Ангиогенез мультиформной глиобластомы: наука и медицина в поисках эффективной стратегии лечения

Мультиформная глиобластома - опухоль с наиболее разветвленной сосудистой системой

Формирование кровеносных сосудов (васкуляризация) – это один из фундаментальныкх процессов, который идет во время образования как нормальных, так и раковых тканей. Развитая кровеносная система необходима для нормального снабжения тканей кислородом и питательными веществами.

Впервые на решающую роль опухолевого ангиогенеза обратил внимание Джуда Фолкман (Judah Folkman). Ранние работы Фолкмана и других исследователей продемонстрировали, что ангиогенез необходим для роста новообразования, так как сосудистая сеть критична для поддержания постоянного снабжения опухоли питательными веществами. Эти эксперименты заложили фундамент концепции о том, что подавление ангиогенеза может предотвратить прогрессию опухоли, поддерживая ее в латентном состоянии.

Современные данные подтверждают, что новообразования, отличающиеся наибольшей агрессивностью, характеризуются исключительно интенсивной васкуляризацией. В частности, чрезмерная васкуляризация является отличительной чертой глиом высокой степени злокачественности, и такой интенсивный ангиогенез помогает поддерживать инвазивный фенотип этой разрушительной болезни.

Именно такой опухолью глии высшей (IV) степени злокачественности является мультиформная глиобластома (МГБ) – одна из наиболее часто встречающихся первичных злокачественных образований головного мозга. Отличительной чертой этой опухоли является «рекордная» интенсивность васкуляризации, которая облегчает прогрессию опухоли. Именно поэтому одним из самых перспективных направлений в лечении мультиформной глиобластомы (МГБ) является разработка антиангиогенных препаратов.

Ключевые факторы ангиогенеза мультиформной глиобластомы как молекулярные мишени для антиангиогенных лекарственных препаратов

Наблюдения показали, что клетки мультиформной глиобластомы (МГБ) выделяют различные проангиогенные факторы, многие из которых вовлечены в паракринную регуляцию функций эндотелиальных клеток и играют ключевую роль в развитии сосудистой системы опухоли. Из сказанного следует, что подавление выработки ростовых факторов ангиогенеза может быть самым надежным оружием в терапии МГБ.

Ингибиция фактора роста эндотелия сосудов и чувствительных к нему рецепторов: не полностю оправданные ожидания

Пожалуй, наиболее признанным и исследованным в качестве мишени для разработки лекарственных препаратов яляется фактор роста эндотелия сосудов (ФРЭС, англ. VEGF). ФРЭС секретируется раковыми и стромальными клетками и является лигандом семьи рецепторов фактора роста эндотелия сосудов, стимулирующим рост и развитие опухолевых сосудов. Данные, собранные на образцах человеческой глиомы, показали прямую связь между производством ФРЭС и количеством ангиогенных новообразований; уровень ФРЭС в мультиформной глиобластоме по сравнению с глиомами низкой степени злокачественности в 10 раз выше. Другие молекулы, такие как нейрофилины и ангиопоэтин-2 (АНГ-2, англ. ANG-2), способствуют ангиогенезу путем регуляции ФРЭС-зависимой трансдукции сигналов.

Поскольку фактор роста эндотелия сосудов является ключевой молекулой в ангиогенезе мультиформной глиобластомы, был разработан целый ряд терапевтических агентов, направленных против молекул, участвующих в ФРЭС-зависимых сигнальных путях. В частности, не так давно Комиссия по котролю за питательными и лекарственными веществами (FDA) разрешила применение бевацизумаба (вevacizumab), лиганд-связывающих моноклональных антител против фактора роста эндотелия сосудов A (ФРЭС-А, англ. VEGF-A), для лечения пациентов с МГБ.

Первоначальные данные магнитно-резонансной томографии (МРТ) пациентов с мультиформной глиобластомой, которые принимали бевацизумаб и ингибитор топоизомеразы I иринотекан, показали, что у 19 из 29 участников клинических испытаний наблюдалось уменьшение повышенной контрастности максимального поперечного сечения МГБ по крайней мере вдвое. Такая схема лечения оказалась существенно эффективнее по сравнению со стандартным лечением темозоламидом, которое обычно вызывает улучшение у 5-8% пациентов.

Несколько крупных ретроспективных исследований показали, что при применении бевацизумаба терапевтическая эффективность составляет 25-74%, а выживаемость без прогрессии болезни - 32-64%. Эти исследования также продемонстрировали дополнительный компенсаторный кортикостероидный эффект: большинство пациентов смогли сократить дозу приема кортикостероидов на 50% или более.

Однако в широкой клинической практике в Соединенных Штатах рутинное использование бевацизумаба дало более скромные результаты по уменьшению общего уровня смертности больных по сравнению с ожидаемым: несмотря на первоначальный эффект, у многих пациентов болезнь переходила на прогрессирующую стадию в течение первого года лечения. По мнению ученых, одной из причин такого эффекта является то, что молекулярный механизм бевацизумаба еще недостаточно хорошо изучен, и это осложняет выбор соответствующей схемы лечения.

Альтернативным прямой нейтрализации фактора роста эндотелия сосудов (ФРЭС) является метод прицельного воздействия на тиразин-киназную активность ФРЭС-рецепторов. В этом аспекте несколько клинических испытаний были проведены с цедиранибом (cediranib). Радиографический метод показал, что применение цедираниба привело к улучшению у более чем 50% пациентов с рецидивной МГБ. Другиe ингибиторы ФРЭС-рецепторов, такие как сорафениб (sorafenib) и сунитиниб (sunitinib), также были влючены в клинические испытания для лечения мультиформной глиобластомы (МГБ). Однако подобно бевцизумабу, у ряда пациентов эти препараты вызывали только временное улучшение, за которым следовал рецидив.

Представление о механизмах резистентности мультиформной глиобластомы к антиангиогенным препаратам как основание для выбора дополнительных молекулярных мишеней

Анализ случаев рецидивов мультиформной глиобластомы привел исследователей к выводу о том, что опухоль (в частности, ее «сосудообразующая составляющая») способна cопротивляться действию известных (и испытанных) на сегодняшний день ингибиторов ангиогенеза. Более того, подавление одних ключевых ангиогенных факторов может компенсироваться увеличением производства других. Такие компенсаторные механизмы облегчают васкуляризацию злокачественного новообразования, и развитие опухоли продолжается даже в присутствие антиангиогенных препаратов.

Так, один механизмов противодействия опухоли антиангиогенным препаратам называется адаптивной резистентностью. Одно из объяснений адаптивной резистентности мультиформной глиобластомы таково: в присутствии лекарств, блокирующих определенные ангиогенные мишени в сосудистой системе опухоли, в ней могут активироваться другие, альтернативные пpoангиогенные сигнальные пути. Доказательства этого механизма были получены во время недавних клинических исследований пациентов с МГБ.

У участников, получивших цедираниб – ингибитор рецепторов факторa роста эндотелия сосудов - наблюдался временный позитивный ответ, за которым следовал рецидив. Анализ крови пациентов в фазе рецидива показал значительное увеличение уровня базального фактора роста фибробластов (ФРФ) по сравнению с начальной фазой лечения. Дополнительные наблюдения продемонстрировали повышение сывороточного уровня фактора стромальных клеток и увеличение присутствия циркулирующих эндотелиальных клеток во время приема цедираниба. Эти данные подтверждают гипотезу о том, что ингибиторы ФРЭС-зависимых сигнальных путей могут быть более эффективными в сочетании с препаратами, которые направлены против других проангиогенных факторов.

Кроме того, в устойчивости опухоли к действию антиангиогенных препаратов принимают участие механизмы, стимулирующие дополнительную активность тканей злокачественного новообразования в условиях гипоксии; механизмы, позволяющие ей «пользоваться» кровеносными сосудами здоровых тканей (в том числе и для экспансии вглубь мозга - т.н. периваскулярное опухолевое вторжение) и т.д.

И, наконец, в некоторых случаях клетки мультиформной глиобластомы оказываются в принципе нечувствительными к антиангиогенной терапии. Так, например, в ходе клинических испытаний цедираниба, когда одни пациенты демонстрировали улучшение (пусть даже временное), состояние других оставалось без изменений. Такая дифференцированная реакция на один и тот же препарат подчеркивает необходимость детекции биомаркеров, которые могут более точно предсказать индивидуальную эффективность анти-ФРЭС терапии.

Наука сегодня: новые мишени для ингибиторов ангиогенеза – новые средства для лечения мультиформной глиобластомы

В течение долгих лет фактор роста эндотелия сосудов (ФРЭС) являлся главной мишенью ингибирования ангиогенеза. Однако сложности, возникающие в результате резистентности мультиформной глиобластомы к антиангиогенной терапии, привели к интенсивным исследованиям по выявлению новых молекулярных мишеней.

К примеру, недавно как один из основополагающих компонентов ангиогенеза опухоли была идентифицирована цитозольная фосфолипаза A2. В эксперименте с использованием мышиной модели туморогенеза было показано, что у специально выведенных трансгенных животных, лишенных цитозольной фосфолипазы A2, клетки мышиной МГБ не вызывали образования опухоли. И напротив: у обычных мышей в аналогичных условиях мультиформная глиобластома образовывалась в 100% случаев. Следовательно, можно ожидать, что ингибиция цитозольной фосфолипазы A2 в человеческом организме мультиформной глиобластоме тоже «не понравится».

В качестве мишени для разработки новых методов антиангиогенной терапии рассматривается и один из видов ангиопоэтина (ангиопоэтин-4, ANG-4). Гиперэкспрессия ANG-4 характерна для тканей мультиформной глиобластомы человека. В свою очередь, в присутствии ANG-4 наблюдается экспрессия соответствующего рецептора в сосудистых эндотелиальных клетках и клеточных линиях МГБ. Таким образом, ученые вправе предполагать и обратную зависимость: уменьшение васкуляризации мультиформной глиобластомы и замедление ее роста при уменьшении продукции ANG-4.

Многообещающей представляется и другая потенциальная терапевтическая стратегия, которая заключается в прерывании продуцируемого тканями опухоли ангиогенного каскада «сигналов выживания». Препаратом, способным оказать именно такое действие, является циленгитид (cilengitide). В эксперименте добавка циленгитида к стандартной радиационной терапии, комбинированной с темозоломидом, привела к повышению 6-месячного выживания на 15 % по сравнению с пациентами, которые получали только темозоломид или темозоломид с радиотерапией. Важно также отметить, что лечебный эффект циленгитида особенно выражен у той части пациентов с мультиформной глиобластомой, в организме которых присутствует метилированный промотор O6-метил-гуанил-ДНК метилтрансферазы. Таким образом, детекция этой специфической молекулы может служить прогностическим фактором успеха при предписании комбинационного лечения, включающего циленгитид, темолозомид и радиационную терапию.

Представление о раковых стволовых клетках как перспективной цели при разработке будущих препаратов для лечения мультиформной глиобластомы

На сегодня способность клеток ряда злокачественных опухолей (в частности, клеток мультиформной глиобластомы) к формированию структур, напоминающих сосудистую сеть, уже не требует дополнительных доказательств. Это явление, получившее названние «сосудистая мимикрия», служит еще одним механизмом адаптивной резистентности опухоли.

«Альтернативные сосуды» образуются благодаря особым опухолевым клеткам, которые экспрессируют маркеры стволовых клеток и обладают васкулогенными способностями. Кроме того, некоторые фракции этих клеток также обладают способностью трансдифференцироваться в сосудистые гладко-мышечные клетки. Клетки опухоли, способные в разных условиях проявлять свойства другой ткани, получили название раковых стволовых клеток.

Достаточно большой объем данных показывает, что стволовые клетки глиобластомы существуют в специализированной микросреде, известной как нишa стволовых клеток. Эти ниши помогают регулировать самовозобновление стволовых клеток и их развитие. Например, в сосудистой нише, благодаря близкому контакту между стволовыми клетками глиобластомы и капиллярами сосудистой системы опухоли, стволовые клетки «обучаются» секретировать проангиогенные факторы (такие как фактор роста эндотелия сосудов - ФРЭС), оказывающие влияние на разнообразные эндотелиальные и сосудистые клетки. В свою очередь, васкулярные и другие специализированные клетки мультиформной глиобластомы (МГБ) выделяют факторы, которые регулируют рост и развитие стволовых клеток рака, а заодно защищают их от цитотоксических воздействий радио- и химиотерапии.

Эти наблюдения позволяют предположить, что стволовые клетки глиомы, как и соответствующие ниши, могут служить эффективными мишенями для антираковых (и, в частности, антиангиогенных) препаратов. Осталось дождаться ученого, который, вдохновившись этой перспективной и смелой идеей, разработает соответствующее лекарство...

Преодоление сложностей на пути к победе над мультиформной глиобластомой: оценка эффекта лечения и дальнейшие цели

Для разработки успешной стратегии лечения мультиформной глиобластомы большое значение имеет не только производство новых действенных препаратов, но и поиск эффективного способа оценки ответа опухоли на терапию.

К примеру, относительно недавно выяснилось, что широко применяемый в настоящее время метод контрастного усиления не позволяет оценить истинное уменьшение активности мультиформной глиобластомы: согласно опубликованным данным, антиангиогенная терапия может уменьшить утечку контрастного вешества в сосудистой сети новообразования, не затрагивая при этом опухолевые клетки.

В подтверждение этой теории было показано, что лечение цедиранибом приводит к продлению жизни мышей с мультиформной глиобластомой (МГБ) в результате понижения отека, а не торможения роста опухоли. Эти результаты стимулировали разработку новых критериев оценки эффекта лечения МГБ: вместо того, чтобы сосредотачиваться исключительно на контрастном усилении опухоли, новые подходы к оценке полного и частичного ответа опухоли на терапию теперь включают использование томографии с помощью магнитного резонанcа (МРТ).

Итак, кратко подводя итоги данного обзора, можно сказать, что лечение мультиформной глиобластомы – это проблема, где вопросов пока больше, чем ответов. Тем не менее, на сегодняшний день ученые и врачи существенно продвинулись в изучении механизмов развития данного вида глиомы, в частности – в идентификации показателей ответа новообразования на терапевтические мероприятия и понимании ключевой роли ангиогенеза в росте и прогрессии МГБ. Использование этих знаний для развития новой и эффективной молекулярной терапии является важной обязанностью современных ученых.

Евгения Язловицкая, специально для портала «Страна Врачей»

Department of Medicine, Division of Nephrology and Vanderbilt Ingram Cancer Center, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, TN 37232, USA