Ассоциация белка LIMCH1 с опухолевой прогрессией у больных раком молочной железы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Алифанов Владимир Валерьевич

• Алифанов Владимир Валерьевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Алифанов Владимир Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Рак молочной железы: биологическая характеристика, прогрессирование

15

1.2. Морфологическая гетерогенность инвазивной карциномы неспецифического типа

1.3. Инвазия опухолевых клеток

1.4. Биологические основы опухолевой инвазии

1.5. Белок LIMCH1 и его роль в инвазии опухолевых клеток

1.6. Связь белка LIMCH1 c прогрессией опухоли

1.7. Заключение

ГЛАВА

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материал исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Морфологическое исследование ткани первичной опухоли

2.2.2. Иммуногистохимические исследования

2.2.3. TSA-модифицированное иммуногистохимическое исследование коэкспрессии белка LIMCH1, определяемого по СН домену, с белками актинового цитоскелета

2.2.4. TSA-модифицированное иммуногистохимическое исследование коэкспрессии белка LIMCH1, определяемого по СН домену, с белками пролиферативной активности

2.2.5. Биоинформатический анализ

2.2.6. Статистическая обработка результатов

ГЛАВА

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1.1. Связь экспрессии белка LIMCH1 с развитием метастазов и безметастатической выживаемостью при инвазивной карциноме неспецифического типа

3.1.2. Экспрессия белка LIMCH1 в опухолевых клетках

3.1.3. Связь экспрессии белка LIMCH1 с клинико-морфологическими параметрами

3.2. Частота встречаемости экспрессии белка LIMCH1 и связь экспрессии белка LIMCH1 с клинико-морфологическими параметрами больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа получавших и не получавших НАХТ

3.3.1. Гетерогенность экспрессии доменов белка LIMCH1 при инвазивной карциноме неспецифического типа

3.3.2. Оценка экспрессии белка LIMCH1 в опухолевых клетках с эпителиально-подобной и мезенхимально-подобной морфологией в различных морфологических структурах инвазивной карциномы неспецифического типа

3.4. Оценка связи экспрессии белка LIMCH1 в различных морфологических структурах инвазивной карциномы неспецифического типа с развитием гематогенных метастазов и безметастатической выживаемостью

3.5. Коэкспрессия белка КИМСШ с белками миграции и пролиферации

3.5.1.1. Коэкспрессия белка LIMCH1 с белками актинового цитоскелета

3.5.1.2. Коэкспрессия белка LIMCH1, определяемого по СН домену, и АСшт4 в различных морфологических структурах инвазивной карциномы неспецифического типа

3.5.1.3. Связь развития гематогенных метастазов с коэкспрессией белка LIMCH1, определяемого по СН домену, и АСшт4 в различных морфологических структурах инвазивной карциномы неспецифического типа

81

3.5.2.1. Коэкспрессия белка КИМСШ с белками И67 и CyD1

3.5.2.2. Цитоплазматическая экспрессия белка LIMCH1, определяемого по СН домену, и И67, CyD1 в различных морфологических структурах инвазивной карциномы неспецифического типа

3.5.2.3. Связь гематогенного метастазирования с вариантами коэкспрессии белка LIMCH1, определяемого по СН домену, И67 и CyD1 в различных морфологических структурах инвазивной карциномы неспецифического типа

93

3.6. Математическая модель предсказания риска развития гематогенных метастазов инвазивной карциномы неспецифического типа на основе оценки цитоплазматической коэкспрессии белка LIMCH1, определяемого по СН

домену, и АСшт4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ассоциация белка LIMCH1 с опухолевой прогрессией у больных раком молочной железы»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследования

Метастазирование является превалирующей причиной смертности при раке молочной железы, который занимает лидирующие позиции в структуре онкологической заболеваемости (21,7%) и смертности (15,9%) [3]. Несмотря на множество исследований механизмов метастазирования, на сегодняшний день многие звенья данного процесса остаются недостаточно изученными. Понимание механизмов, лежащих в основе метастазирования, чрезвычайно важно для разработки высокоэффективных методов терапии злокачественных новообразований [16]. Отсутствуют надежные прогностические маркеры риска развития гематогенных метастазов.

Начальным этапом метастазирования называют инвазию -направленную миграцию опухолевых клеток в окружающие ткани. Опухолевые клетки могут мигрировать коллективно или индивидуально. Коллективная миграция осуществляется многоклеточными кластерами опухолевых клеток [75]. Отличительной особенностью коллективной клеточной инвазии является сохранение физических и функциональных контактов между опухолевыми клетками, благодаря молекулам адгезии, и наличие инвазивного фронта опухолевых структур [7]. Морфологические признаки инвазии, как коллективной, так и индивидуальной при раке молочной железы ассоциированы с выраженной морфологической гетерогенностью [2, 18]. Среди многоклеточных структур солидные структуры с торпедовидными протрузиями, отдельно расположенные торпедовидные и трабекулярные структуры демонстрируют наличие инвазивного фронта, характеризующегося веретеновидной формой части клеток и наличием других морфологических признаков мезенхимности [26, 43]. Показано наличие в клетках инвазивного фронта выраженной экспрессии белков ЫШ4 или М1еар, либо отсутствие экспрессии белка EZR в опухолевых клетках на концах торпедовидных структур. Эти признаки ассоциированы с развитием гематогенных метастазов [27]. Отдельно расположенные клетки

опухоли способны мигрировать в строме индивидуально, реализуя либо мезенхимальный, либо амебовидный механизм инвазии. Индивидуальная инвазия характеризуется высокой пластичностью: в зависимости от плотности стромы мезенхимальный механизм может переключаться на амебовидный и наоборот [73]. Молекулярные механизмы этих двух механизмов инвазии различны. Если для мезенхимального механизма характерны признаки гибридного и мезенхимального фенотипов эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП), зависимость от синтеза металлопротеиназ и интегринов, то для амебовидного механизма инвазии эти признаки не свойственны [54]. Наличие одиночных опухолевых клеток с сохранением эпителиальной морфологии, но с признаками гибридного фенотипа ЭМП ассоциировано с большим риском развития гематогенных метастазов у больных РМЖ [62]. Опухоли молочной железы с альвеолярными структурами характеризуются высокой частотой метастазирования в лимфатические узлы [25, 76]. Таким образом, учет внутриопухолевой морфологической гетерогенности необходим при изучении инвазивных свойств рака молочной железы.

Молекулярной основой клеточной миграции является полимеризация волокон актина. Открытый сравнительно недавно белок LIMCH1 (LIM And Calponin Homology Domains 1) все чаще привлекает внимание исследователей, поскольку он вовлечен в процессы регуляции клеточной миграции и пролиферации, двух ключевых процессов, лежащих в основе прогрессии опухолевых заболеваний. Наиболее хорошо изучено активирующее влияние белка LIMCH1 на немышечный миозин IIA типа (НМПА), что способствует ретроградному току актина и формированию движущей силы в ламеллах при мезенхимальном типе миграции. Белок LIMCH1 состоит из двух доменов: LIM и CH. Функциональная роль этих доменов различна: LIM домен участвует в связывании белка LIMCH1 c актином, CH домен участвует в активации немышечного миозина IIA [42]. Однако, помимо этого, имеются данные о роли белка LIMCH1 как регулятора множества других белок-белковых взаимодействий в процессах клеточной миграции и пролиферации. Известно,

что белок LIMCH1 связывается с волокнами напряжения и колокализуется с НМПА в поперечных волокнах напряжения, но не в дорзальных или вентральных волокнах.

В литературе немногочисленны сведения об экспрессии гена LIMCH1 при различных злокачественных процессах, при этом отсутствуют сведения о топологии экспрессии белка, кодируемого данным геном, в образцах опухолей человека. Кроме того, отсутствуют работы, которые бы связывали экспрессию белка LIMCH1 с морфологической гетерогенностью рака молочной железы. Показано, что более высокий уровень экспрессии LIMCH1 характерен для нормальной ткани легкого по сравнению со злокачественно трансформированной, в которой экспрессия снижена или отсутствует в части случаев. Полагают, что подобная гипоэкспрессия LIMCH1 в опухоли легкого свидетельствует о его онкосупрессорных свойствах [36]. Показано, что LIMCH1 дисрегулирован при раке молочной железы с мутацией Р1К3СА [14] и светлоклеточной почечной карциноме, ассоциированной с курением [21]. Существуют единичные работы касающиеся связи экспрессии гена LIMCH1 с лимфогенным метастазированием. Было показано, что LIMCH1, наряду с четырьмя другими генами, гиперэкспрессирован у больных карциномой мочевого пузыря, имеющих метастазы в регионарные лимфоузлы [60].

Таким образом, изучение закономерностей экспрессии LIMCH1 при карциноме молочной железы позволит получить новую информацию о механизмах инвазивного роста опухолевых клеток - ключевом звене наиболее опасного варианта прогрессии - метастазирования. Выявление молекулярных паттернов инвазии может быть положено в основу разработки высокоэффективных методов терапии и прогноза течения онкологических процессов. В связи с этим изучение особенностей экспрессии белка LIMCH1 при раке молочной железы является актуальной научной задачей.

Степень разработанности темы

В настоящее время имеется множество работ, посвященных изучению механизмов метастазирования, однако отсутствуют надежные прогностические маркеры риска развития гематогенных метастазов, которые имели бы широкое применение при раке молочной железы. Имеющиеся данные о белке LIMCH1 позволяют предполагать, что он может быть использован в качестве маркера риска развития гематогенных метастазов при раке молочной железы. Согласно Lin и соавт. [42] белок LIMCH1, активируя немышечный миозин IIA, способствует мезенхимальному типу миграции. Имеются данные о благоприятной прогностической роли белка LIMCH1 при раке легкого. По данным Human Protein Atlas при раке молочной железы экспрессия гена LIMCH1 ассоциирована с неблагоприятным прогнозом [64]. Однако до сих пор при раке молочной железы не изучены особенности экспрессии белка LIMCH1 и его изоформ в разных компартментах опухолевых клеток и в различных морфологических структурах опухоли. Кроме того, на сегодняшний день остается недостаточно изученной связь белка LIMCH1 с опухолевой прогрессией, в частности с лимфогенным и гематогенным метастазированием у больных раком молочной железы. Отсутствуют данные о характере влияния НАХТ на экспрессию LIMCH1 и его связь с метастазированием.

Цель исследования: Изучение особенностей экспрессии белка LIMCH1 и их ассоциации с параметрами опухолевой прогрессии у больных раком молочной железы.

Задачи исследования:

1. 1. Изучить частоту встречаемости экспрессии белка LIMCH1 в опухоли и ее связь с клинико-морфологическими параметрами больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа, в том числе частотой развития гематогенных метастазов, и построить математическую модель прогноза риска их развития.

2. Сравнить частоту встречаемости экспрессии белка LIMCH1 и ее связь с клинико-морфологическими параметрами больных инвазивной карциномой

молочной железы неспецифического типа, получавших и не получавших НАХТ.

3. Исследовать закономерности экспрессии белка LIMCH1, определяемого по LIM и CH доменам, в разных компартментах клеток опухоли у больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа.

4. Оценить особенности экспрессии белка LIMCH1, определяемого по LIM и CH доменам, у больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа с учетом ее морфологической гетерогенности.

5. Исследовать связь экспрессии белка LIMCH1 , определяемого по LIM и CH доменам, учитывая их внутриклеточную локализацию, с риском развития гематогенных метастазов и длительностью периода безметастатической выживаемости больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа.

6. Охарактеризовать связь коэкспрессии белка LIMCH1 и ключевых белков актинового цитоскелета (актинин-4, немышечный миозин IIA) с риском развития гематогенных метастазов и длительностью периода безметастатической выживаемости больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа.

7. Изучить ассоциацию белка LIMCH1 с пролиферативной активностью опухолевых клеток больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа.

Научная новизна

Впервые показано, что экспрессия белка LIMCH1 в опухолевых клетках является независимым прогностическим фактором развития гематогенных метастазов, а также более короткого периода безметастатической выживаемости больных ИКНТ. Белок LIMCH1 сохраняет свою прогностическую значимость для развития гематогенных метастазов как в группе больных, получавших НАХТ, так и в группе больных, не получавших НАХТ.

Впервые обнаружено, что экспрессия белка LIMCH1 сопряжена с более высокой частотой лимфогенного метастазирования при ИКНТ.

Впервые показано, что экспрессия белка LIMCH1, определяемого по LIM и CH доменам, зависима от локализации в разных компартментах опухолевой клетки и морфологической гетерогенности ИКНТ. Впервые показано, что экспрессия белка LIMCH1, определяемого по LIM и CH доменам, не характерна для опухолевых клеток с морфологическими мезенхимально-подобными признаками.

Впервые показано, что экспрессия белка LIMCH1, определяемого по CH домену, в опухолевых клетках альвеолярных, солидных и трабекулярных структур ассоциирована с риском развития гематогенных метастазов и снижением показателей безметастатической выживаемости больных ИКНТ.

Впервые обнаружено, что прогностическим фактором гематогенных метастазов у больных ИКНТ является доля опухолевых клеток трабекулярных структур с коэкспрессией белка Actinin4 и белка LIMCH1, определяемого по CH домену, в цитоплазме.

Впервые показано, что для опухолевых клеток с экспрессией белка LIMCH1, определяемого по CH домену, не характерна коэкспрессия с Ki67 и CyD1, такие клетки имеют низкую пролиферативную активность.

Теоретическая и практическая значимость работы

Полученные в ходе исследования результаты позволяют расширить представления об особенностях экспрессии белка LIMCH1 при ИКНТ, связи его с морфологической гетерогенностью, а также определить его прогностическую значимость и ассоциацию с важнейшими клинико-морфологическими параметрами у больных ИКНТ.

Фундаментальную значимость работы составляют данные о гетерогенности экспрессии белка LIMCH1 в опухолевых клетках больных ИКНТ, особенностях его экспрессии в опухолевых клетках с эпителиально-

подобными и мезенхимально-подобными морфологическими признаками, а также его связи с морфологической гетерогенностью ИКНТ.

Практическую значимость работы обусловливают данные о коэкспрессии белка LIMCH1, определяемого по CH домену, и Actinin4, ассоциированной с гематогенным метастазированием у больных ИКНТ. Полученные данные могут быть использованы для создания новых эффективных подходов к прогнозированию течения ИКНТ.

Методология и методы исследования

Методология диссертационной работы основана на современных представлениях о роли актинового аппарата опухолевых клеток в миграции и связи миграции с формированием гематогенных метастазов. В работе использованы высокотехнологичные молекулярные методы: иммуногистохимическое, TSA-модифицированное иммуногистохимическое исследование и биоинформатический анализ, с использованием современных баз данных. Для формирования базы данных, включенных в исследование пациенток, автор работал с медицинской документацией. Исследование включало несколько этапов: морфологический анализ срезов опухолевой ткани (оценка морфологической гетерогенности), оценка экспрессии белка LIMCH1 иммуногистохимическим методом, оценка коэкспрессии белка LIMCH1, определяемого по CH домену, c белками актинового цитоскелета (Actinin4, немышечный миозин IIA) и белками пролиферативной активности (Ki67, CyD1) методом TSA-модифицированного иммуногистохимического исследования, биоинформатический анализ базы данных Human Protein Atlas. Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием стандартных непараметрических методов (критерий Манна-Уитни, критерий %2 и точный критерий Фишера), а также методами корреляционного и регрессионного анализа. Пороговые значения анализируемых параметров определялись методом ROC-анализа. Оценка влияния фактора на выживаемость проводилась с использованием Кокс-регрессионного анализа.

Для оценки выживаемости использовались кривые Каплан-Майера и log-rank критерий.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Частота обнаружения белка LIMCH1, определяемого по экспрессии LIM и CH доменов, варьирует в различных компартментах клетки и типах морфологических структур в ткани инвазивной карциномы молочной железы неспецифического типа.

2. С риском развития гематогенных метастазов у больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа ассоциирована коэкспрессия белка LIMCH1, определяемого по CH домену, и белка Actinin4 в цитоплазме клеток трабекулярных структур.

3. В группах больных без НАХТ и с НАХТ отсутствуют различия частоты встречаемости экспрессии белка LIMCH1 в ткани и ассоциации его экспрессии с риском развития гематогенных метастазов и безметастатической выживаемостью больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа.

Степень достоверности результатов

Достоверность результатов исследования подтверждается достаточным объемом клинического материала, применением современного оборудования и высокотехнологичных методов исследования (морфологических, иммунологических и биоинформатических), корректной статистической обработкой полученных данных.

Апробация материалов диссертации

Результаты диссертационного исследования изложены и обсуждены на конгрессе Европейского общества медицинской онкологии (MAP 2019 Congress, ESMO; Лондон 2020 год), Российской научно-практической

конференции, посвященной 40-летию НИИ Онкологии Томского НИМЦ «Фундаментальная и клиническая онкология: достижения и перспективы развития» (Томск, 2019 год), Всероссийском Конгрессе молодых ученых «Актуальные вопросы фундаментальной и клинической медицины» (Томск, 2020) VI Петербургском международном онкологическом форуме «Белые ночи» (Санкт-Петербург, 2020 год), VII Петербургском международном онкологическом форуме «Белые ночи» (Санкт-Петербург, 2021 год).

Публикации

По теме опубликовано 11 работ, в том числе 2 в научных рецензируемых изданиях, получен 1 патент.

Внедрение результатов исследования

Основные положения работы внедрены в учебный процесс кафедры патологической анатомии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Личный вклад автора

Личный вклад автора состоит в поиске и изучении имеющейся по теме диссертационного исследования литературы, самостоятельном выполнении всех экспериментальных исследований, проведении статистической обработки и анализа данных, написания текста диссертации. Разработка дизайна и методологии исследования, а также подготовка научных публикаций проводилась совместно с научными руководителями.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 118 страницах машинописного текста и состоит из трех глав: обзор литературы, материал и методы

исследования, результаты собственных исследований и их обсуждение. Работа содержит 33 таблицы и 16 рисунков. Список литературы включает 77 источников, из них: 4 - отечественных и 73 - зарубежных.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Рак молочной железы: биологическая характеристика, прогрессирование

Рак молочной железы преобладает в структуре злокачественных новообразований женского населения. В 2021 году РМЖ составил 22,1% среди злокачественных новообразований женщин. Смертность от рака молочной железы в 2021 году составила 20480 случаев, при этом средний возраст составил 67 лет [3]. Основной причиной смертности (90%) при раке молочной железы является развитие гематогенных метастазов [51].

Прогрессирование при раке молочной железы является наиболее неблагоприятным вариантом течения заболевания. Выделяют два варианта прогрессии: локальное рецидивирование и гематогенное метастазирование.

Несмотря на значительный прогресс в лечении рака молочной железы, у части пациентов возникают локальные рецидивы. Риск развития локальных рецидивов наиболее высокий в первые пять лет после проведения хирургического этапа лечения. Наиболее часто локальные рецидивы возникают в области оперативного вмешательства. Предполагают, что это связано с неполным удалением опухоли [8]. Возраст больных, состояние менструальной функции, распространенность опухолевого процесса -основные параметры, влияющие на риск развития локальных рецидивов [1, 52].

Метастазирование при раке молочной железы является интересом исследований на протяжении многих лет. Гематогенное метастазирование является сложным и многоэтапным процессом, что объясняет отсутствие достаточно эффективных терапевтических и прогностических подходов. Наиболее часто при РМЖ метастазирование происходит в кости, легкие, мозг и печень [45]. Имеется несколько наиболее широко используемых факторов стратификации больных по риску развития гематогенных метастазов, к ним

относятся молекулярно-биологический подтип опухоли и степень злокачественности.

Молекулярно-биологический подтип является одним из факторов риска развития гематогенных метастазов. Люминальные подтипы РМЖ имеют низкий риск развития гематогенных метастазов, относительно трижды-негативного и НЕЯ2-позитивного подтипов [70]. Молекулярно-биологическая классификация рака молочной железы является основой при выборе тактики лечения. Однако показано, что молекулярно-биологические подтипы не являются однородными группами, внутри каждого подтипа существуют группы, различающиеся по своим свойствам и ответу на терапию, а также существует конверсия молекулярно-биологического подтипа [67].

Одной из основных проблем терапии рака молочной железы является химиорезистентность. Из-за значительно гетерогенной природы химиорезистентности, она остается актуальной проблемой. В настоящее время отсутствуют терапевтические подходы, которые могли бы полностью избежать химиорезистентности [35].

Исследования последних лет осветили многие аспекты развития и прогрессирования рака молочной железы. Несмотря на значительные успехи в терапии, рак молочной железы остается актуальной проблемой онкологии. Основная сложность заключается в значительной гетерогенности рака молочной железы. Дальнейшее изучение механизмов развития рака молочной железы и ее прогрессирования позволит найти новые, более эффективные способы прогнозирования и лечения.

1.2. Морфологическая гетерогенность инвазивной карциномы неспецифического типа

Важным фактором, ассоциированным с прогрессированием РМЖ, в том числе с развитием гематогенных метастазов, является морфологическая гетерогенность. В опухолевой ткани можно обнаружить тубулярные, альвеолярные, солидные, трабекулярные структуры и одиночные опухолевые

клетки. Тубулярные структуры наиболее близки к нормальным протокам молочной железы, за исключением наличия слоя миоцитов. Альвеолярные структуры образованы скоплениями опухолевых клеток округлой формы. Солидные структуры представлены полями опухолевых клеток, различных по форме и размеру. Трабекулярные структуры состоят из 1-3 слоев опухолевых клеток. В отростках солидных структур и в трабекулярных структурах можно выделить инвазивный фронт.

Феномен морфологической гетерогенности может служить удобной моделью для изучения инвазивных свойств опухоли, характеризующий вариабельность структур, формируемых опухолевыми клетками. При раке молочной железы описаны одиночные опухолевые клетки, являющиеся примером индивидуальной миграции. Наличие одиночных опухолевых клеток с эпителиальной морфологией ассоциировано с риском развития гематогенных метастазов [62]. Примером коллективной инвазии могут служить трабекулярные структуры, а также многоклеточные структуры с торпедоподобной морфологией [26]. Можно выделить структуры, морфология которых не имеет явных проявлений инвазивного роста, к таковым относятся тубулярные и альвеолярные структуры. Опухоли молочной железы с альвеолярными структурами характеризуются высокой частотой метастазирования в лимфатические узлы. Опухоли с альвеолярными или трабекулярными структурами часто демонстрируют плохой ответ на проводимую неоадъювантную химиотерапию и повышенный риск отдаленных метастазов, а также меньшую безметастатическую выживаемость [25].

Таким образом, очевидно, что выраженная внутриопухолевая гетерогенность не является случайным явлением, а тесно связана с прогнозом заболевания и эффективностью терапии, также морфологическая гетерогенность может быть надежной моделью для изучения инвазивных свойств опухолевых клеток РМЖ.

1.3. Инвазия опухолевых клеток

Как говорилось ранее, метастазирование является сложным и многоэтапным процессом. Выделяют следующие этапы метастатического каскада: инвазию опухолевых клеток, интравазацию, этап циркулирующих опухолевых клеток и экстравазацию, формирование микро- и макрометастазов. Для успешного метастазирования должны состояться все этапы метастазирования [47].

Инвазия опухолевых клеток относится к начальному этапу метастазирования и представляет собой движение отдельных опухолевых клеток (индивидуальная миграция) или группы клеток (коллективная миграция) в строме [15]. При индивидуальном типе миграции опухолевые клетки могут мигрировать двумя способами: мезенхимно и амебовидно. Ключевым событием для мезенхимального типа миграции является эпителиально-мезенхимальный переход, в результате которого клетки приобретают инвазивный фенотип. Отличительными особенностями мезенхимального типа миграции является удлиненная морфология клеток, а также наличие интегрин-опосредованной адгезии с внеклеточным матриксом, высокая протеолитическая активность [54]. При амебовидном типе миграции клетки имеют округлую форму, значительно более слабую адгезию с внеклеточным матриксом, а также не обладают протеолитической активностью [63]. Коллективная миграция представляет собой скоординированное движение группы клеток, которые связаны межклеточными контактами. При коллективном типе миграции клетки-лидеры обладают свойствами мезенхимных клеток [75].

Несмотря на обширные знания о каждом типе миграции, терапевтические подходы, направленные на инвазию опухолевых клеток, малоэффективны [66]. Это связано с пластичностью инвазии. В зависимости от микроокружения, механических или биохимических факторов опухолевые клетки могут переключаться между типами миграции. Однако, несмотря на значительные различия, общим для всех типов миграции является участие

актинового цитоскелета в формировании движущей силы. Образование псевдоподий при амебовидном типе миграции и ламеллоподий при мезенхимальном и коллективном типах миграции [73].

1.4. Биологические основы опухолевой инвазии

Миграция клеток является широко распространенным и сложным процессом, который играет важную роль в нормальном развитии и функционировании многоклеточных организмов. Во время эмбриогенеза правильное формирование тканей осуществляется благодаря сложным моделям миграции клеток. В дальнейшем миграция клеток играет важнейшую роль в заживлении ран и работе иммунной системы.

Подавляющее большинство эукариотических клеток обладают способностью к миграции. Выделяют несколько основных вариантов миграции клеток: клетки могут мигрировать коллективно или индивидуально, индивидуальная миграция может осуществляться мезенхимально или амебоидно. Общим для всех типов миграции является участие актинового цитоскелета. Основным белком актинового цитоскелета является актин, он не только участвует в миграции клеток, но также играет немаловажную роль и в покоящихся клетках: поддержание формы клеток, внутриклеточный транспорт, клеточное деление и регуляция транскрипции генов [38].

Миграция отдельной клетки или группы клеток представляет собой циклический процесс, который включает в себя поляризацию клеток в ответ на миграционные сигналы, формирование филоподий или ламеллоподий, образование контактов между клеткой и нижележащей матрицей, и продвижение клетки силами создаваемой адгезии [74]. Необходимым условием для движения эукариотических клеток является наличие переднего фронта - основного элемента, который тянет клетку вперед. Существует две основные теории о том, как клетка продвигает свой передний край: модель цитоскелета и модель мембранного потока [11, 56].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алифанов Владимир Валерьевич, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вторушин С.В. Особенности рецидивирования рака молочной железы в послеоперационном рубце и вне его у больных с разным состоянием менструальной функции / С.В. Вторушин, М.В. Завьялова, В.М. Перельмутер //Сибирский онкологический журнал, - 2009. - №. 5. -С. 5-10.

2. Завьялова М.В. Особенности лимфогенного метастазирования при люминальном а типе рака молочной железы / М.В.Завьялова, Н.С. Телегина С.В. Вторушин [и др.] // Сибирский онкологический журнал, - 2013. - №. 2 (56). - С. 41-44.

3. Каприн А.Д. Злокачественные новообразования в россии в 2021 году (заболеваемость и смертность) / А.Д. Каприн, В.В. Старинский, А.О. Шахзадова [и др.] // МНИОИ им. П.А. Герцена - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, - 2022. - илл. - 252 с.

4. Каприн А.Д. Технологии диагностики и скрининга в раннем выявлении злокачественных новообразований / А.Д. Каприн, Л.М. Александрова, В.В. Старинский [и др.] // Онкология. Журнал им. ПА Герцена, - 2018. - Т. 7. - №. 1. - С. 34-40.

5. Agarwal I., Blanco L. WHO classification //PathologyOutlines. com website. Режим доступа: http://www. pathologyoutlines. com/topic/breastmalignantwhoclassification. html.

6. Akoyabio, режим доступа: https://www.akoyabio.com/phenopticstm/opal-multiplex-immunohistochemistry

7. Alert R., Trepat X. Physical models of collective cell migration // Annual Review of Condensed Matter Physics, - 2020. - Т. 11. - С. 77-101.

8. Arvold N.D. Age, breast cancer subtype approximation, and local recurrence after breast-conserving therapy / N. D. Arvold, A. G. Taghian,

A. Niemierko [h gp.] // Journal of Clinical Oncology, - 2011. - T. 29. - №. 29. - C. 3885

9. Baba A. B. Transforming growth factor-beta (TGF-ß) signaling in cancera betrayal within / A.B. Baba, B. Rah, G.R. Bhat [h gp.] // Frontiers in Pharmacology, - 2022. - T. 13.

10. Barai A. a-Actinin-4 drives invasiveness by regulating myosin IIB expression and myosin IIA localization / A. Barai, A. Mukherjee, A. Das [h gp.] // Journal of cell science, - 2021. - T. 134. - №. 23. - C. jcs258581.

11. Bretscher M.S. Getting membrane flow and the cytoskeleton to cooperate in moving cells / M.S. Bretscher // Cell, - 1996. - T. 87. - №. 4. - C. 601606.

12. Brierley J.D., Gospodarowicz M. K., Wittekind C. (ed.). TNM classification of malignant tumours. - John Wiley & Sons, 2017.

13. Brito C., Sousa S. Non-muscle myosin 2A (NM2A): structure, regulation and function // Cells. - 2020, - T. 9. - №. 7. - C. 1590.

14. Cizkova M. Gene expression profiling reveals new aspects of PIK3CA mutation in ERalpha-positive breast cancer: major implication of the Wnt signaling pathway / M. Cizkova, G. Cizeron-Clairac, S. Vacher [h gp.] // PLoS One, - 2010. - T. 5. - №. 12.

15. Clark A.G., Vignjevic D. M. Modes of cancer cell invasion and the role of the microenvironment // Current opinion in cell biology, - 2015. - T. 36. -C.13-22.

16. Darvishi B. Dual in vitro invasion/migration suppressing and tamoxifen response modulating effects of a recombinant anti-ALCAM scFv on breast cancer cells / B. Darvishi, M. Salehi, S. Boroumandieh [h gp.] // Cell Biochemistry and Function, - 2020. - T. 38. - №. 5. - C. 651-659.

17. Database: Protein Half Lives in Renal mpkCCD Epithelial Cells

18. Denisov E. V. et al. Clinically relevant morphological structures in breast cancer represent transcriptionally distinct tumor cell populations with varied degrees of epithelial-mesenchymal transition and CD44+ CD24-

sternness / E.V. Denisov, N.A. Skryabin, T. S Gerashchenko [и др.] //Oncotarget, - 2017. - Т. 8. - №. 37. - С. 61163.

19. Denisov E.V. Intratumoral morphological heterogeneity of breast cancer: neoadjuvant chemotherapy efficiency and multidrug resistance gene expression / E.V. Denisov, N.V. Litviakov, M.V. Zavyalova [и др.] // Scientific reports, - 2014. - Т. 4. - №. 1. - С. 1-7.

20. Duchek P. Guidance of cell migration by the Drosophila PDGF/VEGF receptor / P. Duchek, K.Somogyi, G.Jekely [и др.] // Cell, - 2001. - Т. 107.

- №. 1. - С. 17-26.

21. Eckel-Passow J.E. ANKS1B is a smoking-related molecular alteration in clear cell renal cell carcinoma / J. E. Eckel-Passow, B.M.Bot, R.W.Joseph [и др.] //BMC urology, - 2014. - Т. 14. - №. 1. - С. 14.

22. Frey N., Klotz J., Nick P. A kinesin with calponin-homology domain is involved in premitotic nuclear migration // Journal of Experimental Botany,

- 2010. - Т. 61. - №. 12. - С. 3423-3437.

23. Ganguly A. The role of microtubules and their dynamics in cell migration / A. Ganguly, H. Yang, R. Sharma [и др.] // Journal of Biological Chemistry, - 2012. - Т. 287. - №. 52. - С. 43359-43369.

24. Genome, режим доступа:https://genome.ucsc.edu

25. Gerashchenko T.S. Intratumoral morphological heterogeneity of breast cancer as an indicator of the metastatic potential and tumor chemosensitivity / T.S. Gerashchenko, M.V. Zavyalova, E.V. Denisov [и др.] // Acta Naturae (англоязычная версия), - 2017. - Т. 9. - №. 1 (32). -С. 56-67.

26. Gerashchenko T.S. Markers of cancer cell invasion: are they good enough? / T.S. Gerashchenko, N.M. Novikov, N.V. Krakhmal [и др.] // Journal of clinical medicine, - 2019. - Т. 8. - №. 8. - С. 1092.

27. Gerashchenko T.S. The activity of KIF14, Mieap, and EZR in a new type of the invasive component, torpedo-like structures, predetermines the metastatic potential of breast cancer / T.S. Gerashchenko, S.Y.

Zolotaryova, A.M. Kiselev [h gp.] // Cancers, - 2020. - T. 12. - №. 7. - C. 1909.

28. Gimona M. Functional plasticity of CH domains / M. Gimona, K. Djinovic-Carugo, W.J. Kranewitter [h gp.] // FEBS letters, - 2002. - T. 513. - №. 1. - C. 98-106.

29. Gimona M., Mital R. The single CH domain of calponin is neither sufficient nor necessary for F-actin binding // Journal of Cell Science, - 1998. - T. 111. - №. 13. - C. 1813-1821.

30. Hein M.Y. A human interactome in three quantitative dimensions organized by stoichiometries and abundances / M.Y.Hein, N.C. Hubner, I. Poser [h gp.] // Cell, - 2015. - T. 163. - №. 3. - C. 712-723.

31. Honda K. Actinin-4, a novel actin-bundling protein associated with cell motility and cancer invasion / K. Honda, T. Yamada, R. Endo [h gp.] // The Journal of cell biology, - 1998. - T. 140. - №. 6. - C. 1383-1393.

32. Honda K. The biological role of actinin-4 (ACTN4) in malignant phenotypes of cancer // Cell & bioscience, - 2015. - T. 5. - №. 1. - C. 1-9.

33. Hotulainen P., Lappalainen P. Stress fibers are generated by two distinct actin assembly mechanisms in motile cells // The Journal of cell biology, -2006. - T. 173. - №. 3. - C. 383-394.

34. Huttlin E.L. Architecture of the human interactome defines protein communities and disease networks / E.L. Huttlin, R.J. Bruckner, J.A. Paulo [h gp.] // Nature, - 2017. - T. 545. - №. 7655. - C. 505-509.

35. Ji X. Chemoresistance mechanisms of breast cancer and their countermeasures / X. Ji, Y. Lu, H. Tian [h gp.] // Biomedicine & Pharmacotherapy, - 2019. - T. 114. - C. 108800.

36. Karlsson T. LMO7 and LIMCH1 interact with LRIG proteins in lung cancer, with prognostic implications for early-stage disease / T. Karlsson, S. Kvarnbrink, C. Holmlund [h gp.] // Lung Cancer, - 2018. - T. 125. - C. 174-184.

37. Kikuno R. HUGE: a database for human large proteins identified in the Kazusa cDNA sequencing project / R. Kikuno, T. Nagase, M. Waki [h gp.] // Nucleic acids research, - 2002. - T. 30. - №. 1. - C. 166-168.

38. Lambrechts A. The actin cytoskeleton in normal and pathological cell motility / A. Lambrechts, M. Van Troys, C. Ampe // The international journal of biochemistry & cell biology, - 2004. - T. 36. - №. 10. - C. 18901909.

39. Lazarides E., Burridge K. a-Actinin: immunofluorescent localization of a muscle structural protein in nonmuscle cells // Cell, - 1975. - T. 6. - №. 3. - C. 289-298.

40. Li X. microRNA-802/Rnd3 pathway imposes on carcinogenesis and metastasis of fine particulate matter exposure / X. Li, Y. Lv, N. Gao// Oncotarget, - 2016. - T. 7. - №. 23. - C. 35026.

41. Liang L. Metastasis suppressor 1 interacts with a-actinin 4 to affect its localization and regulate formation of membrane ruffling / L. Liang, X. Liang, P. Jiang [h gp.] // Cytoskeleton, - 2021. - T. 78. - №. 7. - C. 337348.

42. Lin Y.H. LIMCH1 regulates nonmuscle myosin-II activity and suppresses cell migration / Y.H. Lin, Y.Y. Zhen, K.Y. Chien [h gp.] // Molecular biology of the cell, - 2017. - T. 28. - №. 8. - C. 1054-1065.

43. Lintz M. The mechanics of single cell and collective migration of tumor cells / M. Lintz, A. Muñoz, C.A. Reinhart-King // Journal of biomechanical engineering, - 2017. - T. 139. - №. 2.

44. Liu C. Identification of transcription factors that may reprogram lung adenocarcinoma / C. Liu, Y.H. Zhang, T. Huang [h gp.] // Artificial intelligence in medicine, - 2017. - T. 83. - C. 52-57.

45. Lu X. Organotropism of breast cancer metastasis / X. Lu, Y. Kang // J Mammary Gland Biol Neoplasia, - 2007. - Vol. 12. - P. 153-162.

46. Luond F. Distinct contributions of partial and full EMT to breast cancer malignancy / F. Luond, N. Sugiyama, R. Bill, [h gp.] // Developmental cell,

- 2021. - T. 56. - №. 23. - C. 3203-3221. ell.

47. Majidpoor J., Mortezaee K. Steps in metastasis: an updated review // Medical Oncology, - 2021. - T. 38. - №. 1. - C. 1-17.

48. Molinie N. Cortical branched actin determines cell cycle progression / N. Molinie, S.N. Rubtsova, A. Fokin [h gp.] // Cell research, - 2019. - T. 29.

- №. 6. - C. 432-445.

49. Montalto F. I. Cyclin D1 in cancer: a molecular connection for cell cycle control, adhesion and invasion in tumor and stroma / F.I. Montalto, F. De Amicis // Cells. - 2020. - T. 9. - №. 12. - C. 2648.

50. Mooren O. L. Roles for actin assembly in endocytosis / O.L. Mooren, B.J. Galletta, J.A.Cooper //Annual review of biochemistry. - 2012. - T. 81. - C. 661-686.

51. Nguyen D.X. Metastasis: from dissemination to organ-specific colonization / D.X. Nguyen, P.D. Bos, J. Massague // Nat Rev Cancer, - 2009. - Vol. 9(4). - P. 274-84.

52. Nielsen H.M. Loco-regional recurrence after mastectomy in high-risk breast cancer—risk and prognosis. An analysis of patients from the DBCG 82 b&c randomization trials / H.M. Nielsen, M. Overgaard, C. Grau, C [h gp.] // Radiotherapy and oncology, - 2006. - T. 79. - №. 2. - C. 147-155.

53. Pandya P. Actomyosin contractility and collective migration: may the force be with you / P. Pandya, J.L. Orgaz, V. Sanz-Moreno // Current opinion in cell biology, - 2017. - T. 48. - C. 87-96.

54. Pearson G.W. Control of invasion by epithelial-to-mesenchymal transition programs during metastasis // Journal of clinical medicine, - 2019. - T. 8.

- №. 5. - C. 646.

55. Provenzano P.P., Keely P.J. Mechanical signaling through the cytoskeleton regulates cell proliferation by coordinated focal adhesion and Rho GTPase

signaling // Journal of cell science, - 2011. - Т. 124. - №. 8. - С. 11951205.

56. Ridley A.J. et al. Cell migration: integrating signals from front to back / A.J. Ridley, M.A. Schwartz, K. Burridge [и др.] // Science, - 2003. - Т. 302. - №. 5651. - С. 1704-1709.

57. Sala S., Ampe C. An emerging link between LIM domain proteins and nuclear receptors //Cellular and Molecular Life Sciences. - 2018. - Т. 75.

- №. 11. - С. 1959-1971.

58. Salbreux G. Actin cortex mechanics and cellular morphogenesis / G. Salbreux, G. Charras, E. Paluch // Trends in cell biology, - 2012. - Т. 22.

- №. 10. - С. 536-545.

59. Santhekadur P.K. The transcription factor LSF: a novel oncogene for hepatocellular carcinoma / P.K. Santhekadur, D. Rajasekaran, A. Siddiq [и др.] // American journal of cancer research, - 2012. - Т. 2. - №. 3. - С. 269.

60. Smith S.C. Development and prospective evaluation of a 20-gene model for molecular nodal staging of bladder cancer / S.C. Smith, A.S. Baras, G. Dancik [и др.] // The lancet oncology, - 2011. - Т. 12. - №. 2. - С. 137.

61. Sobecki M. Cell-Cycle Regulation Accounts for Variability in Ki-67 Expression LevelsKi-67 Expression and the Cell Cycle / M. Sobecki, K. Mrouj, J. Colinge [и др.] // Cancer research. - 2017. - Т. 77. - №. 10. - С. 2722-2734.

62. Tashireva L.A. Single tumor cells with epithelial-like morphology are associated with breast cancer metastasis / L.A. Tashireva, M.V. Zavyalova, O.E. Savelieva [и др.] // Frontiers in Oncology, - 2020. - Т. 10. - С. 50.

63. Te Boekhorst V., Friedl P. Plasticity of cancer cell invasion - Mechanisms and implications for therapy // Advances in cancer research, - 2016. - Т. 132. - С. 209-264.

64. The Human Protein Atlas, режим доступа: www.proteinatlas. org

65. Thomas C. LIM proteins: a novel class of actin cytoskeleton organizers in plants / C. Thomas, C. Hoffmann, S. Gatti [h gp.] // Plant signaling & behavior, - 2007. - T. 2. - №. 2. - C. 99-100.

66. Torka R. ROCK signaling mediates the adoption of different modes of migration and invasion in human mammary epithelial tumor cells / R. Torka, F. Thuma, V. Herzog [h gp.] // Experimental cell research, - 2006.

- T. 312. - №. 19. - C. 3857-3871.

67. Turner K.M. Heterogeneity within molecular subtypes of breast cancer / K.M. Turner, S.K. Yeo, T.M. Holm [h gp.] // American Journal of Physiology-Cell Physiology, - 2021. - T. 321. - №. 2. - C. C343-C354.

68. Vallenius T. Actin stress fibre subtypes in mesenchymal-migrating cells // Open biology, - 2013. - T. 3. - №. 6. - C. 130001.

69. Van Dooijeweert C. Grading of invasive breast carcinoma: the way forward / C. Van Dooijeweert, P.J. van Diest, I.O. Ellis //Virchows Archiv. - 2021.

- C.1-11.

70. van Maaren M.C. Ten-year recurrence rates for breast cancer subtypes in the Netherlands: a large population-based study / M.C. van Maaren, L. de Munck, L.J. [h gp.] // International journal of cancer, - 2019. - T. 144. -№. 2. - C. 263-272.

71. Vicente-Manzanares M. Non-muscle myosin II takes centre stage in cell adhesion and migration / M. Vicente-Manzanares, X. Ma, R.S. Adelstein [h gp.] // Nature reviews Molecular cell biology, - 2009. - T. 10. - №. 11.

- C. 778-790.

72. Vicente-Manzanares M. Regulation of protrusion, adhesion dynamics, and polarity by myosins IIA and IIB in migrating cells / M. Vicente-Manzanares, J. Zareno, L. Whitmore [h gp.] // The Journal of cell biology,

- 2007. - T. 176. - №. 5. - C. 573-580.

73. Wu J.S. Plasticity of cancer cell invasion: Patterns and mechanisms / J.S. Wu, J. Jiang, B.J. Chen [h gp.] // Translational Oncology, - 2021. - T. 14.

- №. 1. - C. 100899.

74. Yamaguchi H., Condeelis J. Regulation of the actin cytoskeleton in cancer cell migration and invasion // Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research, - 2007. - T. 1773. - №. 5. - C. 642-652.

75. Yang Y. An emerging tumor invasion mechanism about the collective cell migration / Y. Yang, H. Zheng, Y. Zhan [h gp.] // American journal of translational research, - 2019. - T. 11. - №. 9. - C. 5301.

76. Zavyalova M. V. Phenotypic drift as a cause for intratumoral morphological heterogeneity of invasive ductal breast carcinoma not otherwise specified / M.V. Zavyalova, E.V. Denisov, L.A. Tashireva //BioResearch Open Access, - 2013. - T. 2. - №. 2. - C. 148-154.

77. Zhang Y. LIMCH1 suppress the growth of lung cancer by interacting with HUWE1 to sustain p53 stability / Y. Zhang, Y. Zhang, H. Xu // Gene, -2019. - T. 712. - C. 143963.