Guzy wilmsa
Patofizjologia i mechanizm
Guz Wilmsa (nephroblastoma) jest najczęstszym nowotworem nerki u dzieci, wywodzącym się z zaburzeń embriologicznego rozwoju układu moczowo-płciowego. Patogeneza obejmuje mutacje genów supresorowych i onkogenów, takich jak WT1 (mutacje w 10-20% przypadków), CTNNB1, AMER1 (15-30%), TP53 (głównie w guzach anaplastycznych), TRIM28 (5%) oraz NYNRIN (6,6% w guzach obustronnych). Kluczową rolę odgrywają także mutacje genów przetwarzających mikroRNA (DROSHA, DGCR8, DICER1, XPO5), które zaburzają ekspresję supresorowych mikroRNA, np. rodziny LET7. Zmiany epigenetyczne, zwłaszcza utrata imprintingu (LOI) na locus 11p15, występują w około 69% przypadków, prowadząc do nadekspresji IGF2 i deregulacji genów H19. Hipermetylacja H19/ICR1 jest mechanizmem predysponującym do obustronnych guzów Wilmsa. Guzy często rozwijają się z reszt nefrogennych, które występują u 1% niemowląt i są obecne w 40% guzów, a w 90-100% przypadków obustronnych nowotworów. Patogeneza obejmuje aktywację szlaków sygnałowych Wnt/β-katenina, IGF, mTOR/ERK, kalcyneuryny, ERBB, Notch oraz PI3K/AKT, co prowadzi do proliferacji i zahamowania różnicowania komórek nowotworowych.
- Patogeneza Guzów Wilmsa
- Podłoże genetyczne guzów Wilmsa
- Zmiany epigenetyczne w patogenezie guzów Wilmsa
- Reszty nefrogenne jako prekursory guzów Wilmsa
- Szlaki sygnałowe w patogenezie guzów Wilmsa
- Modelowanie molekularne guzów Wilmsa
- Mechanizmy molekularne w patogenezie guzów Wilmsa
- Znaczenie kliniczne mechanizmów patogenetycznych
- Związek z zespołami predysponującymi
- Najnowsze kierunki badań
Patogeneza Guzów Wilmsa
Guz Wilmsa (nephroblastoma) jest najczęstszym nowotworem nerki występującym u dzieci. To embrionalny nowotwór wywodzący się z pierwotnego pączka nerkowego, który rozwija się w wyniku zaburzeń w normalnym rozwoju embriologicznym układu moczowo-płciowego. Pomimo znaczących postępów w leczeniu i zrozumieniu biologii tego nowotworu, jego dokładna patogeneza wciąż pozostaje nie w pełni wyjaśniona12.
Podłoże genetyczne guzów Wilmsa
Guzy Wilmsa można podzielić na dwie główne kategorie: sporadyczne (około 95% przypadków) i dziedziczne (około 5% przypadków). Patogeneza guza Wilmsa jest złożona i obejmuje liczne zmiany genetyczne i epigenetyczne12.
Główne geny związane z patogenezą guzów Wilmsa to:
- WT1 – gen supresorowy zlokalizowany na chromosomie 11p13, kodujący czynnik transkrypcyjny zaangażowany we wczesne etapy rozwoju embriologicznego nerki. Mutacje WT1 występują w około 10-20% sporadycznych guzów Wilmsa12.
- CTNNB1 – gen kodujący β-kateninę, onkogen zaangażowany w szlak sygnałowy Wnt. Mutacje tego genu często współwystępują z mutacjami WT112.
- AMER1 (WTX) – gen supresorowy występujący na chromosomie X, inaktywowany w około 15-30% guzów Wilmsa1.
- TP53 – mutacje tego genu obserwuje się głównie w guzach anaplastycznych i są one związane z gorszym rokowaniem12.
- TRIM28 – gen związany z predyspozycją do guza Wilmsa, występuje w około 5% przypadków, zwłaszcza w obustronnych guzach1.
- NYNRIN – gen predysponujący do guza Wilmsa, występuje w około 6,6% przypadków obustronnych guzów1.
Istotną rolę odgrywają również geny zaangażowane w przetwarzanie mikroRNA, takie jak DROSHA, DGCR8, DICER1 i XPO5, których mutacje mogą prowadzić do powstania guza Wilmsa poprzez zaburzenie ekspresji mikroRNA o właściwościach supresorowych, w tym rodziny LET712.
Zmiany epigenetyczne w patogenezie guzów Wilmsa
Zmiany epigenetyczne odgrywają kluczową rolę w patogenezie guzów Wilmsa, szczególnie w obrębie chromosomu 11p151. Wśród najważniejszych zaburzeń epigenetycznych wymienia się:
- Utrata imprintingu (LOI) na locus 11p15, wpływająca na ekspresję genów IGF2 i H19. Występuje w około 69% guzów Wilmsa, czy to przez zyskanie metylacji w regionie kontrolującym imprinting H19 (H19-ICR, 37% przypadków), czy przez jednorodzicielską disomię paternas (32% przypadków)1.
- Hipometylacja regionów międzygenowych – jedna z najwcześniejszych zmian epigenetycznych w kancerogenezie, związana z lepszym rokowaniem u pacjentów1.
- Hipermetylacja locus H19 – występuje w około 58% klonalnych ekspansji poprzedzających rozwój guza1.
Wykazano, że hipermetylacja H19/ICR1 w locus 11p15.5 to częsty mechanizm predyspozycji do obustronnych guzów Wilmsa. Jest to zdarzenie postyzgotyczne, które może powodować ekspansję klonalną histologicznie normalnych komórek nerkowych podczas rozwoju nerki, a następnie prowadzić do rozwoju obustronnych i wieloogniskowych guzów12.
Reszty nefrogenne jako prekursory guzów Wilmsa
Guzy Wilmsa często rozwijają się z tzw. reszt nefrogennych (nephrogenic rests), które są pozostałościami tkanki embrionalnej nerki utrzymującymi się po urodzeniu12. Reszty nefrogenne mogą występować u około 1% niemowląt, ale zwykle zanikają w dzieciństwie1.
Reszty nefrogenne można podzielić na dwa główne typy:
- Reszty okołopłatowe (PLNR, perilobar nephrogenic rests) – znajdują się na obwodzie płata nerkowego i są związane z utratą imprintingu na locus 11p15 oraz z nadekspresją IGF21.
- Reszty śródpłatowe (ILNR, intralobar nephrogenic rests) – związane z tzw. guzami Wilmsa typu 1, charakteryzującymi się młodszym wiekiem zachorowania, dominacją podścieliska, inaktywacją genu WT1 i aktywacją β-kateniny1.
Obecność reszt nefrogennych jest szczególnie istotna w przypadku obustronnych guzów Wilmsa, gdzie stwierdza się je w 90-100% przypadków, w porównaniu do 28-40% przypadków jednostronnych guzów1. W co najmniej 40% przypadków guzów Wilmsa u pacjentów można zidentyfikować reszty nefrogenne1.
Szlaki sygnałowe w patogenezie guzów Wilmsa
W patogenezie guzów Wilmsa uczestniczy kilka kluczowych szlaków sygnałowych, których zaburzenia przyczyniają się do rozwoju nowotworu12:
Szlak Wnt/β-katenina
Szlak Wnt/β-katenina odgrywa kluczową rolę w patogenezie guzów Wilmsa. Jest on często aktywowany w tych nowotworach, co prowadzi do nadmiernej proliferacji komórek1. Guzy Wilmsa z mutacją WT1 charakteryzują się aktywacją szlaku Wnt poprzez aktywujące mutacje w genie CTNNB1 kodującym β-kateninę1.
W guzach Wilmsa związanych z zespołem Beckwitha-Wiedemanna (BWS) obserwuje się nadekspresję dzikiego typu CTNNB1, z szerokim zakresem interakcji CTNNB1 z genami innych szlaków sygnałowych, co sugeruje unikalną sygnaturę sygnalizacji Wnt napędzaną przez nadekspresję CTNNB11.
Szlak sygnałowy IGF
Szlak sygnałowy insulinopodobnego czynnika wzrostu (IGF) odgrywa istotną rolę w patogenezie guzów Wilmsa, szczególnie tych związanych z zaburzeniami epigenetycznymi w locus 11p151. Zwiększona ekspresja IGF2 w wyniku utraty imprintingu prowadzi do aktywacji szlaku sygnałowego insuliny w komórce1.
Badania wykazały, że:
- Nadekspresja IGF2 jest najbardziej powszechną aberracją somatyczną w guzach Wilmsa (około 70% przypadków)1.
- Zwiększona ekspresja transkryptu INS-IGF2 w tkankach nowotworowych pacjentów z nawrotem choroby jest 20-krotnie wyższa w porównaniu do pacjentów z całkowitą remisją1.
- Niska metylacja w regionach DMR0 i DMR2 jest prawdopodobną przyczyną zwiększonej ekspresji transkryptu fuzyjnego INS-IGF21.
Inne szlaki sygnałowe
W patogenezie guzów Wilmsa zaangażowane są również inne szlaki sygnałowe, takie jak12:
- mTOR/ERK – szlak zaangażowany w regulację wzrostu, proliferacji i przeżycia komórek1.
- Szlak kalcyneuryny – bierze udział w regulacji ekspresji genów i aktywacji komórek1.
- Szlak ERBB – wzmożona aktywacja tego szlaku jest ściśle związana z rozwojem i progresją guzów Wilmsa. CCT4 może hamować szlak sygnałowy ERBB, zwiększać apoptozę i zmniejszać zdolność komórek nowotworowych do inwazji i przerzutów1.
- Szlak Notch – miR-539 hamuje progresję guzów Wilmsa poprzez obniżenie regulacji JAG1 i Notch1/31.
- Szlak PI3K/AKT – miRNA-140-5p uczestniczy w progresji guzów Wilmsa poprzez celowanie w szlaki sygnałowe TGFBRI/SMAD2/3 i IGF-1R/AKT1.
Modelowanie molekularne guzów Wilmsa
Na podstawie profili ekspresji genów i cech molekularnych, guzy Wilmsa można podzielić na kilka podtypów12:
Klasyfikacja histologiczna
Guzy Wilmsa można podzielić na dwie główne kategorie histopatologiczne12:
- Guzy o korzystnej histologii (favorable histology) – zawierające dobrze rozwinięte składniki nowotworowe, stanowiące około 90% wszystkich przypadków, z 5-letnim przeżyciem powyżej 90%1.
- Guzy anaplastyczne (anaplastic histology) – charakteryzujące się obecnością atypowych, wielobiegunowych figur mitotycznych, znacznym powiększeniem jąder (co najmniej 3-krotnie) i hiperchromatycznością. Anaplazja jest związana ze słabą odpowiedzią na leczenie i gorszym rokowaniem1.
Anaplazję można podzielić na ogniskową (focal anaplasia) – ograniczoną do pierwotnego wewnątrznerkowego guza, oraz rozlaną (diffuse anaplasia) – rozszerzającą się poza torebkę guza, przy czym ta druga wiąże się z gorszym rokowaniem12.
Klasyfikacja molekularna
Na podstawie cech molekularnych, guzy Wilmsa można podzielić na dwa główne typy1:
- Typ 1 – charakteryzuje się młodszym wiekiem zachorowania, dominacją podścieliska w obrazie histologicznym, obecnością śródpłatowych reszt nefrogennych, inaktywacją genu WT1 i aktywacją β-kateniny.
- Typ 2 – charakteryzuje się starszym wiekiem zachorowania, obecnością okołopłatowych reszt nefrogennych i deregulacją IGF2.
Podział ten jest jednak znacznym uproszczeniem złożoności molekularnej guzów Wilmsa1.
Badania pokazują również, że guzy Wilmsa z rozlaną anaplazją wykazują znacznie bardziej złożone filogenety w porównaniu z guzami bez rozlanej anaplazji, w tym cechy ewolucji skokowej i równoległej12.
Mechanizmy molekularne w patogenezie guzów Wilmsa
Nieprawidłowości chromosomowe
W guzach Wilmsa często obserwuje się utratę heterozygotyczności (LOH) w kilku regionach chromosomowych, co wiąże się z gorszym rokowaniem1:
- LOH na chromosomach 1p i 16q – związane z wyższym ryzykiem nawrotu choroby i gorszym rokowaniem12.
- LOH na chromosomie 11p15 – często obserwowane jako mechanizm utraty pozostałego normalnego allelu WT11.
- Zysk 1q – występuje w około 30% guzów i jest markerem nawrotu guza1.
Ponadto w guzach Wilmsa często obserwuje się zyski całych i częściowych chromosomów 1q, 2, 7q, 8, 12, 13 oraz utraty chromosomów 1p, 7p, 16q i 22q1.
Zaburzenia mikroRNA
MikroRNA (miRNA) odgrywają istotną rolę w patogenezie guzów Wilmsa poprzez regulację ekspresji genów i progresji nowotworu1. Są one modulowane podczas wczesnego rozwoju nerki i zaangażowane w regulację szlaków biologicznych, takich jak PI3K, Wnt, TGF-β i Hippo1.
Badania wykazały, że:
- miRNA-140-5p uczestniczy w progresji guzów Wilmsa poprzez celowanie w szlaki sygnałowe TGFBRI/SMAD2/3 i IGF-1R/AKT1.
- miR-483-5p hamuje proliferację komórek guzów Wilmsa poprzez indukcję apoptozy przez cel MKNK11.
- miR-539 hamuje progresję guzów Wilmsa poprzez obniżenie regulacji JAG1 i Notch1/31.
Mutacje w genach przetwarzających miRNA, takich jak DROSHA i DICER1, wpływają na przetwarzanie miRNA poprzez odmienne mechanizmy: mutacje RNazy IIIB DICER1 preferują upośledzenie przetwarzania miRNA pochodzących z ramienia 5-prime pre-miRNA, podczas gdy mutacje RNazy IIIB DROSHA globalnie hamują biogenezę miRNA poprzez mechanizm dominująco-negatywny1.
Zmiany w czynnikach transkrypcyjnych
Białko WT1 pełni podwójną rolę w nowotworach – może działać zarówno jako gen supresorowy, jak i onkogen, w zależności od kontekstu12. Ostatnie badania wykazały nową rolę WT1 w regulacji programów epigenetycznych w komórkach białaczkowych poprzez interakcję z białkami TET1.
Innym ważnym czynnikiem jest STAT3, który wykazuje wielowymiarowe efekty w guzach Wilmsa. Na przykład, IL-6-aktywowany STAT3 może hamować ekspresję WTX1.
Ostatnie badania odkryły również nowy mechanizm w patogenezie guzów Wilmsa związany z białkiem ENL. Zmutowane białko ENL grupuje się w miejscach wiązania DNA, powodując ciągłą transkrypcję genów do RNA, co prowadzi do zaburzenia różnicowania komórek nerki i ich zatrzymania w niedojrzałym stadium, co sprzyja rozwojowi guza12.
Znaczenie kliniczne mechanizmów patogenetycznych
Zrozumienie mechanizmów patogenetycznych guzów Wilmsa ma istotne znaczenie kliniczne, szczególnie w kontekście stratyfikacji ryzyka, identyfikacji nowych biomarkerów i opracowania celowanych terapii1.
Stratyfikacja ryzyka
Na podstawie cech molekularnych można wyodrębnić czynniki prognostyczne związane z gorszym rokowaniem12:
- Histologia anaplastyczna w guzach w stadium II-IV, przy czym rozlana anaplazja jest gorsza niż ogniskowa1.
- Utrata heterozygotyczności na chromosomach 1p, 1q, 11p15 i 16q1.
- Obecność mutacji TP531.
- Starszy wiek w momencie diagnozy1.
- Niepełna odpowiedź na początkowe leczenie1.
Biomarkery
Badania identyfikują potencjalne biomarkery prognostyczne i diagnostyczne w guzach Wilmsa:
- Zwiększona ekspresja INS-IGF2 jest związana z nawrotem choroby1.
- Trzy sondy CpG (cg15822093, cg07086381 i cg21987076) korelują z czasem do nawrotu choroby1.
- EMCN i CCNA1 zidentyfikowano jako kluczowe markery prognostyczne w guzach Wilmsa, sugerujące ich potencjał jako celów terapeutycznych1.
- CCT4 może być obiecującym biomarkerem guzów Wilmsa1.
Potencjalne cele terapeutyczne
Zrozumienie patogenezy guzów Wilmsa pozwala na identyfikację potencjalnych celów terapeutycznych12:
- IGF1R – ze względu na nadekspresję IGF2 w guzach Wilmsa, celowanie w IGF1R wydaje się uzasadnione, choć należy wziąć pod uwagę, że nowotwory mogą przezwyciężyć zależność od szlaku IGF1.
- EMCN – którego obniżona regulacja w guzach Wilmsa jest związana z gorszym rokowaniem1.
- CCNA1 – którego nadekspresja może ułatwiać progresję cyklu komórkowego i proliferację, a jego rola w oporności na apoptozę może zwiększać przeżycie i wzrost guza1.
- ENL – interwencje zakłócające zdolność ENL do wiązania się z genomem lub do tworzenia skupisk mogą stabilizować poziomy ekspresji genów i umożliwiać normalne różnicowanie komórek1.
Badania na inhibitorach deacetylazy histonów, takich jak LBH589 (Panobinostat), wykazały aktywność przeciwnowotworową w liniach komórkowych guzów Wilmsa poprzez indukcję apoptozy i hamowanie proliferacji komórek12.
Związek z zespołami predysponującymi
Guzy Wilmsa mogą występować w skojarzeniu z różnymi wrodzonymi zespołami i anomaliami, które zwiększają ryzyko rozwoju tego nowotworu12.
Zespół WAGR
Zespół WAGR (Wilms tumor, Aniridia, anomalie układu moczowo-płciowego, niepełnosprawność intelektualna) jest związany z delecją w regionie chromosomu 11p13, obejmującą gen WT112.
Zespół Denysa-Drasha
Zespół Denysa-Drasha charakteryzuje się mutacjami zarodkowymi w genie WT1, prowadzącymi do rozwoju guzów Wilmsa, dysgenezji gonad i nefropatii. Ryzyko rozwoju guza Wilmsa u dzieci z tym zespołem wynosi około 90%, a obustronna choroba rozwija się u 20% pacjentów1.
Zespół Beckwitha-Wiedemanna
Zespół Beckwitha-Wiedemanna (BWS) jest związany z defektami w locus WT2 (11p15) i charakteryzuje się przerostem języka, wątroby, nerek i innych narządów12. Dzieci z BWS mają zwiększone ryzyko rozwoju guzów Wilmsa1.
Badania molekularne wykazały, że guzy Wilmsa związane z BWS wykazują pojedyncze warianty nukleotydowe w genach BCORL1, ASXL1, ATM i AXL, ale brak powtarzających się mutacji genowych związanych ze sporadycznymi guzami Wilmsa1.
Inne anomalie
Guz Wilmsa występuje również w skojarzeniu z1:
- Hemihypertrofią (asymetryczny przerost ciała)
- Aniridzią (brak tęczówki oka)
- Anomaliami urologicznymi, takimi jak wnętrostwo, nerka podkowiasta i spodziectwo
Obecność jakiejkolwiek izolowanej cechy przerostu była związana z ryzykiem rozwoju raka1.
Najnowsze kierunki badań
Obecne badania nad patogenezą guzów Wilmsa koncentrują się na kilku obiecujących kierunkach1:
- Analiza wielowymiarowych mechanizmów dysfunkcji, obejmujących geny związane z chorobą, czynniki transkrypcyjne i niekodujące RNA1.
- Badanie roli polimorfizmów genetycznych w podatności na guzy Wilmsa, w tym polimorfizmów FOXP3 i CXCL1212.
- Zrozumienie mechanizmów epigenetycznych, zwłaszcza zmian metylacji DNA, które mogą służyć jako biomarkery prognostyczne1.
- Badanie różnic międzyetnicznych w charakterystyce klinicznej, patologicznej i molekularnej guzów Wilmsa1.
- Rozwój ukierunkowanych terapii opartych na zrozumieniu szlaków sygnałowych zaangażowanych w patogenezę guzów Wilmsa1.
Wyniki tych badań mogą przyczynić się do opracowania nowych strategii diagnostycznych, prognostycznych i terapeutycznych w leczeniu guzów Wilmsa1.
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.