Mechanizmy MSI i defekty naprawy DNA w patogenezie raka odbytnicy

Szlak niestabilności mikrosatelitarnej (MSI) stanowi istotny mechanizm patogenezy nowotworu odbytnicy, odpowiadający za około 15% wszystkich przypadków1. Niestabilność mikrosatelitarna jest spowodowana niedoborem naprawy niedopasowań DNA (MMR) i charakteryzuje się częstymi mutacjami w sekwencjach prostych powtórzeń nukleotydowych1.

Komórki z niedoborem genów naprawy niedopasowań DNA (dMMR), powszechnie MLH1 lub MSH2, gromadzą błędy w genomie w szybszym tempie z powodu niezdolności do korekty niedopasowań zasad2. Prowadzi to do wysokich poziomów niestabilności mikrosatelitarnej (MSI-H), będącej cechą charakterystyczną zespołu Lyncha2.

Mechanizmy defektów naprawy DNA

Geny deficytowe w naprawie niedopasowań (MMR) charakteryzują się stosunkowo wysoką liczbą tandemowych powtórzeń polinukleotydowych3. Jest to spowodowane niedoborem białek MMR, które zazwyczaj są powodowane przez wyciszenie epigenetyczne i/lub mutacje dziedziczne (np. zespół Lyncha)3.

Rolą systemu naprawy niedopasowań jest ochrona integralności materiału genetycznego w komórkach (tj. wykrywanie i korygowanie błędów)3. W konsekwencji niedobór białek MMR może prowadzić do niezdolności wykrywania i naprawy uszkodzeń genetycznych, umożliwiając wystąpienie dalszych mutacji powodujących nowotwór i progresję raka jelita grubego3.

Charakterystyka molekularna MSI: Od 15 do 18 procent nowotworów jelita grubego ma niedobory MMR, przy czym 3 procent rozwija się z powodu zespołu Lyncha. Mechanizmy MSI są bardzo dobrze poznane, ponieważ zazwyczaj obejmują inaktywację genów naprawy niedopasowań DNA3.

Zespół Lyncha i dziedziczne MSI

Pacjenci z zespołem Lyncha mają wcześniejszy wiek wystąpienia inwazyjnego raka, większe prawdopodobieństwo raka jelita grubego po stronie proksymalnej lub prawostronnej, słabo zróżnicowaną histologię, podtyp śluzowy, wyraźny naciek limfocytarny, ale zaskakująco mają lepsze rokowanie w chorobie II stopnia w porównaniu z nowotworami jelita grubego sprawnymi w naprawie niedopasowań4.

Zespół Lyncha wynika z utraty funkcji w jednym z genów MMR i podąża szlakiem MSI5. W przeciwieństwie do tego, rodzinna polipowatość gruczolakowata (FAP) powstaje u pacjentów z dziedzicznymi mutacjami w genie APC, który był centrum oryginalnego modelu Fearon-Vogelstein tumorogenezy jelita grubego, tworząc podstawę szlaku niestabilności chromosomowej (CIN)6.

Sporadyczne MSI i wyciszenie epigenetyczne

Podgrupa sporadycznych nowotworów jelita grubego charakteryzuje się niestabilnością mikrosatelitarną i mutantnym BRAF V6004. Cechą patogenetyczną jest wyciszenie epigenetyczne białek naprawy niedopasowań mediowane przez hipermetylację sekwencji CpG4.

Szlak ząbkowany jest również najbardziej homogennym szlakiem, pochodzącym z ząbkowych gruczolaków/polipów siedzących (SSA/P) poprzez mutację B-Raf proto-onkogenu, kinazy serynowej/treoninowej (BRAF) i CIMP-wysoką (CIMP-H), prowadząc do gruczolakoraka poprzez metylację promotora MutL homolog 1 (MLH1) i niestabilność mikrosatelitarną-wysoką (MSI-H)7.

Szlak CIMP i MSI: Definicja trzech szlaków genetycznych nie jest wzajemnie wykluczająca, jak w przypadku CIMP, który często skutkuje metylacją promotora MLH1 i MSI. Nowotwory jelita grubego z fenotypem metylatora wysp CpG (CIMP) charakteryzują się epigenetyczną utratą funkcji genów supresorowych nowotworów bez mutacji7.

Profil molekularny nowotworów MSI

Nowotwory jelita grubego po prawej stronie (RCRC) są częściej związane z wysoką niestabilnością mikrosatelitarną, niedoborem naprawy niedopasowań, metylacją wysp CpG i mutacjami BRAF8. Przechodząc przez określoną sekwencję zdarzeń genetycznych, nowotwory hiperzmutowane wykazują zmutowane formy ACVR2A, TGFBR2, MSH3, MSH6, SLC9A9, TCF7L2 i BRAF9.

Wspólnym tematem wśród tych genów, w obu typach nowotworów, jest ich zaangażowanie w szlaki sygnalizacyjne Wnt i TGF-β, co prowadzi do zwiększonej aktywności MYC, centralnego gracza w raku jelita grubego9.

Znaczenie kliniczne MSI

Szlak MSI jest również zaangażowany zarówno w sporadyczne, jak i zespołowe nowotwory jelita grubego i ma tendencję do wzajemnego wykluczania się z CIN10. W ostatniej dekadzie niestabilność epigenetyczna zyskała znaczną uwagę i obecnie uważa się, że jest zaangażowana w patogenezę prawie jednej trzeciej nowotworów jelita grubego6.

Jedną z najlepiej scharakteryzowanych modyfikacji epigenetycznych związanych z tumorogenezą jelita grubego jest wyciszenie genów (supresorowych nowotworów i/lub genów MMR) poprzez hipermetylację ich regionów promotorowych6. Szlak CIMP reprezentuje unikalny mechanizm molekularny w tumorogenezie jelita grubego, który może występować w guzach MSI-H lub MSS10.

Implikacje terapeutyczne

Nowotwory z wysoką niestabilnością mikrosatelitarną wykazują odmienną odpowiedź na różne formy terapii. Charakteryzują się zwiększoną immunogennością z powodu wysokiej liczby neoantygenów powstających w wyniku defektów naprawy DNA. To czyni je szczególnie wrażliwymi na terapię inhibitorami punktów kontrolnych immunologicznych, takimi jak inhibitory PD-1/PD-L1.

Dodatkowo, nowotwory MSI wykazują odmienną odpowiedź na chemioterapię fluoropirymidynową w porównaniu z nowotworami z zachowaną funkcją naprawy DNA. Zrozumienie statusu MSI ma kluczowe znaczenie dla wyboru optymalnej strategii terapeutycznej u pacjentów z nowotworem odbytnicy.

Pytania i odpowiedzi

Co to jest niestabilność mikrosatelitarna MSI?

MSI to szlak patogenezy nowotworów charakteryzujący się defektami w systemie naprawy niedopasowań DNA, prowadzący do akumulacji mutacji w sekwencjach mikrosatelitarnych i odpowiadający za około 15% nowotworów odbytnicy.

Jaka jest różnica między dziedzicznym a sporadycznym MSI?

Dziedziczne MSI występuje w zespole Lyncha z powodu mutacji zarodkowych w genach naprawy DNA. Sporadyczne MSI powstaje przez wyciszenie epigenetyczne genów naprawy (głównie MLH1) poprzez hipermetylację promotora.

Jakie geny są najczęściej dotknięte w szlaku MSI?

Najczęściej dotknięte są geny naprawy niedopasowań DNA: MLH1, MSH2, MSH6, PMS2. W nowotworach sporadycznych często występuje też mutacja BRAF V600 i hipermetylacja.

Czy nowotwory MSI mają lepsze rokowanie?

Tak, pacjenci z nowotworami MSI, szczególnie w zespole Lyncha, mają zaskakująco lepsze rokowanie w chorobie II stopnia w porównaniu z nowotworami sprawnymi w naprawie niedopasowań.

Jak MSI wpływa na wybór leczenia?

Nowotwory MSI wykazują zwiększoną immunogenność i są bardziej wrażliwe na immunoterapię inhibitorami punktów kontrolnych. Mają też odmienną odpowiedź na chemioterapię fluoropirymidynową.

Reklama
Reklama