Биологические основы использования рецептора her-2/neu в оценке прогноза и лечения больных раком молочной железы

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МАММОЛОГИЯ 1 ’2006

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЦЕПТОРА HER-2/neu В ОЦЕНКЕ ПРОГНОЗА И ЛЕЧЕНИЯ БОЛЬНЫХ РАКОМ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

В.П. Широкий, В. П. Летягин, Н.Е. Кушлинский, Е.С. Герштейн

РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН

BIOLOGICAL BASES FOR THE USE OF HER-2/NEU RECEPTOR IN THE ASSESSMENT OF PROGNOSIS AND TREATMENT IN PATIENTS WITH BREAST CANCER

V.P. Shirokiy, V.P. Letyagin, N.Ye. Kushlinsky, Ye.S. Gershtein N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center, Russian Academy of Medical Sciences

Morphological and molecular studies are used to define the status of HER-2/neu in the cell. Immunohistochemical analysis (IHCA) and fluorescent in situ hybridization are currently used. IHCA of HER-2/neu expression, based on cell staining by means of specific antibodies to HER-2/neu protein, is employed more frequently and obligatory for primary screening. This is a semiquantitative method that reveals 4 levels of HER-2/new expression, assessed by a 4-score (from 0 to 3) system.

This paper discusses the ways of signal transduction from HER-2/neu receptor, IHCA, and the possibilities of using this receptor in the diagnosis and treatment of breast cancer.

Ген HER-2/neu, (c-erbB-2) локализуется в 17 хромосоме и кодирует соответствующий белок, принадлежащий к семейству 4 трансмембранных рецепторных тирозинкиназ (c-erbB), называемому по своему наиболее известному представителю семейством рецептора эпидермального фактора роста (РЭФР) [21].

Основной особенностью рецепторных тирозинкиназ является трансмембранная локализация и необходимость во взаимодействии с соответствующим лигандом (активирующим фактором) для реализации киназной активности и последующих биологических эффектов (см. рисунок). Рассматриваемое семейство рецепторов представляет собой один из ключевых путей, передающих сигналы факторов роста по ауто- и паракринному механизму. Рецепторы семейства РЭФР в первую очередь реализуют митогенные (ростстимулиру-ющие) эффекты своих лигандов, но вовлечены также в процессы межклеточной коммуникации и адгезии, регуляции подвижности клеток и метастазирования, участвуют в неоангиоге-незе. Процесс передачи сигнала в упрощенном виде можно представить как последовательное фосфорилирование или дефосфори-лирование ряда трансмембранных и внутриклеточных белков, многие из которых сами обладают ферментативной активностью. Распространение сигнала происходит путем последовательных воздействий одного белка в цепочке на другой. Важнейшие внутриклеточные системы, участвующие в реализации эффектов рецепторов семейства РЭФР, — это PISK/Akt-сигнальный путь и система гена ras,

включающая целый каскад митогенактивируе-мых протеинкиназ [13].

Важнейшим этапом активации рецепторов семейства РЭФР после связывания лигандов является образование гомо- и гетеродимеров, которые, собственно, и обеспечивают реализацию внутренней тирозинкиназной активности, приводящей к аутофосфорилированию самих рецепторов и запуску всех последующих сигнальных каскадов. При этом во многих случаях наиболее активными являются димеры с участием рецептора 2-го типа — HER-2/neu, не имеющего собственного лиганда. Таким образом, HER-2/neu — это уникальный рецептор-диспетчер, который, не взаимодействуя ни с одним из известных факторов роста, активирующих родственные рецепторы, является тем не менее ключевым звеном передачи митогенных сигналов всех ЭФР-подобных пептидов [22].

Для определения статуса HER-2/neu в клетке используются как морфологические, так и молекулярные методики. Общепринятыми методами в настоящее время являются иммуногистохимиче-ский (ИГХ) анализ и флюоресцентная гибридизация in situ (fluorescent in situ hybridization — FISH). ИГХ-метод определения экспрессии HER-2/neu, основанный на окрашивании клеток с помощью специфических антител к белку HER-2/neu, используется наиболее часто и является облигатным для первичного скрининга. Это полуколичествен-ный метод, позволяющий выявить 4 уровня экспрессии HER-2/neu, характеризуемых по 4-балльной системе — от 0 до 3.

Стандартизированная система подсчета и интерпретации результатов ИГХ-анализа была

Семейство эпидермальных рецепторов

разработана с помощью стандартных клеточных линий. В данной системе клетки, содержащие менее 20 тыс. рецепторов, не покажут никакого окрашивания (0); клетки, содержащие приблизительно 100 тыс. рецепторов, показали бы частичное окрашивание мембраны (+) менее чем у 10% клеток; в клетках, содержащих около 500 тыс. рецепторов, полное окрашивание (++) будет наблюдаться в более чем 10% клеток, полное и сильное окрашивание мембраны (+++) больше чем у 10 % клеток показали бы клетки, содержащие приблизительно 2 300 тыс. рецепторов [9]. Преимуществами ИГХ-метода можно считать небольшое количество гистологического материала, требуемое для выполнения анализа, а также возможность использования парафиновых блоков. Исследования показали, что для качественного выполнения ИГХ-анализа необходимо проведение исследования в сертифицированных лабораториях. С другой стороны, на подлинность результатов влияют также условия хранения и техника приготовления парафиновых блоков и срезов[16, 17].

При результатах ИГХ-анализа, соответствующих 0 баллов, опухоль считается HER-2/пеи-отрицательной, при окрашивании, соответствующем 3 баллам, — HER-2/neu-положи-тельной, а при промежуточном окрашивании (1—2 балла) рекомендуется провести дополнительно FISH-анализ, позволяющий определить количество копий (амплификацию) гена

HER-2/neu в ядрах клеток; при положительном результате опухоль также относят к HER-2/neu-положительной.

Кроме ассоциации гиперэкспрессии белка HER-2/neu с опухолями пищеварительной, легочной, мочеполовой и других систем, амплификация гена и (или) гиперэкспрессия белка HER-2/neu были выявлены в 10—34% случаях рака молочной железы (РМЖ) [19], и этот показатель рассматривался в качестве умеренно значимого прогностического фактора.

Однако особый интерес исследование экспрессии HER2/neu стало вызывать после создания и начала активного применения в 1998 г. препарата «Герцептин» (Trastuzumab), представляющего собой гуманизированные антитела к HER-2/neu и способного связываться с внешней частью этого рецептора, блокируя возможность его влияния на внутриклеточные процессы [12]. Герцептин широко используется для лечения метастатической болезни; изучается также его применение в качестве вспомогательной терапии при более ранних формах заболевания как при адъювантном, так и неоадъювантном лечении [10]. Американское общество клинических онкологов рекомендует определять статус HER-2/neu у всех больных как с первичным РМЖ, так и при развитии метастатической болезни [6]. Использование герцептина при выявленной гиперэкспрессии HER-2/neu приводит к улучшению результатов лечения РМЖ в схе-

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МАММОЛОГИЯ 1 ’2006

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МАММОЛОГИЯ 1 ’2006

мах с применением циклофосфана, антрацик-линов и таксанов по сравнению с группами больных, в которых этот препарат не применялся. В частности, по данным некоторых авторов [20], при этом увеличивается время до прогрессирования с 4,6 до 7,4 мес, длительность жизни — с 20,3 до 25,1 мес, а также снижается риск смерти на 13%. Однако кардиотоксичность герцеп-тина обусловливает необходимость четкой индивидуализации при назначении этого препарата [11].

Наиболее четкая связь статуса HER-2/neu, не считая ответ на терапию герцептином, проявляется в отношении гормональной чувствительности опухоли. Так, при гиперэкспрессии HER-2/neu наиболее вероятно, что опухоль будет отрицательной по рецепторам как эстрогенов (ЭР), так и прогестерона (ПР), и даже при наличии обоих рецепторов возможна резистентность к проводимой тамоксифеном гормонотерапии [4].

При наличии метастазов рака в регионарные лимфатические узлы гиперэкспрессия белка HER-2/neu выявляется в 38% случаев (по сравнению с 18,5% при отсутствии измененных периферических лимфатических узлов) [18].

Амплификация гена и гиперэкспрессия белка HER-2/neu ассоциируются с большим объемом опухоли, анеуплоидностью ДНК, высоким уровнем пролиферативной активности клеток, мутацией белка р53 и многими другими биологическими маркерами опухолевого роста [6].

В настоящее время HER-2/neu как показатель чувствительности к лечению герцептином, наряду с ЭР и ПР при терапии гормональными препаратами, является одним из немногих предсказательных биологических факторов, реально используемых в клинической практике. Практическая значимость других биологических маркеров пока не доказана либо недостаточно апробирована в клинике [5]. При терапии другими цитотоксическими препаратами следует отметить, что в группе больных с гиперэкспрессией HER-2/neu эффективность антрацик-линов ниже, чем таксанов, а в группе пациентов

с нормальной продукцией этого белка такой зависимости не прослеживается [3].

Несмотря на огромное количество статей, опубликованных с 1991 г. и посвященных определению статуса HER-2/neu в первичных опухолях ИГХ- и FISH-методом, нельзя утверждать, что уровень экспрессии этого белка в метастатических очагах не обязательно будет подобен таковому в первичной опухоли [1].

В то же время одним из ведущих современных направлений в области исследования биологических маркеров является разработка менее инвазивных, сывороточных тестов, способных заменить (или дополнить) исследования на тканевом уровне. Наличие у HER-2/neu как внутриклеточной, так и экстрацеллюлярной части приводит к тому, что в процессе димеризации могут происходить деградация молекулы рецептора и миграция его внешнего домена в межклеточную среду [2]. Эта особенность и легла в основу разработки иммуноферментных систем для определения растворимого HER-2/neu в сыворотке крови. Уже опубликованы результаты, свидетельствующие о перспективности этого направления [8]. М. Кга^г и соавт. [14] показали прямую зависимость между уровнем белка HER-2/neu в ткани первичной опухоли и сыворотке крови. У 43,5% пациентов с гиперэкспрессией HER-2/neu в ткани обнаруживался высокий уровень этого белка в сыворотке крови, и наоборот, только у 8,5% больных с нормальной продукцией белка в опухоли определялся высокий уровень сывороточного HER-2/neu. Динамическое определение сывороточного HER-2/neu во время терапии герцеп-тином позволяет оценивать эффективность лечения, что чрезвычайно важно в практическом отношении [7]. Тем не менее признано необходимым продолжить сбор материала и выработать четкие количественные критерии [15].

Следовательно, определение HER-2/neu в различных средах открывает определенные перспективы использования этих методов как с прогностической, так и с лечебной точки зрения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Andersen T.I., Paus E., Nesland J.M. et al. Detection of c-erbB-2 related protein in sera from breast cancer patients // Acta Oncol. — 1995; 34:499-504.

2. Brandt-Rauf P.W., Pincus M.R., Carney W.P. The c-erbB-2 protein in oncogenesis: molecular structure to molecular epidemiology // Crit. Rev. Oncol. - 1994;5(2—3):313—329.

3. Di Leo A., Chan S., Paesmans M. et al. HER-2/neu as a predictive marker in a population of advanced breast cancer

patients randomly treated either with single-agent doxorubicin or single-agent docetaxel // Breast Cancer Res. Treat. — 2004; 86(3):197—206.

4. Dowsett M. Overexpression of HER-2 as a resistance mechanism to hormonal therapy for breast cancer // Endocr. Relat. Cancer. — 2001; 8: 191—195.

5. Duffy M.J. Predictive Markers in Breast and Other Cancers // A Review Clin. Chem. — 2005; 51(3): 494—503.

6. Eccles S.A. The role of c-erbB-

2/HER2/neu in breast cancer progression and metastasis // J. Mammary Gland. Biol. Neoplasia. — 2001;6:393-406.

7. Fehm T., Maimonis P., Weitz S. et al. Influence of circulating c-erbB-2 serum protein on response to adjuvant chemotherapy in node-positive breast cancer patients // Breast Cancer Res. Treat. - 1997;43(1):87-95.

8. Fehm T., Jager W., Kramer S. et al. Prognostic significance of serum HER2 and CA 15-3 at the time of diagnosis of

metastatic breast cancer // Anticancer Res. — 2004; 24 (3b) :1987—1992.

9. Hayes D.F., Thor A.D. c-erbB-2 in breast cancer: development of a clinically useful marker // Semin. Oncol. — 2002;29:231—245.

10. Hortobagyi G.N. Overview of treatment results with trastuzumab (Herceptin) in metastatic breast cancer // Semin. Oncol. — 2001;28:43—47.

11. Horton J. Trastuzumab use in breast cancer: clinical issues // Cancer Control. — 2002;9(6):499—507.

12. Huston J.S., George A.J. Engineered antibodies take center stage // Hum Antibodies. — 2001;10:127—142.

13. Karunagaran D., Tzahar E., Beerli R.R. et al. ErbB-2 is a common auxiliary subunit of NDF and EGF receptors: implications for breast cancer // EMBO J. — 1996;15:254—264.

14. Krainer M., Brodowicz T., Zeillinger R. et al. Tissue expression and serum levels of HER-2/neu in patients with breast

cancer // Oncology. —1997;54(6):475—481.

15. Nunes R.A., Harris L.N. The HER2 extracellular domain as a prognostic and predictive factor in breast cancer // Clin. Breast Cancer. — 2002;3(2):125—135; discussion 136—137.

16. Penault-Llorca F., Adelaide J., Houvenaeghel G. et al. Optimization of immunohistochemical detection of ERBB2 in human breast cancer: impact of fixation // J. Pathol. — 1994;173:65—75.

17. Press M.F., Hung G., Godolphin W et al. Sensitivity of HER-2/neu antibodies in archival tissue samples: potential source of error in immunohistochemical studies of oncogene expression // Cancer Res. 1994;54:2771 —2777.

18. Seshadri R., Matthews C., Dobrovic A., Horsfall D.J. The significance of oncogene amplification in primary breast cancer // Int. J. Cancer. — 1989; 15;43(2):270—272.

19. Slamon D.J., Clark G.M., Wong S.G. et al. Human breast cancer: correlation of relapse and survival with amplification of the Her-2/neu oncogene // Science. — 1987;235:177—182.

20. Slamon D.J., Leyland-Jones B., Shak S. et al. Use of chemotherapy plus a monoclonal antibody against HER2 for metastatic breast cancer that overexpresses HER2 // N. Engl. J. Med. — 2001;344:783—792.

21. Stern D.F., Heffernan P.A., Weinberg R.A. p185, a product of the neu proto-oncogene, is a receptorlike protein associated with tyrosine kinase activity // Mol Cell Biol. —

1986;6:1729—1740.

22. Tzahar E., Waterman H., Chen X. et al. A hierarchical network of interreceptor interactions determines signal transduction by Neu differentiation factor/neuregulin and epidermal growth factor // Mol Cell Biol. — 1996;16:5276—5287.

ПРАВИЛА ДЛЯ АВТОРОВ

1. Статьи, направляемые в журнал «Маммология», должны быть представлены на дискете

или CD-носителях (электронная версия) с распечаткой на бумаге (в 2 экз., через 2 интервала, шрифт — 14 пунктов Times New Roman). К статьям должны быть приложены резюме на русском и желательно английском языках объемом не более 1/2 печатной страницы.

2. В выходных данных следует указать: название статьи, фамилию и инициалы всех авторов, название учреждения, город. Необходимо приложить рекомендацию руководителя учреждения, а в конце статьи — контактные телефоны и Ф.И.О. автора для связи.

3. Объем лекции и обзора литературы не должен превышать 10—12 стр., оригинальной статьи — до 8 стр. Список литературы — соответственно до 15 и 10 источников.

4. Если статья сопровождается рисунками и таблицами, обязательны ссылки на них в тексте. Электронный вариант рисунков должен быть выполнен в формате TIFF, JPG, CMYK, 300 dpi. Векторные иллюстрации — в формате EPS Adobe Illustrator 7.0—10.0. Каждая таблица должна быть пронумерована, в примечании к таблице расшифровываются все сокращения.

Рисунки должны быть пронумерованы. На рисунке указываются: «верх», «низ», элементы рисунка — «а», «б» и т.д. Все сокращения и обозначения расшифровываются в подписи.

5. Список литературы приводится в алфавитном порядке (сначала работы, опубликованные на русском языке, затем — на иностранных): Ф.И.О. авторов, название книги или статьи, название журнала, год издания, том и номер выпуска, страницы. Цифровые ссылки в тексте на цитируемую литературу должны соответствовать порядковому номеру источника.

6. Буквенные сокращения в тексте допускаются только после полной расшифровки понятия.

7. Редакция оставляет за собой право сокращать и редактировать статьи.

Наш журнал приглашает авторов к активному сотрудничеству!

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МАММОЛОГИЯ 1 ’2006