Рис. 1. Выживаемость больных «терапевтическими» t-AML (слева) и t-MDS (справа) при наличии (красные графики) и в отсутствие (синие графики) мутаций гена ТР53. Видно, что больные с мутацией в этом гене имели меньшую продолжительность жизни.
После лечения острой миелоидной лейкемии цитотоксическими препаратами или рентгеновским облучением могут развиться «терапевтические» лейкемия и миелодиспластический синдром. При этом у многих больных выявляются мутации гена ТР53. Оказалось, что терапия как таковая не индуцирует мутации ТР53, а происходит селекция клонов с предсуществующей мутацией, у которых повышена устойчивость к терапии.
Острая миелоидная лейкемия (Acute myeloid leukemia, AML) представляет собой злокачественное перерождение предшественников лейкоцитов (белых клеток крови). При этом заболевании костный мозг продуцирует быстро размножающиеся аномальные лейкоциты, подавляется формирование эритроцитов, тромбоцитов, нормальных лейкоцитов. AML — сравнительно редкое заболевание: в США смертность от него составляет примерно 1,2% от общего числа смертей, вызванных злокачественными опухолями. Вероятность заболеть AML резко увеличивается с возрастом, и по мере старения человечества частота AML, вероятно, будет возрастать.
У некоторых больных AML, которых лечили цитотоксическими соединениями или рентгеновским облучением, через 1–5 лет развиваются так называемые «терапевтические» лейкемия (t-AML) и миелодиспластический синдром (t-MDS) — нарушение продукции всех клеток крови. «Терапевтические» AML и MDS отличаются от первичной AML рядом признаков, среди которых увеличенная частота мутаций в гене ТР53, цитогенетические аномалии, особенно нарушения структуры хромосом 5 и 7, устойчивость к химиотерапии. Мутации TP53 при t-AML/t-MDS не обязательны, но их наличие существенно ухудшает прогноз течения и исхода болезни (рис. 1). Механизмы, посредством которых терапия провоцирует развитие t-AML/t-MDS как вторичного заболевания, до недавнего времени были неизвестны, как и то, почему при этом увеличивается доля клеток с мутациями ТР53.
Авторы обсуждаемой статьи в журнале Nature провели полное секвенирование (определение последовательности нуклеотидов) геномов тотальной популяции лейкоцитов 22 больных t-AML/t-MDS. Оказалось, что общая частота мутаций практически не отличалась от первичной AML, то есть терапия не индуцирует дополнительных нарушений репарации ДНК, которую контролирует ТР53. В то же время в лейкоцитах больных t-AML и t-MDS по сравнению с первичной AML значительно чаще встречались мутации ТР53, но реже — мутации ряда других генов-драйверов онкогенеза (DNMT3A, NPM1). Эти факты позволили предположить важную роль мутаций ТР53 в патогенезе t-AML/t-MDS. Химиотерапия как таковая, не вызывающая увеличение общей частоты мутаций, вряд ли может прямо и селективно индуцировать мутации в ТР53. В то же время уже было показано, что гемопоэтические стволовые клетки и клетки-предшественники с возрастом накапливают соматические мутации. Так, в возрасте более 50 лет у людей остается около 10 000 гемопоэтических стволовых клеток и примерно у 44% из них должна быть по крайней мере одна спонтанно возникшая мутация ТР53. Фенотипически мутация не проявляется, так как для потери функции антионкогена ТР53 требуется поражение обеих копий его гена, присутствующих в геноме.
С учетом этих данных были сформулированы три предположения, каждое из которых можно было проверить: (1) у пациентов с t-AML может быть клональная мутация ТР53 в гемопоэтических стволовых клетках или в клетках-предшественниках задолго до проявления t-AML; (2) соматические мутации ТР53 бывают у здорового человека, никогда не подвергавшегося воздействию цитотоксических медикаментов; (3) мутантные по ТР53 гемопоэтические стволовые клетки и клетки-предшественники получают селективные преимущества при химиотерапии.
Для проверки первого предположения были использованы образцы крови и костного мозга, взятые у семи пациентов за 3–8 лет до развития t-AML/t-MDS с мутантным ТР53. В пробах четырех из них с помощью секвенирования были обнаружены мутации ТР53, причем в двух случаях даже до начала химиотерапии. В трех других случаях мутаций не было найдено, но это не гарантия их полного отсутствия. Современные методы секвенирования позволяют найти мутацию не менее чем в 0,1% клеток из общей популяции. С помощью специальных приемов авторам удалось повысить чувствительность детекции до 0,009%. Но, возможно, такой чувствительности все-таки недостаточно для обнаружения более редких клеток. Тем не менее первое предположение подтвердилось.
Для тестирования второго предположения с помощью усовершенствованного секвенирования исследовали геномы лейкоцитов 20 здоровых доноров в возрасте 68–89 лет никогда не лечившихся какими-либо цитотоксическими средствами. По крайней мере у 9 из них были найдены мутации ТР53 с частотой мутантных клеток от 0,01 до 0,37%. То есть и второе предположение было подтверждено.
Третье предположение было проверено прямо на модельных мышах. Были получены мыши со смешанным костным мозгом, содержавшим как клетки дикого типа, так и гетерозиготные клетки с Тр53+/– (мышиным аналогом человеческого ТР53 с мутацией в одной из двух копий гена). Без обработки химиотерапевтическими средствами у мышей наблюдалась лишь слабая тенденция к возрастанию доли клеток с Тр53+/– в лейкоцитах, что может быть связано со старением. В то же время после внутрибрюшных инъекций цитотоксического соединения N-этил-N-нитрозомочевины доля Тр53+/–-клеток существенно увеличивалась.
Полученные результаты показывают, что терапия AML цитотоксическими соединениями не индуцирует мутации ТР53. Клетки, уже несущие такие мутации, имеют повышенную устойчивость к химиотерапии и получают селективные преимущества при лечении цитотоксическими препаратами. Предсуществующие мутации ТР53 и последующая мутация второго аллеля этого гена объясняют частые цитогенетические аномалии и повышенную устойчивость к химиотерапии, которые свойственны для t-AML/t-MDS (рис. 2).
Рис. 2. Модель клональной эволюции под влиянием цитотоксических препаратов. С возрастом в кроветворных стволовых клетках и клетках-предшественниках накапливаются случайные мутации, в том числе гетерозиготные мутации гена ТР53. При лечении острой миелоидной лейкемии цитотоксическими препаратами или рентгеном более устойчивые к терапии клоны с мутациями ТР53 проявляют селективные преимущества (левая стрелка). Затем они накапливают дополнительные драйверные мутации, и в результате развиваются t-AML и t-MDS (правая стрелка). Наличие мутаций ТР53 связано с более частыми цитогенетическими аномалиями, слабым ответом на химиотерапию и негативным прогнозом исходом заболевания.
Как уже отмечалось, мутации ТР53 наблюдаются не во всех случаях t-AML/t-MDS. Последующие исследования, вероятно, позволят найти и другие, отличные от ТР53, гены, нарушения в которых в результате терапии провоцируют t-AML/t-MDS.
Источник: ЭЛЕМЕНТЫ БОЛЬШОЙ НАКИ
