Генетические нарушения в системе репарации ДНК при наследственном неполипозном колоректальном раке

Около 10% случаев колоректального рака имеют наследственную природу. Развитие наследственного неполипозного рака толстой кишки обусловлено наличием мутаций в генах репарации ДНК. Диагностика наследственного неполипозного колоректального рака складывается из тщательного анализа семейной истории с последующим проведением молекулярногенетичеких исследований, включающих выполнение фрагментного анализа и определение нуклеотидной последовательности генов пострепликативной репарации ДНК. Основной целью медико-генетического консультирования пациентов является выявление у пробандов мутаций в генах данной системы, в частности MLH1, MSH2 и MSH6, методом прямого секвенирования, ответственных за развитие заболевания в данной семье, для последующего составления индивидуальных профилактических рекомендаций и мероприятий и углубленного диспансерного наблюдения.

Рак толстой кишки (РТК) является частой патологией: индивидуальный риск данного заболевания достигает 5—6%. Ежегодно в мире диагностируют около 1 млн новых случаев РТК. Наследственная предрасположенность составляет до 10% от всех случаев РТК. Наследственный неполипозный колоректальный рак (ННКРР), или синдром Линча, ассоциирован с 2—5% от всех случаев РТК и является самым частым наследственным синдромом, для которого характерно развитие опухолей нижних отделов желудочно-кишечного тракта. ННКРР является аутосомно-доминантным наследственным синдромом, клинически характеризующимся фамильной историей РТК, преобладанием опухолей проксимального отдела толстой кишки, высокой частотой синхронных и метахронных форм заболевания и ассоциацией с экстракишечными новообразованиями. Средний возраст начала болезни при ННКРР составляет 40—50 лет, поражение проксимальных отделов толстой кишки наблюдается в 70% случаев, синхронные (0—6 мес после постановки первичного диагноза) и метахронные (более 6 мес) опухоли развиваются у 18% и 24% лиц с ННКРР соответственно. С данным синдромом связано также возникновение других злокачественных новообразований: рака тела матки (вторая по частоте после РТК опухоль при данном синдроме), рака яичников, рака желудка, рака молочной железы, рака поджелудочной железы, опухолей мозга и гепатобилиарной системы [1—3].

Молекулярным механизмом патогенеза синдрома Линча являются нарушения в системе репарации неспаренных оснований ДНК. В опухолевых клетках дефект репарации проявляется в виде нестабильности длины микросателлитных повторов (микросателлитная нестабильность — microsatellite instability (MSI)) [2, 4].

В ходе процесса репликации ДНК, несмотря на наличие корректирующей активности у ДНК-полимераз, происходят нарушения в достраивании нуклеотидов к вновь синтезируемой цепи ДНК, приблизительно 1 на 106—107 оснований. При репликации участков ДНК, содержащих многократно повторяющиеся последовательности из нескольких оснований (микросателлитные ДНК), фермент ДНК-полимераза имеет свойство иногда допускать «проскальзывание» цепей ДНК, тем самым создавая избыток/ недостаток оснований во вновь синтезируемой цепи ДНК. В результате нить ДНК, синтезируемая на матрице, становится короче/длиннее своего оригинала на дополнительное пропущенное/вставленное число нуклеотидов. Перечисленные виды дефектов нарушают комплементарную структуру дуплекса и, начиная с прокариот и заканчивая многоклеточными организмами, являются субстратом для системы репарации ошибочно спаренных оснований (mismatch repair— MMR) [3, 5].

Система пострепликативной репарации MMR узнает и удаляет некоторые поврежденные основания ДНК при двух обязательных условиях:
— основание ДНК должно формировать некорректную пару;
— некомплементарное основание должно входить во вновь синтезированную цепочку ДНК [6].

Преимущественное возникновение опухолей кишечника при мутациях в генах системы MMR связано с высочайшим пролиферативным потенциалом незрелых клеток эпителия толстой кишки, что способствует более частому появлению в них ошибок репликации ДНК, которые должны исправляться именно этой репарационной системой. При неэффективном исправлении дефектов репликации ДНК в этих клетках быстрее, чем в других, накапливается совокупность онкогенных мутаций, обусловливающих их злокачественную трансформацию [7, 8].

Феномен MSI является формой геномной нестабильности. Наличие герминальной мутации в одном из генов системы репарации ошибочно спаренных оснований ДНК— MLHI, MSH2, MSH6, PMS2 — с последующим соматическим повреждением нормальной копии гена приводит к отсутствию экспрессии нормального белка в клетке. Феномен MSI выявляется при опухолях различных локализаций, но в случае РТК занимает особое место. Так, приблизительно в 15% случаев спорадических РТК обнаруживается феномен MSI. Для лиц с клиническими проявлениями ННКРР, согласно Амстердамским критериям I, II, или установленными мутациями в генах MMR эта цифра превышает 90% [9], что позволяет при помощи определения феномена MSI проводить отбор пациентов с РТК для проведения комплексного молекулярно-генетического тестирования с целью выявления пациентов с ННКРР. Определение феномена MSI способствует выделению группы опухолей толстой кишки, обладающих так называемым мутаторным фенотипом, характеризующейся особыми клиническими и молекулярно-генетическими признаками течения болезни [10, 11].

Наличие MSI в злокачественных клетках у пациентов с РТК является маркером благоприятного прогноза для выживаемости даже при низкодифференцированных формах опухолевого процесса. Таким образом, микросателлитная нестабильность является индикатором мутаторного фенотипа и диагностическим признаком дефекта пострепликативной репарации, что используется для деления опухолей на RER+ и RER(RER — replication errors) [11, 12].

Патогенетический эффект мутаций в системе пострепликативной репарации зачастую остается неясным, основной критерий для оценки — отсутствие данного генетического варианта в контрольной здоровой популяции и в публичных базах данных, таких как InSiGHT (www.insight-group.org), Human Gene Mutation
Database (www.hgmd.cf.ac.uk), база данных по однонуклеотидным полиморфизмам (single nucleotide polymorphism — SIS^) NCBI SISP database dbSNР (www.ncbi.nlm.nih.gov/SNР), NCI SNР500cancer (www.snp500cancer.nci.nih.gov/). Кроме того, не все варианты SNR включенные в базы данных общего доступа, тщательно валидированы. Функциональный анализ доступен не во всех лабораториях и не является поточным, имеются отличия при его проведении, такие как различные модельные системы или оценка по разным параметрам функционирования системы ММR, что приводит зачастую к противоположным результатам [6, 11, 13].

Мутации в генах MSH2, MLHI, MSH6, PMS2 распределены по всей последовательности ДНК с несколькими «горячими» участками, такими как, например, экзоны 3 и 12 в MSH2, экзон 4 в MSH6 (самый большой экзон, покрывающий почти 60% всей кодирующей последовательности), экзоны 1 и 16 в MLHI. При этом утрата функциональных белков системы репарации ошибочно спаренных оснований будет не только увеличивать частоту мутационных событий в клетке, но также предоставлять селективные преимущества, позволяя таким дефектным клеткам избежать апоптоза, индуцируемого повреждением ДНК [8, 12].

Таким образом, учитывая сравнительно частое развитие ННКРР, актуальной является разработка схем своевременной диагностики данного заболевания, что является основополагающим при прогнозировании возникновения злокачественных новообразований у кровных родственников пациента и синхронных и метахронных первичномножественных новообразований у пациента, а также позволяет индивидуализировать профилактические мероприятия [14].

Цель исследования — определить генетические нарушения в системе пострепликативной репарации ошибочно спаренных оснований ДНК у пациентов с РТК для выявления предрасположенности и ранней диагностики ННКРР.

Ключевые слова: , , , , ,
Автор(ы): Гуляева Ю. В.
Медучреждение: РНПЦ онкологии и медицинской радиологии им. Н. Н. Александрова Минздрава Республики Беларусь