МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МЕТАСТАЗИРОВАНИЯ РАКА ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ: РОЛЬ CIRC-RNA, МИКРОРНК, СИГНАЛЬНЫХ ПУТЕЙ И МИКРООКРУЖЕНИЯ ОПУХОЛИ

MOLECULAR MECHANISMS OF PROSTATE CANCER METASTASIS: THE ROLE OF CIRC-RNA, MICRORNA, SIGNALING PATHWAYS, AND TUMOR MICROENVIRONMENT

Aleksandr Litavrin

Student, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University),

Russia, Moscow

Artem Filimonov

Student, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University),

Russia, Moscow

Valerii Kuptsov

Student, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University),

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Цель. Обобщить современные данные о молекулярных механизмах метастазирования рака предстательной железы, включая роль circRNA, микроРНК, сигнальных каскадов и компонентов опухолевого микроокружения.

Метод. Анализ научной литературы в базах данных PubMed, MedLine, Google Scholar, Elsevier и eLibrary.

Результат. Показано участие circRNA и микроРНК в регуляции инвазии, миграции и покоя опухолевых клеток. Описаны механизмы действия экзосом и компонентов внеклеточного матрикса. Выделены потенциальные терапевтические мишени, включая сигнальные пути и ионные каналы.

Выводы. Метастатический процесс РПЖ формируется за счёт взаимодействия множества молекулярных и клеточных компонентов. Углублённое понимание этих механизмов открывает путь к персонализированным стратегиям лечения.

ABSTRACT

Background. To summarize current data on the molecular mechanisms of prostate cancer metastasis, including the role of circRNA, microRNAs, signaling pathways, and tumor microenvironment components.

Methods. Literature review using PubMed, MedLine, Google Scholar, Elsevier, and eLibrary databases.

Result. CircRNAs and microRNAs were shown to regulate tumor cell invasion, migration, and dormancy. The roles of exosomes and extracellular matrix elements were described. Potential therapeutic targets were identified, including signaling pathways and ion channels.

Conclusion. Prostate cancer metastasis is governed by complex interactions between molecular and cellular components. Deeper understanding enables the development of personalized treatment strategies.

Ключевые слова: рак предстательной железы, метастазирование, circRNA, микроРНК, экзосомы, микроокружение, mTOR

Keywords: prostate cancer, metastasis, circRNA, microRNA, exosomes, microenvironment, mTOR

Введение:

РПЖ — одна из наиболее часто диагностируемых злокачественных опухолей у мужчин и ведущая причина смертности, связанной с онкологическими заболеваниями, в развитых странах. Основной летальный исход при РПЖ связан не с локализованным опухолевым процессом, а с развитием отдалённых метастазов, преимущественно в кости. Метастатическое поражение костей приводит к выраженной клинической симптоматике, включая болевой синдром, патологические переломы и гиперкальциемию, существенно снижая качество жизни пациента. Несмотря на значительный прогресс в ранней диагностике и терапии локализованных форм, молекулярные механизмы метастазирования РПЖ остаются до конца не изученными, а таргетные терапевтические подходы по-прежнему ограничены [1].

Метастазирование представляет собой сложный и многоэтапный процесс, включающий инвазию опухолевых клеток, их внутрисосудистую миграцию, выживание в кровотоке, экстравазацию и укоренение в новых тканях. Каждый из этих этапов регулируется множеством молекулярных сигналов и клеточных взаимодействий. В последние годы активное внимание исследователей сосредоточено на изучении молекулярных регуляторов метастазирования — в частности, некодирующих РНК (circRNA и микроРНК), сигнальных каскадов (например, mTOR, MAPK/ERK, RANKL, PI3K/AKT), а также элементов опухолевого микроокружения (tumor microenvironment, TME), таких как внеклеточный матрикс, экзосомы и клетки костного мозга [1–4].

Циркулярные РНК (circRNA), ранее считавшиеся эпифеноменом сплайсинга, в настоящее время признаются активными участниками посттранскрипционной регуляции экспрессии генов. Они могут действовать как микроРНК-«спонжи», связываться с РНК-связывающими белками и изменять стабильность мРНК. Некоторые circRNA, такие как circUBE3A(2,3,4,5) и hsa_circ_0003258, обладают выраженным анти- или прометастатическим действием за счёт влияния на EMT (epithelial-to-mesenchymal transition), стабильность мРНК онкогенов и взаимодействие с белками, регулирующими транскрипцию и трансляцию [4,5]. Эти молекулы становятся перспективными не только как биомаркеры, но и как мишени для терапии.

Особое значение придаётся микроРНК (miRNA) — коротким некодирующим РНК, которые регулируют экспрессию генов на посттранскрипционном уровне. Они участвуют в формировании метастатического потенциала опухоли, регулируя пролиферацию, миграцию, ангиогенез и устойчивость к терапии. Некоторые микроРНК, такие как miR-9, miR-210, miR-409, действуют как онкомиры, в то время как другие, включая miR-34a, miR-203 и miR-573, обладают супрессивной активностью [6]. Изучение их функций в контексте РПЖ позволяет расширить горизонты молекулярно-таргетной терапии.

Помимо эндогенных регуляторов, микросреда опухоли оказывает непосредственное влияние на метастатическую прогрессию. Костное микроокружение, как одна из излюбленных мишеней РПЖ, включает остеобласты, остеокласты, стромальные и иммунные клетки, взаимодействие с которыми усиливает выживание и колонизацию опухолевых клеток. Экзосомы — внеклеточные везикулы, выделяемые клетками опухоли и её окружения, — играют ключевую роль в создании предметастатических ниш и ремоделировании внеклеточного матрикса. Они переносят микроРНК, белки, лонг-нкРНК и онкогенные мРНК, изменяя поведение клеток-мишеней и усиливая инвазию и устойчивость к терапии [7].

Отдельного внимания заслуживают механизмы, обеспечивающие латентное состояние метастатических клеток. Явление «покоя» (dormancy) позволяет опухолевым клеткам уклоняться от действия химиотерапии и иммунной системы, а затем реактивироваться спустя годы. Одним из ключевых регуляторов этого процесса является TBK1, ингибирующий mTOR-сигналинг и способствующий переходу клеток РПЖ в состояние покоя [2].

Наконец, в последнее время интерес представляет репозиционирование уже известных препаратов как потенциальных антиметастатических агентов. Так, ранолазин, антиангинальный препарат, демонстрирует способность ингибировать персистирующий натриевый ток (INaP) через блокаду Nav1.5/1.7 каналов, что ведёт к снижению инвазии опухолевых клеток в условиях гипоксии [3]. Его действие подтверждено in vitro и in vivo, включая модели РПЖ.

Интегративное понимание молекулярных и клеточных механизмов метастазирования рака предстательной железы с учётом роли некодирующих РНК, сигнальных путей и микроокружения опухоли открывает новые горизонты в поиске биомаркеров и мишеней терапии. В настоящем обзоре обобщены ключевые экспериментальные данные последних лет, демонстрирующие участие circRNA, микроРНК, TBK1, экзосом и натриевых каналов в регуляции инвазии, миграции и выживания опухолевых клеток РПЖ.

CircUBE3A(2,3,4,5) ингибирует метастазирование рака предстательной железы посредством ядерной транслокации AUF1 и подавления экспрессии MTHFD2 и виментинa

Циркулярные РНК (circRNA) — это класс стабильных, ковалентно замкнутых некодирующих РНК, участвующих в регуляции экспрессии генов. В статье Wei et al. исследована функция circUBE3A(2,3,4,5), происходящей из экзонов 2–5 гена UBE3A, как опухолевого супрессора в РПЖ.

Экспрессия circUBE3A(2,3,4,5) оказалась сниженной в клетках PCa и опухолевой ткани, особенно при наличии костных метастазов, высокого Gleason score и категории высокого риска по классификации D’Amico. Сверхэкспрессия данной circRNA ингибировало миграцию, инвазию, трансэндотелиальную миграцию, пролиферацию клеток DU145 и PC3, а также метастазирование in vivo. Напротив, её нокаут усиливал злокачественные свойства опухоли [5].

Функционально circUBE3A(2,3,4,5) не действовала как miRNA-спонж, что было подтверждено отсутствием взаимодействия с AGO2. Также она не кодирует белки, согласно биоинформатическому анализу. Вместо этого она образует комплекс с AUF1 (AU-rich element RNA-binding protein 1) — аденилат-уридилат-богатым фактором связывания, регулирующим стабильность мРНК [8]. Используя «RNA pull-down», RIP и иммуноморфологические методы, было установлено, что circUBE3A(2,3,4,5) связывается с AUF1 и индуцирует его транслокацию в ядро, снижая количество AUF1 в цитоплазме [5].

Цитоплазматическая потеря AUF1 приводит к нестабильности mRNA MTHFD2, фермента, участвующего в фолатном метаболизме и активно экспрессируемого в прогрессирующих опухолях. Стабилизация mRNA MTHFD2 ранее была связана с канцерогенезом и миграцией клеток [9]. В результате транслокации AUF1 в ядро уровень mRNA и белка MTHFD2 снижается, что, в свою очередь, подавляет экспрессию виментинa — основного маркёра EMT, необходимого для метастазирования [10,11].

Удаление региона связывания AUF1 в circUBE3A(2,3,4,5) полностью нивелировало её противометастатическую активность. Мутации в участках взаимодействия с AUF1 предотвращали его транслокацию, стабилизировали MTHFD2 и виментин, и восстанавливали инвазивность клеток РПЖ. Эти эффекты подтверждены как in vitro, так и in vivo [5]

Дополнительно была раскрыта структура биогенеза circUBE3A(2,3,4,5): образование данной circRNA зависит от коротких инвертированных повторов (TSIRs), локализованных во фланкирующих интронах гена UBE3A. TSIR3 и TSIR6, как показано, синергично способствуют циклизации и стабильности circUBE3A(2,3,4,5), а также могут использоваться для усиления экспрессии других circRNA [12,13].

Hsa_circ_0003258 способствует метастазированию рака предстательной железы через взаимодействие с IGF2BP3 и подавление miR-653-5p

В статье Yu et al. описана новая онкогенная circRNA — hsa_circ_0003258, экспрессия которой была повышена в образцах РПЖ и положительно коррелировала с агрессивными клинико-патологическими характеристиками опухолей, включая стадию TNM и балл по Gleason [4].

Функциональные эксперименты на клетках DU145 и C4–2 выявили, что hsa_circ_0003258 способствует усилению миграции, инвазии и EMT. При этом молекулярный механизм её действия оказался двухкомпонентным.

Во-первых, hsa_circ_0003258 функционирует как компетиторная эндогенная РНК (ceRNA) по отношению к miR-653-5p. miR-653-5p был ранее охарактеризован как супрессор опухолей, участвующий в ингибировании пролиферации и инвазии [14]. Yu et al. продемонстрировали, что miR-653-5p прямо подавляет экспрессию ARHGAP5, гена, связанного с активацией Rho-GTPase-зависимых сигнальных путей и инвазией опухолевых клеток. При связывании hsa_circ_0003258 с miR-653-5p уровень ARHGAP5 восстанавливается, что приводит к усилению клеточной миграции [15].

Во-вторых, hsa_circ_0003258 непосредственно взаимодействует с IGF2BP3, РНК-связывающим белком, ранее описанным как фактор стабилизации онкогенной мРНК и медиатор агрессивного фенотипа в различных опухолях [16]. Yu et al. показали, что связывание hsa_circ_0003258 с IGF2BP3 способствует стабилизации мРНК HDAC4, а последующая активация HDAC4 ассоциирована с индукцией EMT и активацией сигнального пути MAPK/ERK [17].

Оба механизма были подтверждены в in vitro и in vivo экспериментах, включая «RNA pull-down», «dual-luciferase reporter assay», RIP, FISH и модели метастазирования на мышах. Удаление hsa_circ_0003258 приводило к снижению экспрессии ARHGAP5 и HDAC4, а также к угнетению EMT-маркеров, таких как N- кадгерин и виментин.

Таким образом, hsa_circ_0003258 усиливает метастатический потенциал клеток РПЖ через ось hsa_circ_0003258 – miR-653-5p – ARHGAP5 и ось hsa_circ_0003258 – IGF2BP3 – HDAC4 [14,17].

Yu et al. экспериментально подтверждают, что ингибирование этой circRNA снижает лёгочные метастазы и улучшает выживаемость животных, что делает её перспективной мишенью для терапии и прогностическим маркёром при агрессивном РПЖ.

Функциональная роль микроРНК, связанных с метастазами рака предстательной железы

МикроРНК (miR) представляют собой короткие некодирующие РНК длиной 18–25 нуклеотидов, играющие ключевую роль в посттранскрипционной регуляции экспрессии генов. Их значение в опухолевом процессе, в том числе в метастазировании РПЖ, активно исследуется. Многочисленные данные подтверждают, что микроРНК участвуют в регуляции EMT, ангиогенеза, инвазии, выживания опухолевых клеток, а также взаимодействия с микроокружением опухоли.

К числу онкогенных микроРНК, способствующих прогрессии и метастазированию РПЖ, относятся miR-9, miR-194, miR-210-3p, miR-96 и кластеры, активируемые в эмбриональных стволовых клетках, такие как miR-409-3p/5p, miR-154* и miR-379. miR-9 подавляет экспрессию CDH1 и SOCS5, активируя путь JAK/STAT и усиливая транскрипцию факторов выживания, включая c-MYC [18,19]. miR-194 ингибирует SOCS2, что приводит к активации сигнальных каскадов ERK и STAT3, способствующих метастазированию в висцеральные органы [20,21]. miR-210-3p активирует путь NF-κB за счёт подавления SOCS1 и TNIP1, способствуя EMT и образованию костных метастазов [22,23].

miR-96, индуцируемый сигналингом EGFR, подавляет транскрипционные факторы ETV6 и FOXO1, что способствует усилению пролиферации и миграции клеток РПЖ [24,25]. miR-409-3p/5p и родственные им miR-154 и miR-379 опосредуют EMT, активируют остеобластические и эпигенетические пути, включая подавление STAG2, RBL2, NPRL2 и SMAD7, а также активацию AKT и HIF1α [26].

Наряду с этим, ряд микроРНК демонстрируют опухолесупрессивные свойства. miR-34a и miR-383 ингибируют экспрессию CD44, маркера опухолевых стволовых клеток, тем самым снижая метастатический потенциал [17,27]. miR-573 регулирует экспрессию FGFR1, ингибируя EMT и снижая инвазивность [28]. miR-143 и miR-145 индуцируют EMT за счёт подавления сигнальных белков, таких как ERK, MMP11 и ADAM17 [29]. miR-200b также снижает инвазивность, однако в списке литературы его оригинальный источник не приведён.

Некоторые микроРНК обладают множественными мишенями и оказывают системное влияние на опухолевую клетку. Так, miR-141 подавляет CD44, EZH2 и Rho-GTPазы, снижая инвазию и способствуя эпителиальной дифференцировке [30]. miR-203 воздействует на широкий спектр мишеней, включая EGFR, ZEB2, RUNX2, SMAD4 и SRC, и ингибирует остеомиметические свойства клеток РПЖ [5].

Терапевтический потенциал микроРНК при метастатическом РПЖ заключается в использовании миметиков опухолесупрессивных микроРНК, антисмысловых олигонуклеотидов и антагомиров для подавления онкомиров. Для доставки этих агентов рассматриваются липофильные носители, наночастицы и вирусные векторы, позволяющие преодолевать барьеры, связанные с стабильностью, специфичностью и внутриклеточной доставкой [31].

Несмотря на многообещающие результаты доклинических исследований, клиническое применение микроРНК в качестве противометастатической терапии остаётся ограниченным. Важнейшими задачами остаются создание эффективных систем доставки, оценка иммуногенности и исследование долгосрочных эффектов в in vivo-моделях. Тем не менее, роль микроРНК как биомаркеров и потенциальных мишеней таргетной терапии при РПЖ заслуживает самого пристального внимания.

Роль микроокружения опухоли в прогрессии костных метастазов при раке предстательной железы

Метастазирование РПЖ в кости представляет собой сложный и строго организованный процесс, активно регулируемый компонентами микроокружения опухоли (tumor microenvironment, TME). Костный мозг выступает не только как механическая мишень, но и как биологически активная ниша, способствующая выживанию, адаптации и реактивации опухолевых клеток. Эта среда содержит стволовые клетки, остеобласты, остеокласты, иммунные элементы, сосудистую сеть и внеклеточный матрикс (ECM), взаимодействие с которыми определяет судьбу метастатических клеток.

Одним из центральных структурных компонентов TME является внеклеточный матрикс. Он представлен фибронектином, ламининами, остеопонтином, коллагенами I и IV и другими белками, модулирующими подвижность опухолевых клеток, их выживание и взаимодействие с остеогенными клетками. Повышенная плотность коллагена и ремоделирование ECM способствуют активации рецепторов интегринов и downstream-сигнальных каскадов, включая FAK, Src и RhoA, что усиливает инвазивный потенциал опухоли [32]. В результате активируется механотрансдукция, способствующая клеточной миграции и устойчивости к апоптозу. Отдельное значение приобретает ферментативное разрушение ECM под действием металлопротеиназ, которое облегчает проникновение опухолевых клеток в костную ткань и высвобождает протуморогенные факторы.

На стадии гоминга циркулирующие опухолевые клетки используют взаимодействие CXCR4 с его лигандом CXCL12, секретируемым остеобластами и клетками костного мозга. Это взаимодействие обеспечивает направленную миграцию опухолевых клеток в костную нишу и последующую активацию сигналов выживания, ангиогенеза и иммуносупрессии. Помимо этого, гипоксическая среда костного мозга способствует экспрессии HIF-1α и VEGF, поддерживающих васкуляризацию и метаболическую адаптацию опухоли.

TGF-β, высвобождаемый при ремоделировании кости, активирует SMAD-сигнальный каскад и индуцирует экспрессию генов, связанных с остеомимикрией, таких как Runx2 и BSP. Это способствует экспрессии RANKL, активации остеокластогенеза и усилению «порочного круга» костного метастазирования (Gupta et al., 2012; Dai et al., 2005)[33,34]. Важным элементом является и то, что клетки РПЖ начинают экспрессировать остеогенные маркёры, адаптируясь к костной среде и усиливая пролиферацию в ней. Такое явление получило название остеомимикрии и рассматривается как ключевой этап в укоренении и росте метастатического очага.

Экзосомы — внеклеточные везикулы диаметром 30–150 нм — обеспечивают важный путь межклеточной передачи сигналов в TME. Они выделяются как опухолевыми, так и неоопухолевыми клетками и содержат микроРНК, длинные некодирующие РНК, мРНК, белки и липиды. Установлено, что экзосомы РПЖ способны индуцировать трансформацию мезенхимальных клеток в остеобласты, повышать пролиферацию костных клеток, снижать остеокластическую активность и формировать благоприятную среду для метастатического роста [35]. Кроме того, они могут подавлять активацию Т-лимфоцитов, рекрутировать регуляторные иммунные клетки и способствовать развитию локальной иммуносупрессии.

Особое значение имеют экзосомные микроРНК, такие как miR-375, которые регулируют остеогенную дифференцировку клеток-мишеней, способствуя ремоделированию кости и стабилизации метастатических очагов [36]. Такие микроРНК могут использоваться в качестве биомаркеров наличия и прогрессии костных метастазов. Более того, содержание опухолевых экзосом в плазме крови положительно коррелирует с объемом метастазов, что делает их перспективным инструментом для неинвазивного мониторинга.

Иммунные клетки TME также играют двоякую роль. С одной стороны, присутствуют элементы противоопухолевого надзора, такие как цитотоксические Т-лимфоциты и NK-клетки. С другой — опухолевые клетки способны рекрутировать миелоидные супрессорные клетки (MDSC), макрофаги M2-фенотипа и индуцировать экспрессию иммунных чекпойнтов (PD-L1), что приводит к подавлению локального иммунного ответа. Экзосомы, внеклеточные матриксные белки и цитокины дополнительно способствуют этому процессу, создавая иммунорезистентную нишу в костном мозге.

Таким образом, микроокружение костной ткани при РПЖ представляет собой динамичную, мультикомпонентную систему, обеспечивающую выживание, укоренение и прогрессию метастатических клеток. Оно включает в себя внеклеточный матрикс, остеогенные и иммунные клетки, сигнальные молекулы и внеклеточные везикулы, играющие критическую роль на всех этапах метастазирования. Углублённое понимание этих процессов открывает перспективы для создания новых терапевтических стратегий, направленных на блокирование межклеточных взаимодействий, подавление остеомимикрии, модуляцию иммунного ответа и ингибирование экзосомного сигнального обмена. Подобные подходы могут повысить эффективность системной терапии, предотвратить формирование костных метастазов и улучшить прогноз пациентов с распространёнными формами РПЖ [1].

Роль экзосом в метастазировании рака предстательной железы

Экзосомы — содержат белки, липиды, мРНК, микроРНК и длинные некодирующие РНК, защищённые от деградации липидной оболочкой [37,38]. Экзосомы активно выделяются опухолевыми клетками РПЖ и участвуют в метастатическом каскаде, включая подготовку предметастатических ниш, индукцию ангиогенеза, подавление иммунного ответа, активацию EMT и развитие лекарственной устойчивости [39,40].

Экзосомы клеток РПЖ содержат специфические белки и ферменты, включая тетраспанины CD9 и CD63, аннексины, тепловые шок-белки, FASN, ENO1, GRP78 и XPO1, а также мРНК онкогенных мишеней [41,42]. Кроме того, они транспортируют регуляторные микроРНК: miR‑141, miR‑375, miR‑21, miR‑409 и miR‑105, которые участвуют в ремоделировании микроокружения, EMT и метастазировании [43–45].

Одним из ключевых эффектов экзосом является индукция трансформации фибробластов в миофибробласты под действием TGF-β, это продемонстрировано на моделях с DU145 и PC3. Также установлено, что белок Hyal1, переносящийся экзосомами, усиливает миграцию стромальных клеток и способствует прогрессии РПЖ [46]. Экзосомы клеток LNCaP и PC3 содержат интегрины ITGA3 и ITGB1, вовлечённые в клеточную адгезию и инвазию [47].

Важную роль играют и экзосомальные длинные некодирующие РНК. Такие молекулы, как PCSEAT, SAP30L-AS1 и SChLAP1, усиливают пролиферацию, миграцию и биохимический рецидив опухоли [48]. Экзосомы также несут онкогенные мРНК, включая транскрипты TMPRSS2:ERG и PCA3, которые предлагаются в качестве жидкостных биомаркеров [49].

Экзосомы участвуют в формировании лекарственной устойчивости путём передачи белков, таких как P-gp и транскрипционных факторов BRN2/BRN4, связанных с нейроэндокринной дифференцировкой и резистентностью к энзалутамиду и доцетакселу [50].

Таким образом, экзосомы выполняют множество функций в прогрессии и метастазировании РПЖ. Они действуют как переносчики сигналов между опухолевыми клетками и микроокружением, модулируют иммунный ответ и усиливают злокачественные свойства опухоли. Благодаря своей стабильности и содержанию, экзосомы представляют интерес не только как мишени терапии, но и как неинвазивные биомаркеры агрессивных форм рака предстательной железы.

Регуляция состояния покоя рака предстательной железы через ингибирование mTOR-сигналинга: роль TBK1

РПЖ характеризуется высокой склонностью к метастазированию в костный мозг и способностью к длительной латентности опухолевых клеток. Одним из ключевых молекулярных регуляторов этого процесса является TANK-связывающая киназа 1 (TBK1), принадлежащая к неклассическим IκB-киназам, участвующим в врождённом иммунном ответе и пролиферации опухолевых клеток [51–53].

В модели Kim et al. было показано, что при взаимодействии клеток РПЖ с остеобластами в нише гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) увеличивается экспрессия TBK1. Это взаимодействие усиливается под действием химиотерапевтического препарата таксотера, индуцируя устойчивое состояние покоя опухолевых клеток. Уровень TBK1 в таких условиях существенно возрастал [54, 55].

На молекулярном уровне было обнаружено, что TBK1 взаимодействует с комплексом mTORC1, ингибируя его активность. Это сопровождалось снижением фосфорилирования p70S6K и блокадой роста опухолевых клеток [56]. Коиммунопреципитация подтвердила физическое взаимодействие TBK1 с компонентами комплекса mTORC1, включая raptor, как в модели трансфекции 293T, так и в клетках PC3 [57].

Кроме того, применение рапамицина — специфического ингибитора mTOR (mTOR Complex 1) — индуцировало увеличение доли Ki67-негативных (непролиферирующих) клеток и повышало устойчивость опухолевых клеток к действию таких препаратов, как цисплатин, доксорубицин и таксаны [58].

Интересным аспектом стало наблюдение за популяцией стволоподобных клеток РПЖ, идентифицируемых по экспрессии CD133 и CD44. Эти клетки отличались высоким уровнем TBK1 в нише костного мозга по сравнению с CD133-/CD44- популяцией. Штаммы с шРНК к TBK1 демонстрировали снижение доли стволоподобных клеток и повышенную чувствительность к химиотерапии, что указывает на функциональную значимость TBK1 в поддержании покоя и устойчивости опухолевых клеток [59].

Наконец, в модели in vivo применение TBK1-шРНК предотвращало возобновление роста опухоли после окончания химиотерапии у иммунодефицитных мышей. Это ещё раз подтвердило, что TBK1 играет центральную роль в формировании и поддержании состояния покоя опухолевых клеток РПЖ, позволяя им уклоняться от действия цитотоксических агентов [60,61].

Результаты работы Kim et al. подчёркивают значение TBK1 как молекулярного регулятора покоя, хеморезистентности и стволоподобных свойств клеток рака предстательной железы за счёт ингибирования mTOR-сигналинга, что открывает перспективы для таргетной терапии латентных опухолевых клеток [2].

Ранолазин как потенциальный антиметастатический препарат: ингибирование INaP и подавление инвазии опухолевых клеток

Ранолазин — антиангинальный препарат с подтверждённым клиническим профилем безопасности — в последние годы рассматривается как перспективное средство для антиметастатической терапии. Его противоопухолевый потенциал связан с селективным подавлением персистирующего потенциалзависимого натриевого тока (INaP), активно экспрессируемого в опухолевых клетках различных солидных карцином, включая рак груди, толстой кишки, поджелудочной железы и предстательной железы. Основной мишенью действия ранолазина являются натриевые каналы Nav1.5 (SCN5A) и Nav1.7 (SCN9A), функционирующие вне нервной системы и вовлечённые в регуляцию клеточной подвижности, инвазии и межклеточной адгезии. Их экспрессия и активность существенно усиливаются в условиях гипоксии, что делает опухолевые клетки особенно чувствительными к ингибиторам INaP в агрессивных микросредах [62–64].

INaP, в отличие от транзиентного натриевого тока (INaT), представляет собой устойчивый, продолжительный вход ионов натрия в клетку. Его активация сопровождается нарушением ионного гомеостаза, активацией вторичных мессенджеров, деполяризацией мембраны и повышением внутриклеточного кальция. Эти изменения способствуют активации сигнальных каскадов, регулирующих перестройку актинового цитоскелета, деградацию внеклеточного матрикса и формирование инвазивных выростов. Блокада INaP ранолазином приводит к нормализации мембранного потенциала, снижению экспрессии протеаз (в частности, MMP-9) и подавлению экспрессии генов EMT.

Экспериментальные данные in vitro демонстрируют, что ранолазин существенно снижает инвазивный и миграционный потенциал клеток рака груди, предстательной железы и поджелудочной железы. При этом пролиферация клеток не подавляется, это подтверждает специфичность действия препарата в отношении именно метастатических свойств опухоли [65]. Особенно выраженный эффект наблюдается при культивировании в гипоксических условиях, имитирующих микроокружение солидной опухоли. Исследования in vivo на ксенотрансплантатах и генной модели карцином подтверждают, что ранолазин снижает частоту и объём лёгочных метастазов, замедляет прогрессирование первичной опухоли и улучшает выживаемость экспериментальных животных [66].

Эпидемиологические наблюдения также поддерживают антиметастатическую активность ранолазина. Отмечено, что у пациентов, получающих ранолазин по показаниям стабильной стенокардии, наблюдается достоверное снижение частоты онкологических осложнений, в том числе смертности от РПЖ и других агрессивных опухолей [66]. Эти данные требуют дальнейшей валидации в рамках когортных исследований и ретроспективных метаанализов, однако открывают перспективу для разработки новых показаний к применению.

Механистически ранолазин действует не только как прямой ингибитор Nav-каналов, но и опосредованно модулирует ряд сигнальных каскадов. Он способен ингибировать активность RhoA/ROCK, PI3K/AKT и FAK, регулирующих клеточную миграцию, адгезию и ангиогенез. Также описано его влияние на уровень цАМФ и активность PKA, это может играть роль в регуляции сосудистой проницаемости и интерстициального давления в опухоли.

Перспективным направлением является изучение комбинаций ранолазина с другими препаратами. Исследования показали, что совместное применение ранолазина с β-адреноблокаторами, такими как пропранолол, может вызывать антагонизм, вероятно, за счёт конкуренции за сигнальные пути, связанные с возбуждением. Напротив, сочетание с миноксидилом усиливает противоинвазивный эффект за счёт потенцирования действия на ионные каналы и стабилизацию мембранного потенциала [67,68]. Дополнительно показано, что ингибирование Nav1.5 может усиливать эффект иммунотерапии, в частности терапии анти-PD-L1-антителами, за счёт снижения продукции иммуносупрессивных цитокинов и улучшения инфильтрации опухоли Т-клетками [69].

Важно отметить, что ранолазин отличается хорошей переносимостью, отсутствием кардиотоксичности в терапевтических дозах и благоприятным фармакокинетическим профилем, что делает его привлекательным кандидатом для включения в комбинированные режимы лечения метастатического РПЖ. Тем не менее, для окончательной валидации его эффективности требуются многоцентровые рандомизированные клинические исследования с участием пациентов с высокоагрессивными и гормонорезистентными формами РПЖ.

Таким образом, ранолазин представляет собой многообещающий антиметастатический агент, воздействующий на клеточную инвазию, миграцию и взаимодействие с микроокружением опухоли за счёт селективного ингибирования INaP. Его комбинированный механизм действия, подтверждённые доклинические результаты и эпидемиологические наблюдения обосновывают дальнейшее изучение препарата в рамках онкофармакологии и стратегии репозиционирования для лечения агрессивных форм рака предстательной железы.

Заключение

Метастазирование рака предстательной железы, особенно в костную ткань, остаётся ведущей причиной смертности и осложнений у пациентов. Этот процесс регулируется комплексной сетью молекулярных взаимодействий, включающей некодирующие РНК, сигнальные каскады, элементы микроокружения и экзосомный транспорт.

circRNA и микроРНК играют разнонаправленные роли в регуляции инвазии, EMT и устойчивости опухоли, а их взаимодействие с белками и мРНК формирует сложные регуляторные оси. Экзосомы усиливают межклеточную коммуникацию, формируя предметастатические ниши и подавляя иммунный ответ. TBK1 опосредует переход клеток в состояние покоя, что объясняет рецидивы и устойчивость к терапии. Препараты, такие как ранолазин, демонстрируют потенциал таргетной антиметастатической терапии.

Интеграция этих знаний открывает возможности для персонализированных подходов, направленных на ингибирование метастазирования, преодоление устойчивости и предотвращение рецидивов.

Список литературы:

1. Kang J. et al. Tumor microenvironment mechanisms and bone metastatic disease progression of prostate cancer // Cancer Lett. 2022. Vol. 530. P. 156–169.
2. Kim J.K. et al. TBK1 Regulates Prostate Cancer Dormancy through mTOR Inhibition // Neoplasia. 2013. Vol. 15, № 9. P. 1064–1074.
3. Djamgoz M.B.A. Ranolazine: a potential anti-metastatic drug targeting voltage-gated sodium channels // Br J Cancer. 2024. Vol. 130, № 9. P. 1415–1419.
4. Yu Y.-Z. et al. Hsa_circ_0003258 promotes prostate cancer metastasis by complexing with IGF2BP3 and sponging miR-653-5p // Mol Cancer. 2022. Vol. 21, № 1. P. 12.
5. Wei Z. et al. CircUBE3A(2,3,4,5) promotes adenylate-uridylate-rich binding factor 1 nuclear translocation to suppress prostate cancer metastasis // Cancer Lett. 2024. Vol. 588. P. 216743.
6. Weidle U.H. et al. The Functional Role of Prostate Cancer Metastasis-related Micro-RNAs // Cancer Genomics Proteomics. 2019. Vol. 16, № 1. P. 1–19.
7. Akoto T., Saini S. Role of Exosomes in Prostate Cancer Metastasis // Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22, № 7. P. 3528.
8. Yoon J.-H. et al. PAR-CLIP analysis uncovers AUF1 impact on target RNA fate and genome integrity // Nat Commun. Nature Publishing Group, 2014. Vol. 5, № 1. P. 5248.
9. Lehtinen L. et al. High-throughput RNAi screening for novel modulators of vimentin expression identifies MTHFD2 as a regulator of breast cancer cell migration and invasion // Oncotarget. Impact Journals, 2012. Vol. 4, № 1. P. 48–63.
10. Satelli A., Li S. Vimentin in cancer and its potential as a molecular target for cancer therapy // Cell. Mol. Life Sci. 2011. Vol. 68, № 18. P. 3033–3046.
11. Mendez M.G., Kojima S.-I., Goldman R.D. Vimentin induces changes in cell shape, motility, and adhesion during the epithelial to mesenchymal transition // The FASEB Journal. John Wiley & Sons, Ltd, 2010. Vol. 24, № 6. P. 1838–1851.
12. Zhang C. et al. The short inverted repeats-induced circEXOC6B inhibits prostate cancer metastasis by enhancing the binding of RBMS1 and HuR // Molecular Therapy. 2023. Vol. 31, № 6. P. 1705–1721.
13. Liang D., Wilusz J.E. Short intronic repeat sequences facilitate circular RNA production // Genes Dev. 2014. Vol. 28, № 20. P. 2233–2247.
14. Fu Q. et al. SOX30, a target gene of miR-653-5p, represses the proliferation and invasion of prostate cancer cells through inhibition of Wnt/β-catenin signaling // Cell Mol Biol Lett. 2019. Vol. 24. P. 71.
15. Zhou W.-Y. et al. Circular RNA: metabolism, functions and interactions with proteins // Molecular Cancer. 2020. Vol. 19, № 1. P. 172.
16. Huang H. et al. Recognition of RNA N6-methyladenosine by IGF2BP proteins enhances mRNA stability and translation // Nat Cell Biol. 2018. Vol. 20, № 3. P. 285–295.
17. Liu F. et al. Targeting ERK, an Achilles’ Heel of the MAPK pathway, in cancer therapy // Acta Pharm Sin B. 2018. Vol. 8, № 4. P. 552–562.
18. Zhuang G. et al. Tumour-secreted miR-9 promotes endothelial cell migration and angiogenesis by activating the JAK-STAT pathway // EMBO J. 2012. Vol. 31, № 17. P. 3513–3523.
19. Seashols-Williams S.J. et al. miR-9 Acts as an OncomiR in Prostate Cancer through Multiple Pathways That Drive Tumour Progression and Metastasis // PLOS ONE. Public Library of Science, 2016. Vol. 11, № 7. P. e0159601.
20. Letellier E., Haan S. SOCS2: physiological and pathological functions // Front Biosci (Elite Ed). 2016. Vol. 8, № 1. P. 189–204.
21. Das R. et al. MicroRNA-194 Promotes Prostate Cancer Metastasis by Inhibiting SOCS2 // Cancer Res. 2017. Vol. 77, № 4. P. 1021–1034.
22. Park S.I. et al. Pre-clinical mouse models of human prostate cancer and their utility in drug discovery // Curr Protoc Pharmacol. 2010. Vol. Chapter 14. P. Unit 14.15.
23. Ren D. et al. Oncogenic miR-210-3p promotes prostate cancer cell EMT and bone metastasis via NF-κB signaling pathway // Mol Cancer. 2017. Vol. 16, № 1. P. 117.
24. Haflidadóttir B.S. et al. Upregulation of miR-96 enhances cellular proliferation of prostate cancer cells through FOXO1 // PLoS One. 2013. Vol. 8, № 8. P. e72400.
25. Tsai Y.C. et al. Epidermal growth factor receptor signaling promotes metastatic prostate cancer through microRNA-96-mediated downregulation of the tumor suppressor ETV6 // Cancer Letters. 2017. Vol. 384. P. 1–8.
26. Maxwell P.H. et al. The tumour suppressor protein VHL targets hypoxia-inducible factors for oxygen-dependent proteolysis // Nature. 1999. Vol. 399, № 6733. P. 271–275.
27. Liu Y.-N. et al. Loss of Androgen-Regulated MicroRNA 1 Activates SRC and Promotes Prostate Cancer Bone Metastasis // Mol Cell Biol. 2015. Vol. 35, № 11. P. 1940–1951.
28. Saini S. et al. miRNA-708 Control of CD44+ Prostate Cancer–Initiating Cells // Cancer Research. 2012. Vol. 72, № 14. P. 3618–3630.
29. Clapé C. et al. miR-143 interferes with ERK5 signaling, and abrogates prostate cancer progression in mice // PLoS One. 2009. Vol. 4, № 10. P. e7542.
30. Liu C. et al. MicroRNA-141 suppresses prostate cancer stem cells and metastasis by targeting a cohort of pro-metastasis genes // Nat Commun. Nature Publishing Group, 2017. Vol. 8, № 1. P. 14270.
31. Wittrup A., Lieberman J. Knocking down disease: a progress report on siRNA therapeutics // Nat Rev Genet. 2015. Vol. 16, № 9. P. 543–552.
32. Peinado H. et al. Pre-metastatic niches: organ-specific homes for metastases // Nat Rev Cancer. Nature Publishing Group, 2017. Vol. 17, № 5. P. 302–317.
33. Dai J. et al. Bone Morphogenetic Protein-6 Promotes Osteoblastic Prostate Cancer Bone Metastases through a Dual Mechanism // Cancer Research. 2005. Vol. 65, № 18. P. 8274–8285.
34. Gupta A., Cao W., Chellaiah M.A. Integrin αvβ3 and CD44 pathways in metastatic prostate cancer cells support osteoclastogenesis via a Runx2/Smad 5/receptor activator of NF-κB ligand signaling axis // Mol Cancer. 2012. Vol. 11, № 1. P. 66.
35. Henrich S.E. et al. Prostate cancer extracellular vesicles mediate intercellular communication with bone marrow cells and promote metastasis in a cholesterol-dependent manner // Journal of Extracellular Vesicles. John Wiley & Sons, Ltd, 2020. Vol. 10, № 2. P. e12042.
36. Liu C.-M. et al. Exosomes from the tumor microenvironment as reciprocal regulators that enhance prostate cancer progression // International Journal of Urology. John Wiley & Sons, Ltd, 2016. Vol. 23, № 9. P. 734–744.
37. Valadi H. et al. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells // Nat Cell Biol. Nature Publishing Group, 2007. Vol. 9, № 6. P. 654–659.
38. Théry C., Zitvogel L., Amigorena S. Exosomes: composition, biogenesis and function // Nat Rev Immunol. Nature Publishing Group, 2002. Vol. 2, № 8. P. 569–579.
39. Skog J. et al. Glioblastoma microvesicles transport RNA and proteins that promote tumour growth and provide diagnostic biomarkers // Nat Cell Biol. Nature Publishing Group, 2008. Vol. 10, № 12. P. 1470–1476.
40. van Niel G. et al. Exosomes: A Common Pathway for a Specialized Function // The Journal of Biochemistry. 2006. Vol. 140, № 1. P. 13–21.
41. Geis-Asteggiante L. et al. Differential Content of Proteins, mRNAs, and miRNAs Suggests that MDSC and Their Exosomes May Mediate Distinct Immune Suppressive Functions // J. Proteome Res. American Chemical Society, 2018. Vol. 17, № 1. P. 486–498.
42. Hosseini-Beheshti E. et al. Exosomes as Biomarker Enriched Microvesicles: Characterization of Exosomal Proteins Derived from a Panel of Prostate Cell Lines with Distinct AR Phenotypes // Molecular & Cellular Proteomics. Elsevier, 2012. Vol. 11, № 10. P. 863–885.
43. Bhagirath D. et al. microRNA-1246 Is an Exosomal Biomarker for Aggressive Prostate Cancer // Cancer Res. 2018. Vol. 78, № 7. P. 1833–1844.
44. Josson S. et al. miR-409-3p/-5p Promotes Tumorigenesis, Epithelial-to-Mesenchymal Transition, and Bone Metastasis of Human Prostate Cancer // Clinical Cancer Research. 2014. Vol. 20, № 17. P. 4636–4646.
45. Foj L. et al. Exosomal and Non-Exosomal Urinary miRNAs in Prostate Cancer Detection and Prognosis // The Prostate. John Wiley & Sons, Ltd, 2017. Vol. 77, № 6. P. 573–583.
46. Varambally S. et al. The polycomb group protein EZH2 is involved in progression of prostate cancer // Nature. 2002. Vol. 419, № 6907. P. 624–629.
47. Bijnsdorp I.V. et al. Exosomal ITGA3 interferes with non-cancerous prostate cell functions and is increased in urine exosomes of metastatic prostate cancer patients // J Extracell Vesicles. 2013. Vol. 2.
48. Gezer U. et al. Long non-coding RNAs with low expression levels in cells are enriched in secreted exosomes // Cell Biol Int. 2014. Vol. 38, № 9. P. 1076–1079.
49. Nilsson J. et al. Prostate cancer-derived urine exosomes: a novel approach to biomarkers for prostate cancer // Br J Cancer. Nature Publishing Group, 2009. Vol. 100, № 10. P. 1603–1607.
50. Corcoran C. et al. Docetaxel-Resistance in Prostate Cancer: Evaluating Associated Phenotypic Changes and Potential for Resistance Transfer via Exosomes // PLOS ONE. Public Library of Science, 2012. Vol. 7, № 12. P. e50999.
51. Kawai T., Akira S. Toll-like receptors and their crosstalk with other innate receptors in infection and immunity // Immunity. 2011. Vol. 34, № 5. P. 637–650.
52. Sharma S. et al. Triggering the interferon antiviral response through an IKK-related pathway // Science. 2003. Vol. 300, № 5622. P. 1148–1151.
53. Fitzgerald K.A. et al. IKKepsilon and TBK1 are essential components of the IRF3 signaling pathway // Nat Immunol. 2003. Vol. 4, № 5. P. 491–496.
54. Chien Y. et al. RalB GTPase-mediated activation of the IkappaB family kinase TBK1 couples innate immune signaling to tumor cell survival // Cell. 2006. Vol. 127, № 1. P. 157–170.
55. Korherr C. et al. Identification of proangiogenic genes and pathways by high-throughput functional genomics: TBK1 and the IRF3 pathway // Proceedings of the National Academy of Sciences. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2006. Vol. 103, № 11. P. 4240–4245.
56. Nojima H. et al. The mammalian target of rapamycin (mTOR) partner, raptor, binds the mTOR substrates p70 S6 kinase and 4E-BP1 through their TOR signaling (TOS) motif // J Biol Chem. 2003. Vol. 278, № 18. P. 15461–15464.
57. Sarbassov D.D. et al. Prolonged rapamycin treatment inhibits mTORC2 assembly and Akt/PKB // Mol Cell. 2006. Vol. 22, № 2. P. 159–168.
58. Zoncu R., Efeyan A., Sabatini D.M. mTOR: from growth signal integration to cancer, diabetes and ageing // Nat Rev Mol Cell Biol. 2011. Vol. 12, № 1. P. 21–35.
59. Matsumoto K. et al. mTOR signal and hypoxia-inducible factor-1 alpha regulate CD133 expression in cancer cells // Cancer Res. 2009. Vol. 69, № 18. P. 7160–7164.
60. Ghosh S. et al. Essential role of tuberous sclerosis genes TSC1 and TSC2 in NF-kappaB activation and cell survival // Cancer Cell. 2006. Vol. 10, № 3. P. 215–226.
61. Castilho R.M. et al. mTOR mediates Wnt-induced epidermal stem cell exhaustion and aging // Cell Stem Cell. 2009. Vol. 5, № 3. P. 279–289.
62. Rizaner N. et al. Riluzole: Anti-invasive effects on rat prostate cancer cells under normoxic and hypoxic conditions // Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology. John Wiley & Sons, Ltd, 2020. Vol. 127, № 4. P. 254–264.
63. Diss J.K. et al. Expression profiles of voltage-gated Na(+) channel alpha-subunit genes in rat and human prostate cancer cell lines // Prostate. 2001. Vol. 48, № 3. P. 165–178.
64. Diss J.K.J. et al. A potential novel marker for human prostate cancer: voltage-gated sodium channel expression in vivo // Prostate Cancer Prostatic Dis. 2005. Vol. 8, № 3. P. 266–273.
65. Driffort V. et al. Ranolazine inhibits NaV1.5-mediated breast cancer cell invasiveness and lung colonization // Mol Cancer. 2014. Vol. 13. P. 264.
66. Bugan I. et al. Anti-metastatic effect of ranolazine in an in vivo rat model of prostate cancer, and expression of voltage-gated sodium channel protein in human prostate // Prostate Cancer Prostatic Dis. 2019. Vol. 22, № 4. P. 569–579.
67. Lee A., Fraser S.P., Djamgoz M.B.A. Propranolol inhibits neonatal Nav1.5 activity and invasiveness of MDA-MB-231 breast cancer cells: Effects of combination with ranolazine // J Cell Physiol. 2019. Vol. 234, № 12. P. 23066–23081.
68. Qiu S. et al. Anti-invasive effects of minoxidil on human breast cancer cells: combination with ranolazine // Clin Exp Metastasis. 2022. Vol. 39, № 4. P. 679–689.
69. Lasheras-Otero I. et al. The Regulators of Peroxisomal Acyl-Carnitine Shuttle CROT and CRAT Promote Metastasis in Melanoma // Journal of Investigative Dermatology. 2023. Vol. 143, № 2. P. 305-316.e5.