Η πρώιμη διάγνωση του πνευμονικού καρκίνου
O ρόλος των Βιοδεικτών


Πρoσαρμογή - Mετάφραση: ΦΩΤΗΣ ΒΛΑΣΤOΣ
C BRAMBILLA, F FIEVET, M JEANMART et al
Eur Respir J 2003; 21: suppl 39, 36s-44s

Σταδιακή καρκινογένεση και καρκινογένεση πεδίου
Η πνευμονική καρκινογένεση είναι μια σταδιακή και πολυεστιακή διαδικασία, που χαρακτηρίζεται από τη σταδιακή συσσώρευση γενετικών και μοριακών ανωμαλιών μετά από έκθεση σε καρκινογόνο παράγοντα και καταλήγει στην επιλογή των κλώνων με ανεξέλεγκτες αυξητικές ικανότητες. Μοριακές βλάβες προκύπτουν σε φαινομενικά φυσιολογικό επιθήλιο, χωρίς δυσπλασία. Έχει δειχθεί ότι τέτοιες βλάβες προηγούνται του ανατομοπαθολογικού σταδίου των προνεοπλασματικών βρογχικών βλαβών, που περιγράφονται ως μεταπλασία, ήπια, μέτρια ή έντονη δυσπλασία και καρκίνωμα εν τω γεννάσθαι (in situ-CIS). Καθώς η μεταπλασία στους καπνιστές εμφανίζει γενετικές ανωμαλίες, μπορεί να θεωρηθεί πλέον ως προκαρκινωματώδης βλάβη. Οι ανωμαλίες αυτές είναι πολλαπλές, γεγονός που σημαίνει ότι η καρκινογόνος διαδικασία μπορεί τυχαία να πλήξει κάθε περιοχή στο βρογχικό δέντρο και ότι συνυπάρχουσες ανωμαλίες μπορεί να προκύπτουν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές και μπορεί να εξελίσσονται με διαφορετικό ρυθμό προς την εμφάνιση του νεοπλάσματος. Αυτό ονομάσθηκε παλαιότερα «καρκινογένεση πεδίου». Δεν υπάρχει ακριβής πρόγνωση του ρυθμού ανάπτυξης της χωροκατακτητικής βλάβης που θα μπορούσε να εξαχθεί από τη μελέτη του παθολογοανατομικού σταδίου, εφόσον ακόμα και τα CIS μπορούν να υποχωρήσουν ή να αναπτυχθούν. Η τρέχουσα υπόθεση είναι ότι τα μοριακά χαρακτηριστικά κάθε ιδιαίτερης ανωμαλίας, όσον αφορά στη δυσλειτουργία του κυτταρικού κύκλου ή την απόπτωση, ίσως αντανακλούν τη δυνητική του εξέλιξη.
Μια εναλλακτική υπόθεση είναι ότι η συσσώρευση μοριακών βλαβών σε κάθε εστία, ανεξάρτητα του παθολογοανατομικού σταδίου της, μπορεί να αντανακλά τη σοβαρότητα του πεδίου καρκινογένεσης και να προοιωνίζει έτσι το βαθμό κινδύνου για ένα άτομο να εμφανίσει καρκίνο του βρογχικού δέντρου. Στο πνευμονικό παρέγχυμα, η άτυπη κυψελιδική δυσπλασία, που θεωρείται ως προκαρκινωματώδης κατάσταση προδιαθέτουσα για βρογχιολο-κυψελιδικό καρκίνωμα, εμφανίζει επίσης συσσώρευση γενετικών ανωμαλιών.
Η συσσώρευση γενετικών και μοριακών ανωμαλιών οδηγεί σε ανεξέλεγκτη ανάπτυξη κλώνων και αυξημένη ικανότητα μετανάστευσης αυτών των κυττάρων, χαρακτηριστικά που διαθέτουν τα καρκινικά κύτταρα. Η ανεξέλεγκτη ανάπτυξη και η μετανάστευση των κυττάρων αυτών μπορούν να συνοψισθούν σε διαταραχή της ισορροπίας μεταξύ ενεργοποίησης ογκογονιδίων (γεγονός που προκαλεί ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό και μετανάστευση των κυττάρων), και απενεργοποίησης γονιδίων, κατασταλτικών των όγκων. Η ενεργοποίηση των ογκογονιδίων μπορεί να οφείλεται σε γενετική τροποποίηση: μετάλλαξη, ενίσχυση, χρωμοσωμιακή επαναδιάταξη ή επιγενετική τροποποίηση, όπως η αυξημένη έκφραση. Η απενεργοποίηση των γονιδίων, των κατασταλτικών των όγκων, ίσως να οφείλεται σε γονιδιακές αλλαγές (μεταλλάξεις, απώλεια χρωμοσωμιακού υλικού (μία ή δύο αλληλίες) ή ένα επιγενετικό φαινόμενο, όπως η μεθυλίωση. Οι γονιδιακές αλλαγές φαίνεται ότι είναι δύσκολο να διορθωθούν χωρίς ένα γονιδιακό μεταφορέα πολύ καλής στόχευσης. Οι επιγενετικές τροποποιήσεις φαίνονται περισσότερο προσβάσιμες σε φαρμακευτική θεραπεία (παράγοντες απομεθυλίωσης). Οι θεραπευτικές προσπάθειες στοχεύουν επίσης στο αποτέλεσμα της γονιδιακής τροποποίησης (π.χ. παράγοντες που αναστέλλουν την οδό ενός μεταλλαγμένου γονιδίου ras). Τα ογκογονίδια θεωρούνται γενικά ως επικρατούντα γονίδια και τα γονίδια που καταστέλλουν τη νεοπλασία ως υπολειπόμενα γονίδια, και χρειάζεται απενεργοποίηση αμφότερων των χρωμοσωμάτων προκειμένου να απενεργοποιηθεί το γονίδιο.
Όποιοι και αν είναι οι μηχανισμοί, η απώλεια της έκφρασης, ή αντίθετα, η αυξημένη έκφραση μιας πρωτεΐνης είναι οι καλύτερες μέθοδοι για να καταδειχθεί η απενεργοποίηση ή η ενεργοποίηση ενός γονιδίου. Όλες οι μέθοδοι ανίχνευσης κακόηθων κυττάρων στο επίπεδο του DNA, του RNA ή των πρωτεϊνών, μπορούν να εφαρμοσθούν σε διάφορα δείγματα που λαμβάνονται από τους ασθενείς (αίμα, πτύελα, βιοψίες). Ωστόσο, για να χρησιμοποιηθούν ως βιοδείκτες πρέπει να εκπληρώνουν ορισμένες προϋποθέσεις.

Μηχανισμοί γονιδιακών και μοριακών
ανωμαλιών: σιγή και υπερέκφραση γονιδίων
Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής μίτωσης, η απώλεια DNA και οι χρωμοσωματικές αναδιευθετήσεις αυξάνονται, καθώς αυξάνεται ο ρυθμός της σύνθεσης και της μίτωσης. Έχει δειχθεί εδώ και χρόνια, με κυτταρογενετικές τεχνικές, ότι η απώλεια του μικρού βραχίονα του χρωματοσώματος 3 (3p) είναι πολύ συχνή στον πνευμονικό καρκίνο. Όπως συμβαίνει και με άλλες χρωμοσωματικές απώλειες, αυτό συμπίπτει με μία περιοχή όπου υπάρχουν ένα ή περισσότερα TSG (γονίδια κατασταλτικά των όγκων), άρα αυτά τα γονίδια απενεργοποιούνται. Για ένα ήδη ταυτοποιημένο TSG, είναι εύκολο να αναζητήσει κανείς την έλλειψη στην αντιστοιχούσα χρωμοσωματική περιοχή. Αντίθετα, επαναλαμβανόμενες ελλείψεις σε μη αναμενόμενες χρωμοσωματικές περιοχές δείχνουν την ανάγκη να αναζητήσει κανείς νέα δυνητικά TSG σε αυτήν την περιοχή, ανιχνεύοντας μεταλλάξεις ή μεθυλιώσεις στην εναπομένουσα αλληλία. Λόγω της μεγάλης πυκνότητας και του μεγάλου μεγέθους της έλλειψης στη θέση 3p, ο αριθμός των πιθανών TSG αναμένεται να είναι μεγάλος.
Η απώλεια χρωμοσωματικού υλικού που δεν αναδεικνύεται με κλασικές κυτταρογενετικές τεχνικές, μπορεί επίσης να καταδειχθεί. Πρώτον, μπορούν να χρησιμοποιηθούν αρκετά probes, που συμπληρώνουν ειδικά ένα τμήμα ζεύγους χρωμοσωμάτων, όπου βρίσκεται ένα γνωστό ή πιθανολογούμενο TSG.

Ογκογονίδια και γονίδια που καταστέλλουν τους όγκους
Διάφορες οικογένειες γονιδίων εμπλέκονται στις διαδικασίες ανάπτυξης και μετάστασης του όγκου. Η πρώτη οικογένεια τέτοιων εμπλεκόμενων γονιδίων, των παραγόντων ανάπτυξης και των υποδοχέων τους, βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη. Ο υποδοχέας του επιδερμοειδούς αυξητικού παράγοντα υπερεκφράζεται σε τουλάχιστον 80% των μη μικροκυτταρικών πνευμονικών καρκίνων.
Ανασταλτικοί παράγοντες, όπως αντισώματα ή νέα μόρια, έχουν ένα δυνητικό ρόλο στη χημειοπροφυλακτική αγωγή λόγω αυτών των υπερεκφραζόμενων υποδοχέων των αυξητικών παραγόντων.
Η μετάδοση του σήματος πολλαπλασιασμού γίνεται μέσω των δευτερογενών αγγελιοφόρων (second messengers), από την κυτταρική μεμβράνη στον πυρήνα. Από αυτούς τους αγγελιοφόρους, οι ras μοιάζουν ιδιαίτερα χρήσιμοι στην πρώιμη διάγνωση του αδενοκαρκινώματος. Οι περισσότερες μεταλλάξεις των ras αφορούν στο κωδίκιο 12 του K-ras, στο 30% των αδενοκαρκινωμάτων στους καπνιστές και στο 5% των όμοιων όγκων στους μη καπνιστές.
Είναι αξιοσημείωτο ότι η μετάλλαξη του K-ras μοιάζει να είναι ειδική για τον καρκίνο και τις προκαρκινωματώδεις καταστάσεις, εφόσον έχει περιγραφεί στη σοβαρή και στην άτυπη κυψελιδική δυσπλασία. Η ταυτοποίηση μετάλλαξης αυτού του γονιδίου στα πτύελα, για παράδειγμα, θα μπορούσε να συσχετίζεται με την ανάπτυξη καρκίνου στους πνεύμονες. Η μελέτη των μεταλλάξεων αυτού του γονιδίου φαίνεται να είναι ενδιαφέρουσα, εφόσον υπάρχουν λίγες μεταλλάξεις προς μελέτη και οι τεχνικές είναι πολύ ευαίσθητες.
Τα γονίδια που εμπλέκονται στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου συμμετέχουν σε διαφορετικά δίκτυα, που επηρεάζουν την πρόοδο των διαφόρων φάσεων της κυτταρικής μίτωσης. Μερικά από αυτά τα γονίδια ελέγχουν τη διαδικασία πολλαπλασιασμού σε διαφορετικά σημεία ελέγχου (checkpoints), G1-S και G2-M. Αυτά τα γονίδια είναι πιθανό να απορυθμίζονται κατά τη διαδικασία της καρκινογένεσης. Ένα από τα σπουδαιότερα δίκτυα είναι η οδός του γονιδίου του ρετινοβλαστώματος και του Ρ53 (Rb-P53 pathway). Οι πρωτεΐνες του Rb, οι κυκλίνες D και οι αναστολείς των κινασών που εξαρτώνται από τις κυκλίνες, ανήκουν σε μια ομάδα γονιδίων του εσωτερικού συστήματος προόδου του κυτταρικού κύκλου, η οποία μπορεί να υπόκειται κάποια απορύθμιση. Το εξωτερικό σύστημα περιλαμβάνει τις πρωτεΐνες Ρ53, ΜdM2 και Waf1Π21.
Το Ρ53 αποκαλείται «ο φύλακας του γονιδιώματος», καθώς μόλις ενεργοποιηθεί, μειώνει τη φωσφορυλίωση του Rb και προκαλεί διακοπή της προόδου της κυτταρικής μίτωσης στο σημείο ελέγχου G1-S, ώστε να επιτρέψει στο DNA να επιδιορθωθεί ή να πυροδοτήσει το αποπτωτικό πρόγραμμα του κυττάρου μέσω των πρωτεϊνών bax/bcl2 και άλλων αντιδράσεων που επηρεάζουν το γονίδιο του Ρ53. Η απενεργοποίηση του Ρ53 οδηγεί σε απώλεια του ελέγχου της διακοπής του κυτταρικού κύκλου στη φάση G1 και απομάκρυνση από τη διαδικασία της απόπτωσης, γεγονός που προκαλεί ανεξέλεγκτη κυτταρική μίτωση.
Η μετάλλαξη του Ρ53 είναι πολύ συχνή στον πνευμονικό καρκίνο και συμβαίνει στο 50% των μη μικροκυτταρικών καρκίνων και στο 75% των μικροκυτταρικών καρκίνων. Οι περισσότερες από τις πρωτεΐνες που προκύπτουν από τις μεταλλάξεις έχουν αυξημένο χρόνο ζωής, με συσσώρευση της πρωτεΐνης Ρ53 στον πυρήνα, όπως εύκολα καταδεικνύεται με χρήση ανοσοϊστοχημείας.
Το γονίδιο του ρετινοβλαστώματος (Rb) βρίσκεται απενεργοποιημένο σε περισσότερους από 80% των νευροενδοκρινών όγκων του πνεύμονα, ιδιαίτερα μικροκυτταρικού ιστολογικού τύπου, αλλά επί του παρόντος μοιάζει δύσκολο να προταθεί η μελέτη αυτού του γονιδίου ως βιοδείκτη του καρκίνου, εφόσον οι προκαρκινωματώδεις βλάβες αυτού του καρκινικού τύπου δεν είναι γνωστές και, επιπλέον, απώλεια αυτού του γονιδίου ανευρίσκεται στο 10% των προκαρκινωματωδών βλαβών στους μη μικροκυτταρικούς όγκους. Αντίθετα, το γονίδιο Ρ16 και η κυκλίνη D1, που ρυθμίζουν τη φωσφορυλίωση του Rb, ανευρίσκονται απορυθμισμένα στο 50% των μη μικροκυτταρικών όγκων. Οι πιθανοί μηχανισμοί για την απενεργοποίηση του Ρ16, που οδηγούν στην απώλεια έκφρασης της αντίστοιχης πρωτεΐνης περιλαμβάνουν την ομοζυγωτική απάλειψη, τη μεθυλίωση και τη μετάλλαξη σε φθίνουσα σειρά συχνότητας. Το Ρ16 φαίνεται ότι είναι ένας ενδιαφέρον βιοδείκτης όταν χρησιμοποιείται η ανοσοϊστοχημεία σε βρογχικές ή πνευμονικές βιοψίες, σε κυτταρικά παρασκευάσματα όπως οι βρογχικές αναρροφήσεις, τα πτύελα, ή το DNA του αίματος.
Η απορύθμιση της αποπτωτικής διαδικασίας μπορεί να μελετηθεί μέσω της έκφρασης δύο γονιδίων, του bax και του bcl2. To bax είναι ένα αποπτωτικό γονίδιο, του οποίου η αντίστοιχη πρωτεΐνη προκαλεί την απόπτωση του κυττάρου. Αντίθετα, το bcl2 είναι ένα γονίδιο επιβίωσης (αντι-αποπτωτικό) και το διμερές bax/bcl2 προκαλεί την εξουδετέρωση του bax και την απώλεια της ικανότητας για απόπτωση. Η απορύθμιση του bax/bcl2, μέσω της αναστροφής του λόγου bax/bcl2, έχει μελετηθεί σε προκαρκινωματώδεις βλάβες. Ένας λόγος μικρότερος του 1 έχει μετρηθεί σε προκαρκινωματώδεις βλάβες. Ο λόγος αυτός μειώνεται ανάλογα με τη βαρύτητα της βλάβης.
Η διαδικασία της γήρανσης απορυθμίζεται επίσης σε προκαρκινωματώδεις και καρκινωματώδεις βλάβες. Τα τελομερή βρίσκονται στην απόληξη όλων των ευκαρυωτικών χρωμοσωμάτων και είναι σημαντικά για τη διατήρηση της σταθερότητάς τους. Τα εμβρυϊκά κύτταρα και ορισμένα αρχέγονα κύτταρα του μυελού εμφανίζουν δραστηριότητα του ενζύμου τελομεράση, για να αντιρροπούν τη βράχυνση των τελομερών κατά τη διαδικασία του πολλαπλασιασμού, ενώ η μεγάλη πλειοψηφία των κυττάρων του υγιούς ενήλικα δεν εμφανίζει δραστηριότητα τελομεράσης. Ωστόσο, αυτή ανιχνεύεται στους περισσότερους όγκους, ιδιαίτερα στο μικροκυτταρικό και στο μη μικροκυτταρικό πνευμονικό καρκίνο. Η δραστηριότητα αυτή μπορεί επίσης να ανιχνευθεί σε προκαρκινωματώδεις βλάβες των πνευμόνων, γεγονός που υποδηλώνει την πρώιμη εμπλοκή του μορίου στην καρκινογένεση του αναπνευστικού συστήματος.
Οι τέσσερις ομάδες γονιδίων που αναφέρθηκαν παραπάνω (αυξητικοί παράγοντες / υποδοχείς, δευτερογενείς αγγελιοφόροι, ρυθμιστές του κυτταρικού κύκλου, ομάδες απόπτωσης / γήρανσης) δεν είναι οι μόνες που εμπλέκονται στη διαδικασία της καρκινογένεσης και της μετάστασης. Γονίδια προσκόλλησης / μετανάστευσης, επιδιόρθωσης του DNA, διαφοροποίησης και ενδεχομένως και πολλά ακόμη εμπλέκονται στις σύνθετες αυτές διαδικασίες. Επί του παρόντος, η σιγή ή η δραστηριοποίηση διαφόρων γονιδίων στις παραπάνω ομάδες έχουν προταθεί ως βιοδείκτες. Η σιγή αυτών των γονιδίων λόγω παθολογικής μεθυλίωσης ερευνάται αυτόν τον καιρό σε διαφορετικά δείγματα, ιδιαίτερα στα πτύελα και στο DNA του πλάσματος.

Τα χαρακτηριστικά ενός καλού βιοδείκτη
Ένας καλός βιοδείκτης θα πρέπει να απαιτεί ελάχιστη ή καμία επεμβατική προσπάθεια συλλογής του αντίστοιχου βιολογικού υλικού. Οι βρογχικές ή οι πνευμονικές βιοψίες είναι απαραίτητες για τον αρχικό καθορισμό της αξίας ενός βιοδείκτη, αλλά δεν μπορούν να προταθούν για ένα ευρύ πρόγραμμα ανίχνευσης νεοπλασματικής προδιάθεσης. Το βρογχοκυψελιδικό έκπλυμα ή τα ξέσματα είναι λιγότερο επεμβατικές τεχνικές, αλλά απαιτούν ασφαλώς βρογχοσκόπηση. Τα πτύελα αποτελούν ενδιαφέρον υλικό από τη σκοπιά αυτή, αλλά εκτός από το πρόβλημα της προετοιμασίας και της συντήρησης, είναι ο χρόνος που απαιτείται για να συλλεχθούν προκλητά πτύελα καλής ποιότητας (15-30 λεπτά, με ειδικό νοσηλευτή). Ωστόσο, μια συλλογή επί 3ήμερο στο σταθεροποιητικό μέσο Saccomano, φαίνεται να είναι κατάλληλη για να μελετηθούν μεταβολές του DNA, αλλά όχι του RNA. Το DNA του αίματος φαίνεται ότι αποτελεί ένα πολλά υποσχόμενο μέσο μελέτης. Η ποσοτική PCR απαιτεί μια μικρή μόνο ποσότητα από το DNA του όγκου. Αν και παραμένει αμφιλεγόμενης προέλευσης, το DNA στο αίμα της κυκλοφορίας είναι μια μέθοδος καλά τεκμηριωμένη και μπορεί να αναδείξει θετικά αποτελέσματα στην πρώτη φάση της νόσου πριν την εμφάνιση μεταστάσεων.


<<< Προηγούμενη σελίδα

 



ΗΟΜΕPAGE