Номер Т. 10, № 1-2 (37-38) 2020

ВЗАЄМОДІЯ ЛЕЙКЕМІЧНИХ КЛІТИН З МІКРО­ОТОЧЕННЯМ ПРИ ХРОНІЧНОМУ ЛІМФОЛЕЙКОЗІ: НОВІ АСПЕКТИ ПАТОГЕНЕЗУ І ТАРГЕТНОЇ ТЕРАПІЇ

Абраменко И.В.1, Крячок И.А.2

Резюме. В статті представлено сучасні дані щодо механізмів взаємодії пухлинних клітин при хронічному лімфолейкозі (ХЛЛ) з мікрооточенням. Розглянуто основні внутрішньоклітинні сигнальні механізми передачі сигналу і нові підходи до терапії хворих на ХЛЛ, що базуються на впливі на активність внутрішньоклітинних кіназ, білків родини фактора некрозу пухлин (BAFF, APRIL), модуляції імуногенності лейкемічних клітин.

Резюме. В статье представлены современные данные о механизмах взаимодействия опухолевых клеток при хроническом лимфолейкозе (ХЛЛ) с микроокружением. Рассмотрены основные внутриклеточные сигнальные механизмы передачи сигнала и новые подходы к терапии больных ХЛЛ, основанные на воздействии на активность внутриклеточных киназ, белков семейства фактора некроза опухолей (BAFF, APRIL), модуляции иммуногенности лейкемических клеток.

Введение

В-клеточный хронический лимфолейкоз (ХЛЛ) относится к наиболее часто встречающимся онкогематологическим заболеваниям взрослого населения Европы и США. Патогенез ХЛЛ сложен и окончательно не изучен. Значительная роль в нем отводится аспектам взаимодействия лейкемических клеток с микроокружением, что обеспечивает их выживание, пролиферацию, резистентность к действию проапоптотических стимулов.

К клеткам микроокружения при ХЛЛ относятся следующие виды клеток костного мозга и лимфоидных органов: мезенхимальные стромальные клетки; «клетки-кормилицы», производные моноцитов; эндотелий сосудов; Т-лимфоциты. Взаимодействие между ними и лейкемическими клетками осуществляется посредством связывания многочисленных пар рецептор-лиганд, что приводит к активации различных внутриклеточных путей передачи сигнала. Наиболее важными являются взаимодействия между антигенным стимулом и В-клеточным рецептором (BCR), хемокинами (CXCL12, CXCL13) и рецепторами к хемокинам (CRCR4, CXCR5), интегринами (CD49d) и фибронектином и молекулой адгезии клеток сосудов (VCAM-1), лигандами семейства фактора некроза опухолей (BAFF, APRIL) с соответствующими рецепторами, CD40–CD154 и CD38–CD31 взаимодействия [1].

В исследовании Herishanu и соавторов, на основании исследования профиля генной экспрессии лейкемических В-лимфоцитов периферической крови, костного мозга и лимфатических узлов больных ХЛЛ впервые было показано, что именно лимфатические узлы являются основным местом пролиферации клеток ХЛЛ, а среди многочисленных сигналов трансдукции наиболее важным — передача сигнала через BCR [2].

Активация клеток ХЛЛ при связывании BCR. BCR — многокомпонентная структура, состоящая из антигенсвязывающего и сигналпередающего элемента. Антигенсвязывающий элемент — молекула иммуноглобулина (Ig), образованная в результате перестройки генов легких и тяжелых цепей. Она нековалентно связана с сигналпередающими молекулами — антигенами CD79a (Ig-a) и CD79b (Ig-b). Связывание антигена вызывает агрегацию молекул Ig и фосфорилирование ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif) последовательности в составе CD79a и CD79b под действием ряда киназ, также ассоциированных с BCR (киназы Lyn, Fyn, Blk, ZAP-70). Фосфорилирование CD79a и CD79b способствует включению в комплекс и активации киназы Syk (spleen tyrosine kinase), которая активирует киназы Btk (киназа Брутона, гипер­экспрессированная при ХЛЛ) и PI3K (фосфатидил инозитол-3 киназа) [3].

Одной из мишеней киназы Syk является адапторный белок BLNK (B-cell linker protein), который в свою очередь активирует фосфолипазу С-γ2 (PLC-γ2). PLC-γ2 гидролизирует фосфатидилинозитол-3,4-бисфосфат (PIP2) на 2 вторичных месседжера — инозитол-1,4,5-трифосфат (IP3) и диацилглицерол (DAG). IP3 связывается с соответствующим рецептором на мембране эндоплазматического ретикулума, что вызывает выход ионов кальция (Са) из депо. Поступление Са в цитоплазму активирует многочисленные каскады клеточной активации. Как показали Herishanu и соавторы, в лейкемических клетках при ХЛЛ прежде всего активируется ядерный фактор транскрипции NF-kB и каскад кальцинеурин/NAFT (nuclear factor of activated T-cells).

Активация каскада кальцинеурин/NAFT осуществляется следующим образом. Са повышает фосфатазную активность белка кальцинеурина (серин/треонин фосфатаза), что вызывает дефосфорилирование цитоплазматических белков семейства NAFT, их перемещение в ядро и активацию генов-мишеней [4]. Присутствие в ядре транскрипционного фактора NAFT является характерной особенностью лейкемических клеток при ХЛЛ, отличающей их от нормальных В-лимфоцитов периферической крови [5], с его активностью связывают экспрессию антигена CD5 [6], индукцию экспрессии антигенов CD38 и ZAP-70 [7].

Общий механизм активации NF-kB заключается в освобождении фактора транскрипции NF-kB из комплекса с белком-ингибитором IkB, который после фосфорилирования подвергается деградации. В нормальных В-лимфоцитах периферической крови связывание BCR приводит, через последовательную активацию ряда киназ и протеинкиназы С, к образованию в клетках комплекса белков CARMA1, BCL10, MALT1 (CBM-комплекс), образованию и активации многокомпонентного комплекса IKK (киназа IkB), который в итоге и фосфорилирует ингибитор IkB [8]. В лейкемических клетках при ХЛЛ большее значение имеет активация киназы LcK (lymphocyte-specific protein tyrosine kinase), без активности которой невозможно образование активного комплекса IKK и, соответственно, всех дальнейших событий [9]. Мишенями фактора транскрипции NF-kB являются многие гены, в частности — гены, кодирующие антиапоптотические белки Bcl2, Mcl1, Bcl-Xl. Высокая экспрессия указанных белков рассматривается как основная причина низкой чувствительности клеток ХЛЛ к индукции апоптоза.

Наиболее известными терапевтическими агентами, применяемыми в лечении больных ХЛЛ и воздействующие на BCR-опосредованную активацию клеток, являются глюкокортикоиды, которые с помощью различных механизмов ингибируют LcK. Более того, при совместном применении с блокаторами LcK (антисмысловые РНК, дазатиниб — ингибитор Src-киназ, селективный ингибитор LcK) апоптоз лейкемических клеток под влиянием глюкокортикоидов усиливается, что открывает перспективы терапии больных ХЛЛ с резистентностью к глюкокортикоидам [9, 10].

Другими перспективными мишенями для терапии является киназа Брутона и PI3K. Подавление их активности при применении специфических ингибиторов (PCI-32765 и CAL-101 соответственно) эффективно блокирует активационные сигналы и снижает пролиферативный потенциал клеток ХЛЛ [11, 12]. В первых проведенных клинических испытаниях ингибиторов киназ, ассоциированных с BCR, показано быстрое уменьшение у пациентов размеров лимфатических узлов, транзиторный лимфоцитоз (связанный с выходом лейкемических клеток в периферическую кровь), отсутствие выраженных побочных эффектов, включая миелосупрессию [12–14]. Это указывает на перспективность применения таких и подобных препаратов в терапии больных ХЛЛ, особенно в комплексе с традиционными химиотерапевтическими препаратами.

Активация клеток ХЛЛ при связывании рецепторов хемокинов. На мембране клеток ХЛЛ экспрессируется большое количество рецепторов CXCR4 (CD184), которые активируются хемокином CXCL12 (прежнее название — SDF-1, stromal cell-derived factor-1), продуцируемым «клетками-кормилицами» стромы лимфоидной ткани и костного мозга. Связывание рецептора вызывает активацию ряда киназ, важнейшими из которых являются PI3K, МЕКК, РКС и RAF, что ведет к пролиферации клеток и снижает их чувствительность к индукции апоптоза [15]. Ингибиторами этих киназ являются уже ранее упоминавшиеся ингибиторы киназ Брутона, PI3K, Src-киназ. Получены первые успешные результаты предклинических испытаний у больных ХЛЛ специфического ингибитора RAF киназы сорафениба [16].

Одной из мишеней оси киназ PI3K-PDK1/2-Akt является белок PDCD4 (programmed cell death 4), гиперэкспрессированный в клетках ХЛЛ, который в неактивном состоянии связывает фактор транскрипции АР-1. При фосфорилировании киназой Akt белок PDCD4 разрушается, что приводит к активизации АР-1 и экспрессии генов, способствующих выживанию клеток. В настоящее время проводятся интенсивные поиски стабилизаторов PDCD4 для получения новых препаратов в лечении ХЛЛ и ряда других опухолей [17].

Активация клеток ХЛЛ при взаимодействии с молекулами семейства фактора некроза опухолей. Клетки стромы лимфоидных органов («клетки-кормилицы», дендритные клетки, моноциты/макрофаги) секретируют ряд цитокинов, относящихся к семейству фактора некроза опухолей, среди которых в патогенезе ХЛЛ основное значение имеют близкие по структуре BAFF (B-cell activating factor) и APRIL (a proliferation-induced ligand). На мембране В-лимфоцитов они связываются с рецепторами: BAFF-рецептором (BAFF-R, преимущественно реагирует с BAFF), BCMA (B-cell maturation antigen, связывает оба лиганда) и TAC1 (transmembnane activator or the calcium modulator and cyclophilin ligand-interactor, связывает в основном APRIL). Это приводит к привлечению в область рецепторов ряда белков-адапторов, образованию комплекса IKK, фосфорилированию и расщеплению IkB и активации NF-kB-фактора транскрипции. Активация NF-kB-каскада через связывание с BAFF и APRIL — один из механизмов лейкемической трансформации, вызванной делецией13q14, наиболее часто встречающейся генетической аномалии при ХЛЛ. Показано, что минимальная область делеции затрагивает ген DLEU7 (deleted in lymphocytic leukemia, 7), продукт которого в норме связывается с TAC1 и BCMA и тем самым блокирует их функцию как рецептора [18]. Получены моноклональные антитела, блокирующие активность APRIL, которые планируют использовать в терапии больных ХЛЛ [19].

Активация клеток ХЛЛ при взаимодействии с эндотелием сосудов. Среди многочисленных лиганд-рецепторных взаимодействий клеток ХЛЛ с эндотелием сосудов наиболее хорошо охарактеризованы следующие: интегрины (CD49d) — фибронектин и молекула адгезии клеток сосудов (VCAM-1) — и CD38–CD31.

Связывание интегринов приводит к активации ГТФаз семейства RAS с последующей активацией ERK (extracellular signal-regulated kinase), PAK (p21-activated kinase), JNK (c-Jun NH2-terminal kinase), PI3K-Akt (посредством активации Syk). Одним из главных механизмов в клетках ХЛЛ при взаимодействии CD49d–VCAM-1 является активации NF-kB-фактора транскрипции [20]. Показано, что применение ингибиторов Syk-киназы, помимо торможения BCR-опосредованного сигнала, также ингибирует активацию, вызванную интегринами [21].

CD38 — молекула с двойной функцией: рецептор, ассоциированный с BCR, и фермент, который катализирует гидролиз циклической АДФ-рибозы, что важно для регуляции уровня кальция в клетке. После связывания с CD31 на клетках ХЛЛ индуцируется экспрессия белка CD100 (семейство семафоринов), что способствует их выживанию. Точный механизм индукции неизвестен [22].

Активация клеток ХЛЛ при взаимодействии с Т-лимфоцитами. Т-лимфо­циты играют большую роль в поддержании клеток лейкемического клона при ХЛЛ. Как показали работы группы Chiorazzi, для пролиферации лейкемических клеток в организме null мышей необходимо присутствие аутологических Т-лимфоцитов, предварительно активированных аутоантигенами [23]. Центральную роль в этом взаимодействии играют молекула CD40 (рецептор семейства фактора некроза опухолей), экспрессированная на клетках ХЛЛ, и ее лиганд-антиген CD154 на мембране Т-лимфоцитов, а также интерлейкин 4 — рецептор интерлейкина 4. Связывание рецепторов и лигандов приводит к активации NF-kB-фактора транскрипции и киназы Jun, повышению экспрессии антиапоптотических молекул Bcl2, Mcl1, Bcl-Xl и, соответственно, резистентности лейкемических клеток к индукции апоптоза. Именно этот механизм рассматривают как одну из причин резистентности лейкемических клеток при ХЛЛ к действию флударабина [24]. Однако одновременно при взаимодействии CD40-лиганд на лейкемических клетках повышается экспрессия костимуляторных молекул CD80, CD86, молекулы адгезии CD54 и презентация белков, которые могут рассматриваться как опухолеассоциированные антигены при ХЛЛ (в частности ROR1) [25].

Повышение иммуногенности лейкемических клеток под действием CD40-лиганда было использовано для получения вакцин, которые представляли собой аутологичные лейкемические клетки больных с введенным аденовирусным вектором, содержащим ген CD154, и интерлейкина 2. Такие генетически модифицированные клетки взаимодействовали с немодифицированными клетками опухоли, повышая иммуногенность последних. Клиническое испытание вакцин показало, что у больных после их введения индуцируется гуморальный и клеточный иммунный ответ, направленный против лейкемических клеток, а безрецидивная двухлетняя выживаемость составила 46,7% [26].

Особенности взаимодействия клеток ХЛЛ с микроокружением в зависимости от структуры иммуноглобулинового рецептора. Широко известно, что существует 2 подтипа ХЛЛ в зависимости от наличия соматических мутаций в третьем комплементарном регионе вариабельных участков генов тяжелых цепей молекулы иммуноглобулина — HCDR3 IGHV. Больные с мутированными IGHV-генами отличаются благоприятным течением заболевания (медиана выживаемости — 25 лет), тогда как с немутированными IGHV-генами — неблагоприятным (медиана выживаемости — 8 лет) [27]. Немутированный статус IGHV-генов ассоциирован с экспрессией в лейкемических клетках киназы ZAP-70 (zeta-chain-associated protein kinase 70), которая, в отличие от других киназ, ассоциированных с BCR, более активна в передаче внутриклеточного сигнала. Одновременно молекулы иммуноглобулина, кодируемые немутированными IGHV-генами, обладают поливалентностью, реагируют с большим числом антигенных стимулов [2]. Это две основные причины, определяющие большую чувствительность лейкемических клеток к действию антиапоптотических, пролиферативных сигналов микроокружения и неблагоприятный прогноз больных ХЛЛ с немутированным статусом IGHV-генов [28, 29].

Заключение

В течение последнего десятилетия наблюдается значительный прогресс в понимании процессов взаимодействия лейкемических клеток ХЛЛ с микроокружением: идентифицированы основные рецепторы и лиганды, внутриклеточные сигнальные механизмы передачи сигнала. Предложены новые подходы к терапии больных ХЛЛ, основанные на воздействии на активность внутриклеточных киназ, белков семейства фактора некроза опухолей, модуляции иммуногенности лейкемических клеток и т.д. Хотя большинство из предложенных агентов еще не прошли широкомасштабных клинических испытаний, перспективы их применения, особенно в комплексе с ранее известными препаратами, представляются оптимистическими.

ЛИТЕРАТУРА

1. Burger J.A. (2003) Nurture versus Nature: The Microenvironment in Chronic Lymphocytic Leukemia. Hematology Am Soc Hematol Educ Program, 2011: 96–103.

2. Herishanu Y., Pérez-Galán P., Liu D. et al. (2011) The lymph node microenvironment promotes B-cell receptor signaling, NF-κB activation, and tumor proliferation in chronic lymphocytic leukemia. Blood, 117(2): 563–574.

3. Gauld S.B., Dal Porto J.M., Cambier J.C. (2002) B cell antigen receptor signaling: roles in cell development and disease. Science, 296(5573): 1641–1642.

4. Oh-hora M., Rao A. (2009) The calcium/NFAT pathway: role in development and function of regulatory T cells. Microbes Infect., 11(5): 612–619.

5. Schuh K., Avots A., Tony H.P. et al. (1996) Nuclear NF-ATp is a hallmark of unstimulated B cells from B-CLL patients. Leuk. Lymphoma, 23(5–6): 583–592.

6. Berland R., Wortis H.H. (1998) An NFAT-dependent enhancer is necessary for anti-IgM-mediated induction of murine CD5 expression in primary splenic B cells. J. Immunol., 161(1): 277–285.

7. Marklin M., Bugl S., Bechtel M. (2011) Ca/NFAT signaling regulated the expression CD38 and ZAP-70 in murine B cells and controls B1a cell homeostasis. Materials 53 ASH annual meeting and exposition, Dec 10–13, 2011: abs. 183.

8. Thome M., Charton J.E., Pelzer Ch., Hailfinger S. (2010) Antigen recetor signaling to NF-kB via CARMA1, BCL10, and MALT1. Cold Sprong Harbor Perspect. Biol., 2(9): a003004.

9. Talab F., Thompson V., Allen J.C. et al. (2010) Chara­cterization of B cell receptor-induced NF-KB activation in chronic lymphocytic leukemia cells. Materials 52 ASH annual meeting and exposition, Dec 6, 2010: abs. 375.

10. Harr M.W., Caimi P.F., McColl K.S. et al. (2010) Inhibition of Lck enhances glucocorticoid sensitivity and apoptosis in lymphoid cell lines and in chronic lymphoid leukemia. Cell Death Different., 17: 1381–1391.

11. Herman S.E., Gordon A.L., Hertlein E. et al. (2011) Bruton tyrosine kinase repsesents a promising therapeutic target for treatment of chronic lymphocytic leukemia and is effectively targeted by PCI-32765. Blood, 117(23): 6287–6296.

12. Furman R.R., Byrd J.C., Brown J.R. et al. (2010) CAL-101, an isoform-selective inhibitor of phosphatidylinositol 3-kinase P110δ, demonstrates clinical activity and pharmacodynamic effects in patients with relapsed or refractory chronic lymphocytic leukemia. Blood, 116(21): 31.

13. Burger J.A., O’Brien S., Fowler N. et al. (2010) The Bruton’s tyrosine kinase inhibitor, PCI-32765, is well tolerated and demonstrates promising clinical activity in chronic lymphocytic leukemia (CLL) and small lymphocytic lymphoma (SLL): an update on ongoing phase 1 studies. Blood, 116(21): 32.

14. Friedberg J.W., Sharman J., Sweetenham J. et al. (2010) Inhibition of Syk with fostamatinib disodium has significant clinical activity in non-Hodgkin lymphoma and chronic lymphocytic leukemia. Blood, 115(13): 2578–2585.

15. O’Hayre M., Salanga C.L., Kipps Th.J. et al. (2010) Elucidation the CXCL12/CXCR4 signaling netwirk in chronic lymphocytic leukemia through phosphoproteomics analysis. PloS One, 5(7): e11716.

16. Messmer D., Fecteau J.F., O’Hayre M. et al. (2011) Chronic lymphocytic leukemia cells receive RAF-dependent survival signals in response to CXCL12 that are sensitive to inhibition by sorafenib. Blood, 117(3): 882–889.

17. Blees J.S., Schmid T., Thomas Ch.L. et al. (2010) Development of a high-throughput cell-based reporter assay to identify stabilizers of tumor suppressor Pdcd4. J. Biol. Screen, 15(1): 21–29.

18. Palamarchuk A., Efanov A., Nazanyan N. et al. (2010) 13q14 deletions in CLL involve cooperating tumor suppressors. Blood, 115(19): 3916–3922.

19. Guadagnoli M., Kimberley F.C., Phan U. et el. (2011) Development and characterization of APRIL antagonistic monoclonal antibodies for treatment of B-cell lymphomas. Blood, 117(25): 6856–6865.

20. Buggins A.G., Pepper C., Patten P. et al. (2010) Interaction with vascular endothelium enhances survival in primary chronic lymphocytic leukemia cells via NF-kB activation and de novo gene transcription. Cancer Res., 70(19): 7523–7533.

21. Buchner M., Baer C., Prinz G. et al. (2010) Spleen tyrosine kinase inhibition prevents chemokina- and integrin-mediated stromal protective affects in chronic lymphocytic leukemia. Blood, 115(22): 4497–4506.

22. Deaglia S., Vaisitti T., Aydin S. et al. (2006) In-tandem insight from basic science combined with clinical research: CD38 as both marker and key component of the pathogenetic network underlying chronic lymphocytic leukemia. Blood, 108(4): 1135–1144.

23. Bagnara D., Kaufman M.S., Calissano C. et al. (2011) A novel adoptive transfer model of chronic lymphocytic leukemia suggests a key role for T lymphocytes in the disease. Blood, 117(20): 5463–5472.

24. Dietrich S., Kramer O.H., Hahn E. et al. (2012) Leflunomide Induces Apoptosis in Fludarabine-Resistant and Clinically Refractory CLL Cells. Clin. Cancer Res., 18(2): 417–431.

25. Fukuda T., Chen L., Endo T. et al. (2008) Antisera induced by infusions of autologous Ad-CD154-leukemia B cells identify ROR1 as an oncofetal antigen and receptor for Wnt5a. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105(8): 3047–3052.

26. Okur F.V., Yvon E., Biagi E. et al. (2011) Comparison of two CD40-ligand/interleukin-2 vaccines in patients with chronic lymphocytic leukemia. Cytotherapy, 13(9): 1128–1139.

27. Hamblin T.J. (2011) Searching for surrogates for IGHV mutations in chronic lymphocytic leukemia. Leuk. Res., 35(11): 1432–1435.

28. Mougalian S.S., O’Brien S. (2011) Adverse prognostic features in chronic lymphocytic leukemia. Oncology, 25(8): 692–699.

29. Buggins A.G., Levi A., Gohil S. et al. (2011) Evidence for a macromolecular complex in poor prognosis CLL that contans CD38, CD49d, CD44 and MMP-9. Br. J. Haematol., 154(2): 216–222.

Коментарів немає » Додати свій
Leave a comment