БИОХИМИЧЕСКИЕ ОНКОМАРКЕРЫ ДИАГНОСТИКИ РАКА ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

Несмотря на большие возможности прогрессирующей урологии, с каждым годом число пациентов, которые имеют повышенный уровень простатического специфического антигена (ПСА) в анамнезе, увеличивается в несколько раз. На наш взгляд, именно поэтому необходимы научные исследования, благодаря которым возможна диагностика рака предстательной железы (РПЖ) на ранних стадиях. На основании данных ранней диагностики можно дифференцировать клинически значимый рак от незначимого, уменьшить количество «ненужных» биопсий и увеличить процент биопсий, необходимых для дальнейшей уточняющей диагностики, чтобы в результате сократить количество пациентов, пораженных раком.

Главными задачами врачей-онкологов является приложение всех своих сил для своевременного эффективного лечения и ранней диагностики выявления онкологических заболеваний. Спасение жизни пациентов от злокачественных образований представляет собой острую проблему, поиск решения которой на сегодняшний день бурно исследуется. Без сомнения, на основе этих данных мы можем точно сказать, что онкологические патологии являются одной из самых частых причин смертей во всем мире. Значительная часть усилий ученых предусматривает  изучение новых технологий и методов  для выявления ранних признаков заболевания. Для того чтобы понять, насколько актуальна проблема онкологических заболеваний в мире, прежде всего обратим внимание на статистику.

В течение каждого года от злокачественных образований погибает почти 400 тыс. человек, из которых более 180 тыс. человек моложе 60 лет. Поражение онкологическими заболеваниями около 160 тыс. людей ведет к инвалидизации. Хотелось бы отметить, что на сегодняшний день рак предстательной железы (РПЖ) представляет наиболее распространенное злокачественное новообразование, поражающее мужчин в пожилом возрасте от 65 лет и более  как в России, так и в США. В развитых странах количество пораженных раком мужчин составляет примерно 18,3 %, в то время как в развивающихся 5,5 % [6]. С каждым годом эти показатели растут. В настоящее время часто выявляют новые формы онкологических заболеваний. Вследствие этого существует несколько способов, направленных на раннее предупреждение пациентов  о наличии опухоли.

Наиболее эффективным способом обнаружения злокачественного новообразования предстательной железы является использование онкомаркеров. Биологические маркеры представляют собой обширный диапазон биохимических соединений – цитокинетические, цитогенетические  параметры, нуклеиновые кислоты, малые метаболиты, белки, углеводы и опухолевые клетки в крови организма, которые используются для диагностических целей [2]. Благодаря функциональным особенностям и строению данных структур, мы можем выявить факторы риска развития онкологического заболевания, рецидив заболевания, а также  определить эффективность лечения в зависимости от того, насколько поражен орган.

В последнее время в области онкологии обсуждаются нерешенные проблемы в оценке биомаркеров опухоли, для решения которых необходимо сотрудничество с химиками, биологами, врачами и другими исследователями. Совместная работа ученых приведет к успешному результату разрешения многих трудностей, предоставления необходимых медицинских услуг и индивидуализированного лечения злокачественных опухолей.

Начиная с 1996 года, было проведено достаточно исследований, благодаря которым пришли к выводу, что лабораторные тесты играют важную роль в выявлении  опухолевых маркеров простатического специфического антигена (ПСА), что очень важно для каждого мужчины старше 50 лет. Ведь рак предстательной железы образуется при нарушении гормональных факторов мужской половой системы - выделения андрогенов, что представляет очень большую значимость для всего организма в целом. Выделение данного гормона зависит от следующих факторов: степени поражения органа злокачественным образованием и стадии болезни. У мужчин в возрасте 67 лет и более наблюдается увеличение секреции андрогенов, приводящее к росту заболеваемости раком предстательной железы (РПЖ) [1, 5].

В диагностике злокачественных образований лабораторными методами существуют как положительные стороны, так и отрицательные. Так, к несомненным преимуществам этих лабораторных тестов относится доступность выполнения, небольшая стоимость, сравнительная простота,  неинвазивность. Выраженными недостатками же являются относительная специфичность и стадиозависимость. Несмотря на эти недостатки, очевидно, что биомаркеры играют все более значимую роль в ранней диагностике онкологических заболеваний во всем мире [4].

Хотелось бы отметить особенности анатомического строения предстательной железы [1]. Она является мышечно-железистым органом, в котором выделяют 4 области — центральную, периферическую, транзиторную и переднюю фибромускулярную. Данные зоны отличаются между собой по  патологическим и морфологическим показателям. К примеру, самой устойчивой по отношению к развитию карцином и других заболеваний является центральная зона; местом (локусом) развития карцином является периферическая зона. Область, где наиболее часто развивается доброкачественная гиперплазия простаты - транзиторная зона, состоящая из двух небольшого размера долек, окружающих уретру. Из всех областей именно последняя может обладать злокачественным потенциалом. На основе вышеизложенных данных можно выделить следующие виды аденокарцином [1, 5]:

-низкодифференцированная, при которой клетки предстательной железы располагаются обширными группами, где наблюдается вариация размеров и форм;

-умереннодифференцированная, при которой раковые клетки лежат в виде комплексов средних размеров, среди которых преобладают разрозненные клетки;

-высокодифференцированная, при которой пораженные клетки лежат по одиночке.

Существуют наиболее изученные биомаркеры рака [4]. Во-первых, это PSP 94 (белок 94, который секретируется предстательной железой); во-вторых, это proPSA (является предшественником гена PSA, либо его неактивной формой); в-третьих, это ECPA и ECPA-2 (являются ранними антигенами рака); в-четвертых, PSCA (главный антиген простатических клеток); в-пятых,  uPA / uPAR (рецепторы, активирующие плазминоген урокиназы); в-пятых, это GSTP1 (глутатион-S-трансфераза Р1); в-шестых, TMPRESS2:ERG (химерный белок, образующийся при хромосомной мутации со слиянием генов TMPRESS2 и ERG); в-седьмых, РСА3 (антиген рака предстательной железы, являющийся самым специфичным).

В 2008 году N.Y. Gils [10] предположил, что ген РСА3 связан с агрессивными формами рака. Вследствие этого пораженные клетки могут без затруднения попадать в просвет железы и поражать данный орган. Многие ученые обнаружили корреляцию между баллами по системе градации Глисона (5 баллов – низкое различие опухоли, 1 балл – высокое) и уровнем индекса гена PCA3, которую и назвали «индекс Глисона».

В настоящее время для выявления злокачественного образования используются различные методы диагностики такие, как: обследование сывороточных концентраций простаты - специфического антигена (ПСА), цифровое ректальное исследование (DRE) и биопсия. Важно отметить, что низкая специфичность антигена PSA вызывает трудность в различии между раком простаты и другими заболеваниями, вследствие чего многие пациенты проходят нерациональный курс лечения. Существует острая необходимость в дополнительных маркерах для повышения точности диагностики ранних стадий  рака предстательной железы. Возможно выявление таких маркеров благодаря протеомному анализу. Данный метод [8] позволяет выявить те или иные изменения специфических белков. В результате этого анализа было исследовано 12 образцов сывороток  крови, взятых у пациентов с различными стадиями рака предстательной железы (Глисон 5 и 7), которые  подвергались радикальной простатэктомии. Далее происходит иммунноаффинная очистка антигена и анализ экспрессии белков с использованием 2D-DIGE (использование 2-мерного дифференциального геля). При исследовании изображений [8, 9] было выявлено 63 пятна, которые отображают дифференциальное отличие между Глисоном 5 и 7, 13 из которых были выявлены статистически значимым методом с помощью анализа двух изображений (рисунок 1).

Рисунок 1. Выявление биомаркеров в сыворотке крови при прогрессировании РПЖ методом 2D-ПГЛП (использование 2-мерного дифференциального геля) [8].

Идентификацию выраженных пятен проводят  с помощью LC-MS/MS. Из-за их функциональной и потенциальной значимости в отношении прогрессии рака простаты, некоторые из этих белков, а именно, PEDF и цинк-α2-гликопротеин (ZAG) прошли обширную проверку в сыворотке крови и образцах ткани. В результате этого было показано, что PEDF является более точным предиктором ранней стадии рака простаты. Мы уверены в том, что на основе этого подхода протеомика имеет потенциал для того, чтобы обеспечить более глубокое представление о молекулярных механизмах, лежащих в основе заболевания, а также перспективу для поиска других биомаркеров рака простаты.

Несмотря на то, что история открытия антигена ПСА началась ещё в 60-х годах XX века, только в 1996 году [2] на съезде Американской урологической ассоциации был сделан вывод о необходимости измерения индекса ПСА с целью дифференциальной диагностики рака и гиперплазии предстательной железы. Интересно отметить то, что в конце 1990-х годов [3] две научно – исследовательские группы из госпиталя Джона Хопкинса и Университета Рэдбаунд обнаружили ген, который и назвали PCA3. Они сравнивали транскриптомы злокачественных и здоровых тканей предстательной железы. В результате этого было доказано, что уровень экспрессии мРНК в клетках, пораженных раком, превышал более чем в 60 раз данный уровень в непораженных клетках предстательной железы. В результате данного исследования мРНК получила название DD3 (от англ. differential display clone 3), а позже – PCA3 (от англ. prostate cancer antigen 3). Основоположником, а также первооткрывателем гена DD3 является M. J. Bussemakers [7].

Ген PCA3, состоящий из 25 тысяч пар нуклеотидов, находится в хромосоме 9q21–22 [3]. В этом онкомаркере выделяют 4 участка, кодирующих информацию. Данные участки называются экзонами. Они содержат 7 сайтов полиаденилирования (поли-А-«хвост»). Как известно на сегодняшний день мРНК имеет некоторые известные альтернативные изоформы, а именно, лейкемия-ингибирующий фактор (LIF) и фактор стволовых клеток (SCF). Эта нуклеиновая кислота транскрибируется на матрице гена PCA3. Экзоны 1, 3 и 4a, 4b являются участками гена PSA3, которые наиболее часто и сильно экспрессируются в пораженных раковыми клетками тканях предстательной железы. мРНК гена может присутствовать в моче и эякуляте. На основе этого количественный анализ РНК РСА3 используется для неинвазивной диагностики рака предстательной железы [3, 9].

В заключение хотелось бы сказать, что в связи с развитием генетики, нанотехнологий, молекулярной биологии, новых лабораторных методов ежегодно во всем мире выявляют различные формы и виды онкомаркеров, в том числе и сложных, которые требуют углубленного изучения всех биохимических процессов для обеспечения эффективного лечения больных, а также ранней диагностики злокачественных новообразований.

Список литературы:

1. Глыбочко П.В., Попков В.М. Нейроэндокринные аспекты онкогенеза в предстательной железе. Саратовский научно-медицинский журнал, 2010, т. 6, № 1, с. 164–170.
2. Говоров А.В. Современные подходы к ранней диагностике рака предстательной железы. - Клиническая лабораторная диагностика, № 9, 2012.  URL: http://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-podhody-k-ranney-diagnostike-raka-predstatelnoy-zhelezy (дата обращения 20.02.17)
3. Павлов К.А., Корчагина А.А., Абдулина Ю.А., Суренков Д.Н., Зусьман Л.А., Даренков С.П., Григорьев М.Э., Чехонин В.П. PCA3 – перспективный биомаркер рака предстательной железы.- Вестник РГМУ, 2012, №3, с. 54–58. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/pca3-perspektivnyy-biomarker-raka-predstatelnoy-zhelezy (дата обращения 20.02.17)
4. Сидоренков А.В., Пушкарь Д.Ю.  РСА3 – истинный онкомаркер рака предстательной железы.- Онкоурология 2, 2014
5. Струков А.И., Серов В.В. Патологическая анатомия: учебник М: ГЭОТАР-Медиа, 2015 – 530 с.
6. Тельнова Е.А., Бондарев С.В., Ковалёв С.В. Оценка медико-экономической эффективности применения лабораторных исследований на онкомаркеры при проведении дополнительной диспансеризации граждан в РФ.- Вестник Росздравнадзора, 2010, № 5
7. Bussemakers M.J., Bokhoven van A., Verhaegh G.W. et DD3 al.: A new prostatespecific gene, highly overexpressed in prostate cancer. Cancer Res., 1999, 59(23), p. 5975–5979
8. Byrne J.C., Downes M.R., Donoghue N., Keane C., Neill A., Fan Y., Fitzpatrick J.M., Dunn M.J., Watson RWG: 2D-DIGE as a strategy to identify serum markers for the progression of prostate cancer. J Proteome Res 2008, 8(2):942–957.
9. Matusik R.J, Jin R.J., Sun Q.: Neuroendocrine differentiation is involved in chemoresistance induced by EGF in prostate cancer cells. 2009, V. 84, № 25. p. 882-887.
10. Xiaogang Qu, Li Wu :  Cancer biomarker detection: recent achievements and challenges.-Chem. Soc. Rev., 2015, 44, p. 2963-2997