4180441975

Rola HERV-K (ludzkich endogennych retrowirusów K) w patogenezie, diagnostyce i leceniu raka piersi i czerniaka złośliwego

WSTĘP

Z powodu nowotworów w krajach Unii Europejskiej corocznie umiera około 1,3 min osób [1], co plasuje je na drugiej pozycji (po incydentach sercowo-naczyniowych) wśród głównych przyczyn zgonów. Badania nad etiopatogenezą nowotworów dostarczają cennych informacji, które mogą zostać wykorzystane w profilaktyce onkologicznej. Mogą one również stanowić podstawę do projektowania i wdrażania nowych strategii terapeutycznych pozwalających zwiększać przeżywalność wśród chorych na nowotwory złośliwe.

Proces karcinogenezy jest zjawiskiem wielopoziomowym. Wykluczając podłoże genetyczne, które nie podlega modyfikacji, głównym czynnikiem etiologicznym jest wpływ środowiska w szeroko pojętym znaczeniu: promieniowanie, chemiczne karcinogeny oraz czynniki biologiczne, z których szczególne znaczenie mają wirusy [2]. Oprócz wirusów egzogennych, takich jak HPV, HTLV, EBV, których działanie onkogenne zostało wielokrotnie udokumentowane, uwagę badaczy zwracają ostatnimi czasy ludzkie wirusy endogenne - tzw. HERV (Humań Endogenous Retroviruses). Te tzw. relikty prehistorycznej infekcji retrowirusowej są coraz częściej wiązane z patogenezą niektórych chorób o podłożu autoimmunologicznym (SM, SLE, zespół Sjógrena, cukrzyca typu 1), psychicznym (ADHD, zaburzenia dwubiegunowe, schizofrenia), jak również nowotworów (rak piersi, czerniak).

Początki prac nad elementami retrowirusowymi obecnymi w genomach zwierzęcych zostały podjęte w latach 60-tych XX w. Głównym przedmiotem analiz był ich związek z etiopatogenezą niektórych nowotworów, takich jak: chłoniaki drobiu (ALSV - avian leukosis virus), białaczka i rak sutka myszy (odpowiednio MuLV - murine leukemia virus i MMTV - murine mammary tumor virus). Poszukiwanie analogicznego zjawiska u ludzi doprowadziło badaczy w 1981 r. do odkrycia ludzkich endogennych retrowirusów (HERV) [3,4].

Analiza danych zebranych w projekcie HUGO (Projekt Poznania Ludzkiego Genomu) umożliwiła oszacowanie zawartości HERV w ludzkim genomie na ~8% [5, 6]. Opisano około 30 rodzin HERV, chociaż zakłada się, że może być ich blisko 50 [7], Pomimo stosunkowo dużej częstości ich występowania w genomie, większość z nich utraciła swą funkcjonalność na skutek nagromadzenia rozmaitych mutacji w obrębie otwartych ramek odczytu (ORF) [8]. Wykazano jednak, iż przynajmniej 16 elementów retrowirusowych posiada ORF o pełnej długości i tym samym możliwość syntezy prawidłowych/kompletnych/ funkcjonalnych białek [9],

Na genom HERV składa się kompilacja 3 genów: gag, poi, env flankowanych z dwóch stron odcinkami niekodującymi LTR, co wskazuje na ich podobieństwo do egzogennych retrowirusów takich jak HTLV-1 czy HIV-1. Każdy z genów pełni swoistą funkcję: gen gag- koduje białka strukturalne, gen poi enzymy niezbędne do replikacji i integracji, natomiast gen env - białka otoczki białko transmembranowe (TM) i powierzchniowe (SU) [10,11,12],

Ważną kwestią pozostaje udział HERV w onkogenezie. Chociaż brak jest danych bezpośrednio wykazujących tę zależność, istnieje wiele badań potwierdzających, że HERV w długotrwałym i mało agresywnym procesie powodują wewnątrzkomórkową niestabilność, co może sprzyjać transformacjom nowotworowym. Opisano kilka mechanizmów wykazujących udział HERV w patogenezie niektórych nowotworów, takich jak: czerniak złośliwy, rak piersi, czy rak jelita grubego. Ze względu na obszerną literaturę poruszającą temat związku HERV z patogenezą schorzeń nowotworowych, w niniejszym artykule zostanie dokonana synteza publikacji naukowych, obejmujących rodzinę HERV-K jako tej, której znaczenie w patogenezie nowotworów wydaje się być największe.

CZERNIAK ZŁOŚLIWY

Po raz pierwszy RVLP w ludzkim czerniaku złośliwym wykryto w latach 70. XX wieku za pomocą mikroskopii elektronowej i testami biochemicznymi, jako aktywność odwrotnej trans-kryptazy [13,14].

Współcześnie Muster i wsp. (2003) wykazali, że RVLP wytwarzane przez komórki ludzkiego czerniaka, zawierają sekwencje homologiczne z HERV-K (HML-2), wykazują aktywność RT oraz zawierają białka Gag i Env. Autorzy wykazali również ekspresję genu poi oraz obecność dojrzałych form białek Gag, Env i Rec w pierwotnych guzach (100%, n=9) oraz w przerzutach limfatycznych i skórnych czerniaka. Z kolei nie stwierdzono ich obecności w prawidłowych melanocytach (norma/ human epidermal melanocytes - NHEM) i w prawidłowych węzłach chłonnych. Na podstawie tych danych autorzy pracy wysnuli wnioski, że do aktywacji ekspresji genów HERV i produkcji RVLP dochodzi właśnie na jednym z etapów rozwoju czerniaka [15],

Powyższe odkrycie zostało potwierdzone i rozszerzone przez Buscher i wsp. (2005), którzy badali ekspresję mRNA, białek HERV-K i swoistych dla nich przeciwciał [16]. Ekspresja pełnej długości prowirusowego mRNA HERV-K zarówno typu 1 jak i 2 została wykazana przy użyciu PCR w reakcji z odwrotną transkryptazą (ang. reverse transcriptase-PCR - RT-PCR) we wszystkich badanych ludzkich tkankach, zwłaszcza w mózgu, jądrze, jajniku, nerce i wątrobie [16]. Z kolei ekspresję dojrzałych cząsteczek mRNA env i rec wykryto w 45% biopsji czerniaka i w 44% linii komórkowych, podczas gdy w prawidłowych noworodkowych melanocytach wykryto dojrzałe mRNA rec. W badanym materiale nie stwierdzono obecności dojrzałego mRNA env. Występowanie wirusowych białek, m.in. domeny transmembranowej (TM) białka Env i białka Gag wykazano w linii komórkowej czerniaka za pomocą technik immunoflu-orescencyjnych i Western-blot oraz w przerzutach i pierwotnych guzach przy zastosowaniu metod immunohistochemii [16], Odsetek próbek dodatnich był jednak niższy wobec wyniku uzyskanego przez Muster i wsp. (2003), który stwierdził TM w około 50%, Gag w 70% przypadków przerzutów (n=23) i w 80% guzów pierwotnych (n=5). Było to również pierwsze doniesienie opisujące wykrycie u chorych na czerniaka przeciwciał skierowanych przeciwko HERV-K. Metodą Western biot wykryto przeciwciała przeciw domenie TM białka Env w próbkach 21 pacjentów, co stanowiło 22% spośród 60 próbek osocza chorych na czerniaka w fazie rozsiewu. Osocza pacjentów z grupy kontrolnej nie zawierały takowych przeciwciał [ 16].

Badacze z tej samej grupy przeanalizowali następnie ekspresję białek TM, Rec i Np9, ze względu na ich przypuszczalne działanie immunosupresyjne i onkogenne [17], Wyniki dotyczące białka TM były zbliżone do wcześniejszych, natomiast

347