Guzy neuroendokrynne trzustki
Patofizjologia i mechanizm
Guzy neuroendokrynne trzustki (PNETs) stanowią około 7% nowotworów trzustki i charakteryzują się unikalną patogenezą, obejmującą mutacje w genach MEN1 (44,1%), DAXX/ATRX (około 43%) oraz genach szlaku mTOR (12-25%). Mutacje te prowadzą do dysregulacji kluczowych szlaków sygnałowych, takich jak PI3K/AKT/mTOR, TP53/Rb oraz remodelowania chromatyny, co wpływa na proliferację, przeżycie i migrację komórek nowotworowych. Szczególnie mutacje DAXX/ATRX wiążą się z fenotypem alternatywnego wydłużania telomerów (ALT), większą agresywnością guza oraz gorszym rokowaniem. W patogenezie PNETs istotną rolę odgrywają także zmiany epigenetyczne, niestabilność chromosomowa oraz interakcje z mikrootoczeniem guza, w tym immunosupresja i angiogeneza, z udziałem m.in. VEGF, co stanowi potencjalny cel terapeutyczny.
- Patogeneza guzów neuroendokrynnych trzustki
- Molekularne podłoże PNETs
- Główne szlaki sygnałowe zaangażowane w patogenezę PNETs
- Główne alteracje genetyczne w PNETs
- Fenotyp ALT i jego rola w PNETs
- Mechanizmy molekularne w PNETs
- Szlak PI3K-AKT-mTOR
- Szlak TP53/Rb i inaktywacja p16INK4a
- Niestabilność chromosomowa i zmiany epigenetyczne
- Mikrootoczenie guza i angiogeneza w PNETs
- Nowe kierunki w badaniach nad PNETs
- Wyzwania w badaniach i leczeniu PNETs
- Podsumowanie patogenezy PNETs
Patogeneza guzów neuroendokrynnych trzustki
Guzy neuroendokrynne trzustki (PNETs – Pancreatic Neuroendocrine Tumors) stanowią heterogenną grupę stosunkowo rzadkich nowotworów trzustki o unikalnej biologii i patofizjologii. Są one drugą co do częstości występowania złośliwą postacią nowotworów trzustki, stanowiąc około 7% wszystkich nowotworów tego narządu. Mimo ich rosnącej częstości występowania, mechanizmy odpowiedzialne za rozwój tych nowotworów nie są w pełni poznane.123
PNETs często są nazywane guzami wysp trzustkowych (islet cell tumors), ponieważ zakłada się, że wywodzą się z wysp Langerhansa. Jednakże nowsze badania sugerują, że mogą one powstawać z wielopotencjalnych komórek progenitorowych trzustki (MPP) w regionach przewodowych i wyspowych, które mają zdolność do generowania nowych komórek wysp trzustkowych. Do dziś nie jest do końca jasne, czy komórki te pochodzą z wysp, czy też migrują z przewodów trzustkowych, by następnie przekształcić się w komórki endokrynne.124
Alternatywna teoria wskazuje, że PNETs wywodzą się z komórek APUD (amine precursor uptake and decarboxylation), które mają zdolność do wychwytu i dekarboksylacji amin.5 Wykazano również, że nowotwory te wywodzą się z pluripotencjalnych komórek macierzystych przewodów trzustkowych, a termin „guz neuroendokrynny” jest obecnie preferowany.4
Sporadyczne i dziedziczne formy PNETs
Większość PNETs (około 90%) występuje sporadycznie, jednak około 10-20% rozwija się w kontekście dziedzicznych zespołów genetycznych.26 Do najważniejszych zespołów dziedzicznych związanych z PNETs należą:
- Zespół mnogiej gruczolakowatości wewnątrzwydzielniczej typu 1 (MEN1) – spowodowany mutacją genu MEN1, prowadzi do powstania licznych mikrogruczolaków, głównie w postaci nieczynnych hormonalnie PNETs i insulinoma.67
- Choroba von Hippla-Lindaua (VHL) – mutacje genu VHL prowadzą do rozwoju PNETs u 12-17% pacjentów, które są prawie zawsze nieczynne hormonalnie i mają potencjał przerzutowy skorelowany z wielkością guza pierwotnego.89
- Neurofibromatoza typu 1 (NF-1) – związana z mutacją genu NF-1 kodującego neurofibrominę.6
- Stwardnienie guzowate (TSC) – związane z mutacjami genów TSC1/2 kodujących tuberyną.610
Warto zauważyć, że zarówno neurofibromin (NF-1), jak i tuberyna (TSC1/2) hamują funkcję wspólnego celu – szlaku mTOR (mammalian target of rapamycin), co wskazuje na istotną rolę tego szlaku w patogenezie PNETs.6
Molekularne podłoże PNETs
Badania genomiczne i transkryptomiczne ujawniły, że PNETs charakteryzują się niskim obciążeniem mutacyjnym w porównaniu z rakiem gruczołowym trzustki (PDAC). W przeciwieństwie do PDAC, gdzie mutacje KRAS są powszechne, PNETs wykazują odmienne alteracje genetyczne, które są silnie zależne od zróżnicowania i funkcjonalności guza.2811
Główne szlaki sygnałowe zaangażowane w patogenezę PNETs
Trzy najczęściej zaburzone szlaki sygnałowe w PNETs obejmują:2
- Szlak PI3K/AKT/mTOR – kluczowy w patogenezie zarówno rodzinnych, jak i sporadycznych PNETs
- Szlak TP53/Rb – zaangażowany w regulację cyklu komórkowego
- Szlak remodelowania chromatyny – związany z mutacjami genów DAXX/ATRX
Główne alteracje genetyczne w PNETs
Najczęstsze alteracje genetyczne obserwowane w PNETs obejmują:881112
- Mutacje MEN1 – występują w 44,1% nieczynnych hormonalnie PNETs i są najczęstszymi mutacjami somatycznymi w sporadycznych PNETs. Gen MEN1 koduje meninę, białko jądrowe odgrywające ważną rolę w remodelowaniu chromatyny i transkrypcji genów.87
- Mutacje DAXX/ATRX – występują w około 43% przypadków (DAXX 25%, ATRX 17,6%) i są ekskluzywne względem siebie, co wskazuje na ich przynależność do tego samego szlaku. Białka te uczestniczą w remodelowaniu chromatyny w telomerach i innych miejscach genomu.8117
- Mutacje w genach szlaku mTOR – w tym PTEN, TSC2, PIK3CA i DEPDC5, występują w 12-25% sporadycznych PNETs.8
- Inaktywacja genu p16INK4a – obserwowana w większości (do 92%) PNETs, w tym gastrynoma i nieczynnych hormonalnie PNETs.86
Warto zauważyć, że typowe onkogeny i geny supresorowe nowotworów, takie jak K-ras, TP53, Rb, PTEN, DPC4, CDKN2A/p16, VHL, RET, BRAF, SMAD3 i geny naprawy niezgodności DNA, nie są znacząco zaangażowane w patogenezę molekularną PNETs, ponieważ mutacje i/lub utrata heterozygotyczności albo nie są znajdowane, albo są niezwykle rzadkie w guzach sporadycznych.13
Fenotyp ALT i jego rola w PNETs
Mutacje w genach DAXX i ATRX są związane z alternatywnym wydłużaniem telomerów (ALT), niezależnym od telomerazy mechanizmem wydłużania telomerów, który prowadzi do nieprawidłowo długich końców telomerowych chromosomów.1211
Fenotyp ALT został opisany również w innych nowotworach, w tym w neuroblastomach, glejakach dziecięcych, skąpodrzewakach i rdzeniakami. Utrata DAXX/ATRX i rozwój fenotypu ALT wydają się być późnym wydarzeniem w rozwoju PNETs, występującym w większych guzach (2-3 cm) i przerzutowych węzłach chłonnych.117
Mutacje DAXX/ATRX są również złym czynnikiem prognostycznym i są związane z wcześniejszym nawrotem i zmniejszonym przeżyciem swoistym dla choroby. Co więcej, szlak DAXX/ATRX wydaje się być unikalny dla PNETs wśród innych nowotworów neuroendokrynnych przewodu pokarmowego.11
Mechanizmy molekularne w PNETs
Szlak PI3K-AKT-mTOR
Szlak PI3K-Akt-mTOR odgrywa kluczową rolę w patogenezie PNETs. Jest on głównym regulatorem wzrostu komórek i integruje szeroki zakres bodźców komórkowych, takich jak czynniki wzrostu, składniki odżywcze, status energetyczny i stres indukowany hipoksją.6
Inaktywacja genów supresorowych nowotworów, takich jak PTEN i TSC2, które są kluczowymi negatywnymi regulatorami tego onkogennego szlaku, prowadzi do jego nadaktywności. Utrata funkcji genu supresorowego PTEN często występuje w PanNETs i jest odpowiedzialna za nadmierną aktywację kaskady PI3K-Akt-mTOR.14
Znaczenie aktywacji szlaku PI3K-Akt-mTOR w sporadycznych PNETs jest dobrze ustalone i klinicznie istotne, co doprowadziło do rozwoju skutecznych terapii celowanych, takich jak inhibitory mTOR (np. ewerolimus).87
Szlak TP53/Rb i inaktywacja p16INK4a
Coraz więcej dowodów wskazuje na rolę locus genu INK4A/ARF (pierwotnie nazywanego CDKN2A) i szlaku supresorowego retinoblastomy 1 (RB1) w patogenezie PNETs.8
Inaktywujące alteracje genu p16INK4a są powszechne w PNETs. Kilka badań ujawnia homozygotyczne delecje genu INK4A lub hipermetylację jego promotora w regionie wyspy CpG 5′ w większości (do 92%) PNETs, w tym gastrynoma i nieczynnych hormonalnie PNETs.8
Gen TP53, który koduje supresor nowotworowy p53, rzadko ulega mutacjom w PNETs. Jednak dowody sugerują, że utrata aktywności p53 poprzez alteracje w jego regulatorach jest kluczowa dla powstawania PNETs.89
Niestabilność chromosomowa i zmiany epigenetyczne
Niestabilność chromosomowa została wskazana jako czynnik progresji guza w PNETs. Badania z wykorzystaniem porównawczej hybrydyzacji genomowej (CGH) wykazały, że utraty materiału genetycznego występują nieco częściej niż przyrosty, podczas gdy amplifikacje są rzadkie.613
Utraty chromosomu 1 i 11q oraz przyrosty na 9q wydają się być wczesnymi wydarzeniami w rozwoju PNETs, identyfikowanymi już w małych guzach. Przerzuty wykazują natomiast powszechne przyrosty chromosomów 4 i 7 oraz utratę 21q, co sugeruje, że te alteracje mogą przyczyniać się do rozprzestrzeniania się guza.13
Zarówno w dziedzicznych, jak i sporadycznych PNETs obserwuje się hipermetylację promotora w genach supresorowych nowotworów, która jest związana z wyciszeniem ekspresji genów. Te zmiany epigenetyczne mogą prowadzić do nieprawidłowych wzorców ekspresji genów, przyczyniając się do niekontrolowanego wzrostu komórek, unikania śmierci komórkowej i zwiększonego potencjału przerzutowego.115
Mikrootoczenie guza i angiogeneza w PNETs
Mikrootoczenie guza odgrywa kluczową rolę w rozwoju i progresji PNETs. Składa się ono z komórek nowotworowych, komórek immunologicznych/immunosupresyjnych i macierzy pozakomórkowej, charakteryzując się wyraźną cechą immunosupresji.16
W niedawnym badaniu wykazano, że PNETs z niską gęstością mikronaczyń i włóknieniem często wykazują kliniczną agresywność. Biorąc pod uwagę wkład fibroblastów związanych z rakiem (CAFs) w hiponaczyniowy włóknisty zrąb w gruczolakoraku przewodowym trzustki, zbadano, czy CAFs odgrywają podobną rolę w PNETs.17
Mechanistycznie, komórki PNET wydzielają interleukinę-1, która indukuje wydzielanie SDF1 (stromal cell-derived factor 1) z CAFs. Ta kaskada następnie podwyższa ekspresję AGR2 (anterior gradient protein 2) w PNETs, promując tym samym wzrost guza i przerzuty.17
Angiogeneza jest kluczowym procesem podczas progresji guza i odgrywa kluczową rolę w rozwoju przerzutów. Rolę angiogenezy w złośliwym rozprzestrzenianiu się komórek PNET potwierdzają badania in vivo przeprowadzone na modelu mysim RIP1-Tag2.18
PNETs charakteryzują się nadekspresją zarówno ligandu, jak i powiązanego receptora czynnika naczyniowo-śródbłonkowego (VEGF), szczególnie w przerzutach do wątroby. VEGF jest kluczowym czynnikiem w procesie przerzutowania PNETs, dlatego leczenie farmakologiczne skierowane przeciwko temu szlakowi stanowi interesującą opcję terapeutyczną dla pacjentów z zaawansowaną chorobą.18
Nowe kierunki w badaniach nad PNETs
Ostatnie badania w obszarze PNETs koncentrują się na identyfikacji nowych biomarkerów, które mogłyby pomóc w przewidywaniu zachowania biologicznego tych nowotworów. Profile mikroRNA mogą odpowiadać różnym wskaźnikom proliferacji i skłonności guza do lokalnego rozprzestrzeniania się i przerzutów odległych.5
Liczba krążących komórek nowotworowych również odgrywa ważną rolę w określaniu wartości prognostycznej PNETs, zwłaszcza przed i podczas leczenia. Ponadto, czynnik wzrostu łożyska (PIGF) jest również oceniany jako potencjalny biomarker w NET.5
Analiza RNA-Seq wykazała, że guzy pierwotne przerzutowych PNETs wykazują znaczną aktywację szlaków zapalnych i związanych z odpowiedzią immunologiczną. Określono, że przerzutowe PNETs charakteryzują się zwiększoną liczbą naciekających guz limfocytów T w porównaniu z guzami zlokalizowanymi.19
Analiza obliczeniowa sugerowała, że worinostat, inhibitor deacetylazy histonowej, może zaburzać sygnaturę transkryptomiczną przerzutowych PNETs. Leczenie worinostatem tkanek przerzutowych PNET pochodzących od pacjentów zwiększało rekrutację autologicznych limfocytów T, co zostało potwierdzone w mysim modelu PNET.19
Farmakologiczna indukcja ekspresji chemokin może stanowić obiecujące podejście do zwiększenia immunogenności mikrootoczenia przerzutowych PNET.19
Wyzwania w badaniach i leczeniu PNETs
Pomimo znaczącego wzrostu częstości występowania PNETs, choroba ta pozostaje słabo zbadanym i niedofinansowanym obszarem badań. Heterogenność PNETs jest uważana za główne wyzwanie w leczeniu tego szczególnego typu nowotworu w praktyce klinicznej.1414
Brak wiarygodnych linii komórkowych PNETs hamuje znaczące badania i znacznie utrudnił leczenie PNETs przez dziesięciolecia. Rozwój nowych leków przeciwnowotworowych wymaga opracowania i wykorzystania odpowiednich i istotnych reprezentatywnych modeli in vitro i in vivo. Brak modeli przedklinicznych, głównie modeli komórkowych, ogranicza skuteczne badanie przeciwnowotworowe i lepsze zrozumienie biologii PNETs w laboratorium.14
Unikalną cechą spowolnionego wzrostu charakterystyczną dla PNETs stanowi także praktyczne wyzwanie dla prac badawczych w laboratoriach. Pomimo właściwych wyzwań, osiągnięto pewne obiecujące postępy. Warto zaznaczyć, że rozpoznanie ograniczonej skuteczności epigenetycznych leków przeciwnowotworowych skłoniło do badań nad łączeniem tych terapii z istniejącymi lub pojawiającymi się ukierunkowanymi terapiami w celu uzyskania synergistycznego i kombinacyjnego podejścia.15
Podsumowanie patogenezy PNETs
Patogeneza PNETs jest złożona i charakteryzuje się kompleksowymi interakcjami między licznymi szlakami sygnałowymi. Każdy szlak odgrywa rolę w różnych aspektach rozwoju guza, obejmujących proliferację komórek, przeżycie, migrację i angiogenezę. Razem te szlaki tworzą złożoną sieć, która, gdy zostanie zaburzona, może prowadzić do niekontrolowanego wzrostu guza i przerzutów.15
Najczęstszymi alteracjami genetycznymi w PNETs są mutacje w genach MEN1, DAXX/ATRX i genach szlaku mTOR, które prowadzą do dysregulacji głównych szlaków komórkowych zaangażowanych w kontrolę wzrostu, proliferacji i przeżycia komórek. Te alteracje, wraz z zmianami epigenetycznymi i chromosomowymi, przyczyniają się do rozwoju i progresji PNETs.87
Trwające badania nad mikrootoczeniem guza i angiogenezą w PNETs otwierają nowe możliwości terapeutyczne. Lepsze zrozumienie mechanizmów patogenetycznych PNETs jest niezbędne do opracowania nowych strategii terapeutycznych i poprawy wyników leczenia dla pacjentów z tą trudną chorobą.183
W nadchodzących latach, badania koncentrujące się na identyfikacji nowych szlaków zaangażowanych w patogenezę PNETs mogą prowadzić do rozwoju nowych terapii celowanych, które mogą zmniejszyć potrzebę interwencji chirurgicznej i umożliwić wcześniejsze wykrywanie tych nowotworów.10
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.