественного перерождения пигментных невусов, к которым относятся: гигантский пигментный невус, голубой невус, невус Ота, сложный пигментный невус, пограничный невус. С высокой вероятностью трансформироваться в меланому могут также пигментная ксеродерма и меланоза Дюбрейля. К факторам, запускающим процесс малигнизации невуса или пигментного образования, относятся его травмирование и повышенная инсоляция, наследственные и эндокринные факторы.

Наследственная предрасположенностьк меланоме кожи

МК является этиологически гетерогенным заболеванием, его развитие связано с воздействием как средовых, так и генетических факторов. Среди всех факторов риска развития МК определяющее значение имеет взаимосвязь между генетически детерминированным кожным фенотипом и УФ-облучением. Однако, расположение многих очагов меланомы на участках кожи, не подвергающихся регулярной солнечной экспозиции, свидетельствует о том, что эта связь не является специфической. Выделяют спорадическую и наследственную формы МК. Если в семье пациента отсутствуют случаи заболевания данной патологией, речь идет о спорадической (90 % всех случаев) форме. В тех случаях, когда имеет место накопление случаев МК в семье, МК называют (семейной, генетически ассоциированной) наследственной (5-14 %). В этом случае заболевание обусловлено герминальными мутациями в генах предрасположенности с возможностью наследования структурных перестроек последующими поколениями в соответствии с классическими законами Менделя. Установлено, что наличие семейной истории МК увеличивает риск развития опухоли у здоровых членов семьи. По данным литературы, частота МК у близких родственников больных данной патологией составляет от 8 до 14 %. Речь о семейной истории МК идет в том случае, если поражены два и более родственника первой степени родства или у троих членов семьи диагностирована (независимо от степени родства) МК. Семейное накопление МК также отмечается в 5-10 % случаев в географических регионах с высоким уровнем заболеваемости МК. На основании проведенных многочисленных исследований были установлены основные клинические критерии семейной МК:1. ранний возраст возникновения заболевания: медиана возраста манифестации составляет 36 лет у мужчин и 29 лет у женщин при наследственной форме по сравнению с 57 годами у мужчин и 59 годами у женщин при спорадической форме. В 10 % случаев семейная МК диагностируется в возрасте 20 лет, тогда как спорадические случаи МК выявляют в этом возрасте лишь в 2 % случаев; 2. наличие большого количества пигментных невусов на коже; 3. первично-множественные очаги поражения МК: частота первично-множественной МК составляет 30 % при наследственной по сравнению с 4 % при спорадической МК. По клиническим, фенотипическим и гистологическим параметрам семейная МК не отличается от спорадической, тогда как ранний возраст манифестации и множественный характер поражения встречаются чаще именно при наследственной форм. В течение последних десятилетий усилия ученых направлены на установление молекулярно-генетических перестроек, лежащих в основе развития МК. С использованием сегрегационного анализа и сравнительной геномной гибридизации были картированы гены, вовлеченные в наследственный и спорадический канцерогенез МК, такие как CDKN2A, CDK4, MC1R, BRAF, NRAS, c-KIT, PTEN и др. Гены, ответственные за развитие семейной формы МК, разделяют на 2 большие группы:

-гены с высокой пенетрантностью

-гены с низкой пенетрантностью.

Высокопенетрантныегены

Ген CDKN2A (р 16/INK4 A/CDKN2A/Multi Tumor-Suppressor MTS1/cyclin-dependent kinase inhibitor 2A) (9p21) (OMIM № 600160). Превалирующее значение в развитии наследственной формы МК принадлежит CDKN2A, мутации которого наблюдаются, по данным разных авторов, в 20-50 % случаев, особенно в семьях, в которых у троих и более лиц диагностирована МК.Ген CDKN2A принадлежит к семейству генов-супрессоров опухолевого роста и относится к группе «хранителей клеточного цикла». Он расположен на коротком плече 9-ой хромосомы и состоит из четырех экзонов: 1а, 1р, 2 и 3.Этот ген кодирует два разных белка P16Ink4A (экзоны 1а, 2 и 3) и P14ARF (экзоны 1р, 2 и 3), посредством которых влияет на два сигнальных пути, отвечающих за регуляцию клеточного цикла: p53 (TP53, OMIM № 191170) и RB1 (OMIM № 614041). Герминальные мутации в одном из двух аллелей CDKN2A ассоциированы с наследственной предрасположенностью к развитию МК. Часть из этих мутаций инактивирует только CDKN2A/P16, не нарушая функцию CDKN2A/P14ARF. Частота мутаций гена CDKN2A, как и заболеваемость МК, варьирует в различных географических регионах - отмечаются более низкие показатели в Европе по сравнению с Северной Америкой. В противовес этому A.M. Goldstein et al. провели сравнительный анализ результатов многочисленных исследований в разных странах мира с оценкой количества семей и пациентов с МК - носителей мутации CDKN2A. В общей сложности было оценено 385 семей, в каждой из которых было выявлено > 3 больных МК (всего 1720 пациентов). Мутации CDKN2A были обнаружены у представителей 39 % семей (n=150). Частота мутаций варьировала от 20 (32/162) в Австралии до 45 % (29/65) в Северной Америке и 57 % (89/157) в Европе. Примечательно, что низкая частота мутаций гена CDKN2A - 20 % - наблюдалась в Австралии, регионе с наиболее высокими показателями заболеваемости - 38,5 на 100 000 мужчин; 29,5 на 100 000 женщин, что в свою очередь подтверждает теорию об определяющей роли УФ-радиации. В то же время наиболее высокая частота мутаций наблюдалась в Европе (57 %), регионе с относительно низкими показателями заболеваемости (7,3/100 000 среди мужчин; 10/100 000 среди женщин). Результаты, по мнению авторов, связаны с различным сочетанием индивидуальных, генетических, семейных и внешнесредовых факторов риска. По данным проведенного международного исследования семей, отягощенных МК, носители мутаций CDKN2A/P16 имели значительно повышенный риск развития МК, равный 58 % в Великобритании, 76 % в США и 91 % в Австралии. И хотя жители Англии и Австралии схожи генетически, уровени УФ-экспозиции в этих регионах совершенно разные, что может обуславливать различную пенетрантность мутаций CDKN2A/P16 в английских и австралийских семьях. CDKN2A/P16/1NK4A/MTS1 играет важную роль в процессе канцерогенеза. У мышей с отсутствием экспрессии CDKN2A/P16 в раннем возрасте часто развиваются фибросаркомы и лимфомы, а также повышена чувствительность к канцерогенам. Белок р16 - ингибитор циклин-зависимых киназ - является участником сигнального пути Rb/cyclinD/cdk4/p16INK4a. Связываясь с киназами cdk4/6, р16 нарушает их взаимодействие с циклином Д. Ингибирование функций циклин-зависимых киназ приводит к гипофосфорилированию белка pRB, что снижает экспрессию E2F-зависимых генов. В результате блокируется переход клетки из фазы Gi в фазу S, осуществляя контроль клеточного деления и пролиферации. МК, ассоциированная с мутациями в гене CDKN2A/P16, имеет аутосомно-доминантный тип наследования. Вероятность передачи в соответствии с законами Менделя мутаций гена CDKN2A/P16 детям составляет 50 %. Более половины герминальных мутаций CDKN2A/P16, ответственных за развитие генетически-ассоциированной МК, представляют собой миссенс-мутации, а также часто встречаются делеции и мутации со сдвигом рамки считывания. Спектр злокачественных новообразований, наблюдающихся в семьях с мутациями в CDKN2A/P16, включает как спорадическую, так и семейную формы МК, рак поджелудочной железы, увеальную меланому, астроцитому и, по некоторым данным, рак молочной железы. Отмечено также участие этого гена в развитии глиомы, рака легких, Т-клеточного и В-клеточного лейкозов. Имеются данные, что у носителей мутаций в гене CDKN2A/P16 риск развития рака поджелудочной железы повышен в 13-22 раз. Частота мутаций CDKN2A/P16 возрастает с увеличением количества членов семьи, больных МК. При наличии в одной семье двух родственников с МК частота обнаружения мутаций составляет около 5 %, тогда как в семьях, в которых у шести и более членов диагностирована МК частота превышает 50%. Примерно у 9-15 % пациентов с первичномножественной МК обнаруживают герминальные мутации, хотя их семейный анамнез не отягощен. Эти данные позволяют предположить, что семейный анамнез МК не является достоверным маркером наличия мутации гена CDKN2A. По данным J Hashemi et al. количество первичномножественных МК у носителей герминальных мутаций CDKN2A была значительно выше, чем у пациентов с данным геном «дикого» типа. Авторами был сделан вывод, что мутационный скрининг на наличие герминальных мутаций CDKN2A у пациентов с первично-множественной МК должен быть включен в алгоритм клинико-генетической диагностики. Наряду с этим имеется необходимость внедрения профилактических программ, направленные на снижение риска развития МК у членов семей пациентов с множественной МК. В этой же работе было проведено исследование ДНК 80 пациентов из Швеции с первичномножественной МК при помощи SSCP-анализа в сочетании с секвенированием на наличие герминальных мутаций всей кодирующей части CDKN2A (табл. 3). У девяти (11 %) пациентов были обнаружены герминальные мутации. Для части из них было показано клиническое значение. В 66,7 % (у 6 из 9 пациентов) выявлена мутация 113insR во 2 экзоне гена, которая была зарегистрирована ранее в семьях пациентов с МК из Стокгольма и южной части Швеции. Для этой мутации показана сегрегация с накоплением МК в семьях и функциональная значимость. У одного больного была обнаружена ранее не описанная мутация ins28T в 1 экзоне, которая приводит к сдвигу рамки считывания и стоп-сигналу в кодоне 43, в результате образуется нефункциональный белковый продукт с измененной последовательностью. Также в одном случае была выявлена ранее не описанная делеция 24 пар оснований, затрагивающая 62-69 кодоны 2 экзона CDKN2A. В результате проведения анализа in vitro было продемонстрировано, что данная делеция является функционально значимой. И, наконец, у одного пациента была обнаружена единичная нуклеотидная замена 214C/T в некодирующей части 5'-конца. На настоящий момент данные о ее функциональном значении отсутствуют. Тем не менее, авторы считают, что эта замена не является полиморфизмом, поскольку не была зарегистрирована ни в одном из ~ 300 исследованных на наличие структурных перестроек CDKN2A образцов крови.

Кроме того, имеются сведения, что герминальные мутации, затрагивающие 5'-конец CDKN2A, могут иметь клиническое значение и ассоциированы с предрасположенностью носителей к МК. N. Hayward суммировал данные основных исследований, касающиеся происхождения наиболее часто встречающихся мутаций в CDKN2A. Отмечены популяционные различия выявленных мутаций в зависимости от национальной принадлежности. Стоит отметить, что мутации в CDKN2A обнаруживают также и при спорадической МК, однако их частота невелика - всего 1-2 %. Большая часть соматических мутаций гена представлена миссенс- и нонсенс-вариантами, а также мутациями со сдвигом рамки считывания. Гомозиготные делеции этого гена обнаруживаются в 19 % случаев опухолей, в то время как точковые мутации составляют не более 3 %. За время изучения этого гена были определены основные точковые мутации DKN2A/P16 при МК: Ile41Thr, Arg50Ter, Asn63Ser, Arg79Pro, Gly93Trp, Val118Asp, Ala140Th, а также мутация альтернативного сайта сплайсинга IVS2+1, считающиеся на сегодняшний день hot point. Суммируя работы, касающиеся частотного спектра мутаций, показано, что между соматическими и герминальными мутациями гена CDKN2A/p16 существует гомология.В то время, как мутации в CDKN2A/p16 ответственны за 20-40 % случаев наследственной МК , герминальные мутации CDKN2A/p14ARF (ARF - alternate reading frame - альтернативная рамка считывания) обнаруживают в среднем в 25 % наследственных форм МК. CDKN2A/p14ARF кодирует регулятор клеточного цикла, предотвращающий деградацию р53, что ведет к увеличению его концентрации и далее - к активации этого белка. Результатом активации р53 является остановка клеточного цикла и репликации ДНК. Таким образом осуществляется регуляция запуска и прекращения клеточного роста. Основными соматическими мутациями, повреждающими p14ARF являются делеции. Гомозиготные делеции этого гена обнаруживаются в 19 % случаев опухолей, в то время как точковые мутации составляют не более 3 %. Так как CDKN2A/p16 и CDKN2A/p14ARF кодируются одной последовательностью ДНК, оба гена очень часто инактивируются вследствие одного и того же повреждения. В целом, мутации и метилирование гена CDKN2A часто наблюдаются не только в наследственных и спорадических меланомах, но и в большой группе других ненаследственных новообразований: раке поджелудочной железы, пищевода, желчных путей, мочевого пузыря, Т- и В-клеточных острых лимфолейкозах, мезотелиомах, анапластических астроцитомах, глиобластомах и др. Исследование группы B.E.G. Rothberg было посвящено выявлению корреляции прогностических маркеров с общей выживаемостью больных МК. Анализ основан на определении уровней экспрессии белков, вовлеченных в патогенез МК. Установлено, что повышение экспрессии p16/CDKN2A значительно улучшает прогноз при МК (возможно, это связано с ингибированием абберантной клеточной пролиферации меланоцитов, индуцируемой данным белком). Более того, повышение экспрессии p16/CDKN2A обладает протективным эффектом в отношении снижения смертности пациентов от МК. Эти данные согласуются с ранее проведенным исследование O. Straume et al., в котором снижение экспрессии pl6/CDKN2A было ассоциировано с увеличение пролиферативной активности опухолевых клеток (Ki-67) и являлось независимым фактором прогноза снижения выживаемости больных МК. Наряду с этим было продемонстрировано, что аллельные потери в области p16/CDKN2A и последующее снижение экспрессии белка ведут к прогрессированию МК. В частности, гомозиготные делеции локуса INK4 (CDKN2), кодирующего как p16(INK4a) так и p14(ARF), являются наиболее частыми генетическими перестройками при МК и коррелируют со снижением общей выживаемости при различных типах опухолей, включая МК. На основании проведенной работы по оценке прогностической значимости генетических нарушений локуса CDKN2 Casula M. et al. пришли к выводу, что тестирование p16/CDKN2A может применяться в качестве маркера, предсказывающего одновременно предрасположенность к развитию МК и прогноз данного заболевания. Ген CDK4/ CYCLIN-DEPENDENT KINASE 4 (12q13) (OMIM № 123829). Ген CDK4 (циклин-зависимая киназа 4) расположен на длинном плече 12 хромосомы и является онкогеном. На сегодняшний день герминальные мутации этого гена (Arg24Cys и Arg24His) описаны лишь в нескольких семьях больных МК, встречаются редко и актуальны, по-видимому, лишь для небольшой подгруппы наследственной МК. Ген CMM1 (1p36) (OMIM № 155600). Ген CMM1, расположенный на коротком плече 1 хромосомы, был первым идентифицированным потенциальным геном, отвечающим за предрасположенность к МК, однако позже были получены данные, согласно которым его значение оказалось незначительным.

Низкопенетнрантные геныГен MC1R/MELANOCORTIN 1 RECEPTOR (16q24) (OMIM № 155555). MCR1 расположен на длинном плече 16 хромосомы. Варианты последовательности этого гена выявляются гораздо чаще среди больных МК, чем у здоровых лиц. Наличие одной структурно-функциональной перестройки гена MCR1 увеличивает риск развития МК в 2,23,9 раза; двух - в 4,1-4,8 раза. Наиболее частыми мутантными вариантами являются V60L, R151C, R163Q, D84E и R160W. Вклад MCR1 в риск развития МК связан, главным образом, с рыжим цветом волос. Так, при исследовании образцов меланомы, полученных от больных в Великобритании и Ирландии, 53 % лиц с рыжими волосами несли один вариантный аллель MCR1 и 29% - два вариантных аллеля. Причем только у рыжеволосых людей были обнаружены одновременно два варианта. Частота подобных изменений у блондинов, брюнетов и лиц с черными волосами не превышала 33 %. Кроме того, наличие вариантов последовательности MCR1, выступающего в роли модификатора риска, приводит к увеличению пенетрантности мутаций гена CDKN2A с 50 % до 84 % и снижению среднего возраста начала заболевания до 20 лет. Ген XP (Пигментная ксеродерма, XERODERMA PIGMENTOSUM, COMPLEMENTATION GROUP A; XPA) (9q22.33) (OMIM № 278700) ассоциирован с редким аутосомно-рецессивным хронически прогрессирующим заболеванием кожи - пигментной ксеродермой (ПК). У пациентов с этим заболеванием нарушена способность репарировать повреждения хромосомной ДНК, индуцированные УФ-радиацией, что приводит к повышенной фоточувствительности и последующему поражению кожных покровов. То же самое происходит при развитиии атипичных новообразований кожи, в том числе при МК. K.H. Kraemer et al. сообщили, что злокачественные образования кожи встречаются у 70 % больных пигментной ксеродермой. МК наблюдается у 22 % пациентов с ПК, при этом риск ее развития в возрасте до 20 лет повышен в 1000 раз. Lynch H.T. et al. предположили, что больных ПК можно отнести к группе с высоким риском развития МК. Ген BRAF (V-RAF MURINE SARCOMA VIRAL ONCOGENE HOMOLOG B1) (7q34) (OMIM № 164757), кодирующий серинтреониновую протеинкиназу, был идентифицирован в 1992 году [16]. BRAF является протоонкогеном и посредством MAP-киназного пути участвует в регуляции процессов пролиферации и дифференцировки клеток. Соматические мутации в BRAF наблюдаются в 40-88 % случаев МК и в 74-82 % случаев меланоцитарных невусов. В подавляющем большинстве случаев речь идет о мутации V600E в 15 экзоне, приводящей к конститутивной активации гена BRAF. Тем не менее, были получены данные о том, что BRAF может быть отнесен к генам, ассоциированным с низким риском развития МК. В работе K. Laud et al. была исследована вся кодирующая область BRAF на наличие герминальных мутаций у 80 пациентов с первично-множественной МК и семей, отягощенных МК, у которых отсутствовали герминальные мутации в основных генах, ответственных за наследственную предрасположенность к МК, CDKN2A/pl6lNK4A/p14ARF и CDK4. Были идентифицированы 13 вариантов строения гена, 4 из которых - «молчащие» мутации в кодирующих регионах и 9 - нуклеотидные замены в интронах. Таким образом, установлено, что герминальные варианты BRAF являются полиморфизмами, а сам ген не влияет на риск развития МК. В последующем M. Casula et al. исследовали геномную ДНК 569 больных с МК из Италии на наличие герминальных и соматических мутаций в гене BRAF. Три герминальных варианта - M116R V599E и G608H - в 3 и 15 экзонах гена BRAF были обнаружены у 4 пациентов (0,7 %). Ученые пришли к выводу, что вклад этого гена в предрасположенность к развитию МК минимален, подчеркивая его доминирующее влияние на развитие спорадической МК.

Заключение

Достижения в области молекулярной генетики вносят вклад в изучение этиологии, механизмов наследования, рисков развития и ассоциации генетический перестроек с клиническим течением наследственной меланомы кожи. Ген СБКША ответственен за 20-50% случаев наследственной меланомы кожи, вклад других изученных генов не превышает нескольких процентов, и они, скорее всего, играют модифицирующую роль в патогенетическом комплексе. Остальные ключевые гены, отвечающие за развитие семейной меланомы кожи, еще только предстоит идентифицировать. Таким образом, обзор представленных данных обосновывает необходимость дальнейшего изучения наследственной формы меланомы кожи для своевременной диагностики и последующего динамического наблюдения пациентов группы риска в условиях онкодиспансера.

Литература

  1. Давыдов М.И., Аксель Е.М. Статистика злокачественных новообразований в России и странах СНГ в 2008 г. // Вестн. РОНЦ им. Н.Н. Блохина. - 2010. - Т. 21, № 2. - C. 13-58.

  1. Демидов Л.В., Харкевич Г.Ю. Адъювантное лечение больных меланомой кожи // Практическая онкология. Отечественная школа онкологов. - 2001. - № 4(8). - C. 42-49.

  2. Копнин Б.П. Опухолевые супрессоры и мутаторные гены. В кн: Канцерогенез. / Под ред. Д.Г. Заридзе. -М.: Медицина, 2004. - С. 125-56.

Просмотров работы: 2664