Úloha karcinoembryonálního antigenu v jaterních metastázách a terapeutické přístupy
Abstrakt
Metastázy jsou velmi komplikovaný a sekvenční proces, při kterém se primární nádor šíří do sekundárních organických míst. Játra jsou dobře známým metastatickým orgánem kolorektálního karcinomu. Karcinoembryonální antigen (CEA) je exprimován ve většině buněk rakoviny trávicího traktu, prsu a plic. Nadměrná exprese CEA je úzce spojena s jaterními metastázami, které jsou hlavní příčinou úmrtí na kolorektální karcinom. CEA se široce používá jako diagnostický a prognostický nádorový marker u pacientů s rakovinou. Ovlivňuje mnoho kroků jaterních metastáz z buněk kolorektálního karcinomu. CEA inhibuje zánik cirkulujících nádorových buněk. CEA se také váže na heterogenní jaderný RNA vazebný protein M4 (hnRNP M4), což je receptorový protein Kupfferových buněk, a aktivuje Kupfferovy buňky k sekreci různých cytokinů, které mění mikroprostředí pro přežití buněk kolorektálního karcinomu v játrech. CEA také aktivuje molekuly související s buněčnou adhezí. Úzká souvislost mezi CEA a rakovinou podnítila zkoumání mnoha přístupů zaměřených na CEA jako protinádorové terapie. Pochopení podrobných funkcí a mechanismů CEA v jaterních metastázách poskytne velké možnosti pro zlepšení protinádorových přístupů proti kolorektálnímu karcinomu. V této zprávě je podán přehled o úloze CEA v jaterních metastázách a o protinádorových metodách zaměřených na CEA.
1. Úvod
Kolorektální karcinom (CRC) představuje zdravotní problém ve většině průmyslově vyspělých zemí světa. V celosvětovém měřítku je třetí nejčastější příčinou úmrtí na nádorová onemocnění . Podle Mezinárodního fondu pro výzkum rakoviny (World Cancer Research Fund International, http://www.wcrf.org) bylo v roce 2012 diagnostikováno přibližně 1,4 milionu nových případů CRC. CRC je diagnostikován v téměř 10 % všech nádorových onemocnění po rakovině plic (13 %) a rakovině prsu (12 %) a je třetím nejčastějším nádorovým onemocněním u mužů a druhým nejčastějším nádorovým onemocněním u žen. Nejvyšší počet diagnostikovaných případů CRC má Jižní Korea (45 osob na milion obyvatel), následuje Slovensko (42,7 osob na milion obyvatel) a Maďarsko (42,3 osob na milion obyvatel). Přibližně 54 % případů se vyskytuje ve vyspělejších zemích. Nejvyšší výskyt CRC je hlášen v Oceánii a Evropě, zatímco nejnižší výskyt je v Africe a Asii. Míra výskytu a diagnózy CRC se postupně zvyšuje v důsledku změny stravovacích návyků a rostoucí prevalence obezity a kouření . Hlavní příčinou úmrtí v souvislosti s CRC jsou jaterní metastázy, které se vyskytují u 20 až 70 % pacientů v závislosti na progresi rakoviny . Pouze malá část jaterních metastáz je zvládnutelná současnou terapeutickou léčbou.
Karcinoembryonální antigen (CEA, známý také jako CEACAM5 nebo CD66e) byl objeven u zhoubných nádorů endodermálně odvozeného epitelu gastrointestinálního traktu a pankreatu . Od objevu CEA před téměř pěti desetiletími bylo zjištěno, že je nadměrně exprimován u většiny lidských karcinomů . CEA má strukturní charakteristiky podobné imunoglobulinům a mnoho míst modifikace glykosylace . Úzký vztah mezi CRC a expresí CEA podnítil používání CEA jako nádorového markeru . Měření hladiny CEA v séru je klinicky užitečné a spolehlivé pro diagnostiku CRC. Zvýšení hladiny CEA je prognostickým ukazatelem stavu pacientů s CRC . U CRC jsou hlavním místem metastáz játra . Nadměrná exprese CEA je spojena s jaterními metastázami . CEA také napomáhá vícestupňovému metastazování CRC do jater . Zejména pět aminokyselin (Pro-Glu-Leu-Pro-Lys, PELPK) existujících mezi N a A1 doménou CEA je kritických pro metastazování do jater .
CEA ovlivňuje metastazování do jater především třemi kroky. V prvním kroku CEA chrání cirkulující buňky rakoviny tlustého střeva před smrtí v krvi . Když jsou buňky odděleny od tkání, dochází k buněčné smrti zprostředkované anoikou. CEA však může zabránit smrti cirkulujících buněk prostřednictvím inhibice anoikis. Ve druhém kroku se CEA váže na heterogenní jaderný RNA vazebný protein M4 (hnRNP M4), což je receptorový protein Kupfferových buněk . Kupfferovy buňky jsou makrofágy, které chrání játra. Po vazbě CEA na hnRNP M4 mění Kupfferovy buňky jaterní mikroprostředí ve prospěch buněk CRC, což zvyšuje pravděpodobnost vzniku metastáz . Ve třetím kroku CEA reguluje adhezní molekuly buněk pro metastazování .
Přestože množství experimentálních a klinických údajů dokumentuje důležitou roli CEA při metastazování CRC buněk do jater, podrobné mechanismy metastazování do jater zprostředkované CEA ještě nebyly objasněny. Vzhledem k úzkému vztahu mezi CEA a jaterními metastázami se zkoušely různé terapeutické přístupy, které mohou funkci CEA blokovat. Tento přehled se zaměří na současné poznatky o regulaci jaterních metastatických kroků zprostředkovaných CEA a na přístupy k terapii rakoviny cílené na CEA.
2. CEA
CEA je členem superrodiny imunoglobulinů (Ig). Lidská rodina genů CEA obsahuje 29 genů/pseudogenů, z nichž 18 je exprimováno . Několik genů z rodiny genů CEA je exprimováno také u jiných savců včetně myší, potkanů a psů. Rodinu genů CEA lze na základě podobnosti sekvencí a funkcí rozdělit do tří skupin: skupina CEACAM (CEA-related cell adhesion molecule), skupina PSG (pregnancy-specific glycoprotein) a skupina pseudogenů .
Skupina CEACAM se skládá z jedné N-koncové domény a maximálně šesti vnitřních domén spojených disulfidy. Skupina obsahuje 12 proteinů (CEACAM1, 3-8, 16, 18-21) (obrázek 1). Jejich N-koncová doména je podobná antigen rozpoznávající doméně Ig. Ostatní domény skupiny CEACAM jsou podobné doménám Ig typu C2 . Extracelulární domény skupiny CEACAM fungují jako homofilní a heterofilní molekuly buněčné adheze nebo receptory . Členové skupiny CEACAM mohou působit jako dimery nebo oligomery s jinými membránovými molekulami, které mají různé funkce . CEACAM1, CEA (CEACAM5) a CEACAM6 byly studovány v souvislosti s progresí rakoviny . Na rozdíl od CEA a CEACAM6 obsahuje CEACAM1 transmembránovou doménu a má alternativní varianty sestřihu. Poměr exprese dlouhé (CEACAM1-L) a krátké (CEACAM1-S) izoformy CEACAM1 souvisí s tumorigenezí .
Metastázy v játrech byly nejvíce spojeny s CEA. Molekulová hmotnost proteinu CEA v normálních buňkách je 72 kDa. V nádorových buněčných liniích a u pacientů však byl zjištěn CEA s molekulovou hmotností přibližně 180 až 200 kDa, což odráží četná místa modifikace glykosylace a rozdílné glykosylační vzorce v nádorových buňkách . Jiná modifikační místa kromě glykosylace nebyla zaznamenána. CEA je membránově ukotvený protein vázaný na glykofosfatidylinositol (GPI), který je vystaven buněčnému povrchu směřujícímu k extracelulární matrix. Membránově ukotvená oblast CEA může být štěpena fosfolipázou C a fosfolipázou D. Štěpené produkty jsou rozpustné a cirkulují krevními cévami. CEA se tedy může vyskytovat ve formě sekretované a ve formě ukotvené na povrchu buněk.
CEA je funkčně spojen s buněčnou interakcí, buněčnou adhezí, imunitní odpovědí, odolností vůči anoikis a podporou jaterních metastáz . Nadměrná exprese CEA je spojena s mnoha typy rakoviny, včetně rakoviny trávicího, dýchacího a močového ústrojí a prsu . CEA je přítomen v apikální membráně normální tkáně, ale u CRC je nadměrně exprimován a u pacientů s kolorektálním karcinomem zaujímá celý povrch buněčných membrán .
CEA je jedním z nejstarších a nejpoužívanějších nádorových markerů pro sledování recidivy nádoru po chirurgické resekci a prognózy. Malé zvýšení hladiny CEA může být prediktorem recidivy po kurativní operaci CRC až rok před nástupem klinických příznaků . Pokroky v nových zobrazovacích a cílených technikách odhalily další nádorové markery . CEA však zůstává nejspolehlivějším a nejcitlivějším biomarkerem CRC. Úroveň exprese CEA v séru je důležitým faktorem pro staging karcinomu tlustého střeva a pro rozhodování o budoucích léčebných strategiích . Hladiny exprese proteinu a mRNA CEA v séru jsou užitečnými časnými markery recidivy u pacientů s karcinomem pankreatu a CRC . Může dojít ke zvýšení CEA v séru o 50-60 % . CEACAM1, CEACAM6 a NCA-90 se také používají prognosticky k předpovědi recidivy nádoru u rakoviny prsu, plic a tlustého střeva a konečníku .
CRC související a nadměrně exprimovaný CEA cirkuluje cévami a dostává se do jater. Tam pravděpodobně ovlivňuje více kroků jaterního metastazování. CEA chrání před anoikou zprostředkovanou buněčnou smrtí cirkulujících buněk CRC. CEA může ovlivňovat také metastazování do plic. Tento přehled se zaměří na roli CEA v přežívání buněk CRC v jaterní tkáni a v jaterních metastázách kolorektálního karcinomu.
3. CEA a jaterní metastázy
Metastáza je vícestupňový proces, při kterém se maligní buňky šíří z místa původního nádorového orgánu a kolonizují vzdálená orgánová místa . Metastatická kaskáda zahrnuje velmi složité buněčně-biologické děje. Aby mohly nádorové buňky metastázovat, musí snášet přísné podněty ze sousedního prostředí a projít sledem kroků. Tyto kroky zahrnují lokální invazi nádorových buněk do okolní extracelulární matrix (ECM) a vrstev stromálních buněk, intravazaci do cév, přežívání a cirkulaci v cévách, zástavu ve vzdálených orgánových místech, extravazaci do parenchymu vzdálených tkání, počáteční přežívání v cizím mikroprostředí a opětovné zahájení proliferace v metastatických místech za vzniku makroskopických a klinicky detekovatelných neoplastických nárůstů .
Teoreticky se mohou cirkulující nádorové buňky, které pocházejí z primárního nádoru, šířit a přežívat v nejrůznějších sekundárních tkáních a orgánech. Metastazování však bylo zaznamenáno pouze v omezené podskupině cílových orgánů . Jedním z důležitých faktorů a hlavních determinantů přežívání nádorových buněk v cizích tkáních může být hostitelské mikroprostředí. Nádorové buňky, které pocházejí z určitého orgánu, mohou mít preferenční cíle metastazování. Hlavními orgány pro metastázy CRC jsou játra a plíce, zatímco hlavními orgány pro metastázy způsobené rakovinou prsu jsou kosti, plíce, játra a mozek . Téměř 80 % metastáz, které se objevují u CRC, směřuje do jater. CRC se zřídka šíří do kostí . Během metastazování získávají nádorové buňky schopnost měnit mikroprostředí ve prospěch svého přežití v sekundárních orgánech. Zánětlivé reakce produkované přilehlými stromálními buňkami nebo makrofágy rekrutovanými nádorovými buňkami jsou nejdůležitějšími faktory pro přežití buněk v cizích tkáních a následné metastazování . Mnohé hladiny exprese genů souvisejících s imunitním systémem jsou ovlivněny metastázami.
U buněk lidského karcinomu tlustého střeva byl dokumentován přímý vztah mezi produkcí CEA a metastatickým potenciálem jater . Injekce CEA myším před injekcí slabě metastazujících rakovinných buněk může zvýšit jaterní metastazování injikovaných buněk . Slabě metastatické buněčné linie rakoviny tlustého střeva se mohou po transfekci cDNA CEA stát vysoce metastatickými . Naopak inhibice exprese CEA může snížit jaterní metastatický potenciál buněk CRC . CEA má aminokyselinový blok Pro-Glu-Leu-Pro-Lys (PELPK), který se nachází v poloze 108-112 mezi N a A1 oblastí závěsu domény CEA. Penta-peptidová aminokyselinová sekvence PELPK je vazebným motivem CEA pro Kupfferovy buňky, což souvisí s iniciací metastáz a mezenchymálně-epiteliálním přechodem (MET) jaterních metastáz z cirkulujících buněk CRC .
Vlivy CEA na jaterní metastázy zahrnují přežívání cirkulujících nádorových buněk v cévách, aktivaci Kupfferových buněk vazbou na hnRNP M4, membránový protein Kupfferových buněk, změněné jaterní mikroprostředí a adhezi a přežívání cirkulujících buněk CRC v játrech.
3.1. Vliv CEA na metastázy v játrech Přežívání cirkulujících nádorových buněk podle CEA
Většina buněk s výjimkou cirkulujících buněk příbuzných krvi zůstává v blízkosti tkání. To umožňuje účinnou komunikaci mezi sousedními buňkami a ECM, která poskytuje základní signály pro růst a přežití. Když se buňky od ECM oddělí, ztratí normální interakce mezi buňkou a matrix a buněčnou polaritu. Mohou projít anoikou, procesem apoptózy, který je vyvolán odtržením buněk závislých na ukotvení od okolního prostředí nebo ECM . Metastazování do vzdálených sekundárních orgánů vyžaduje, aby nádorové buňky překonaly buněčnou smrt zprostředkovanou anoikis a přežily v cévách.
Buněčná smrt zprostředkovaná anoikis je spojena se ztrátou signalizace buněčné adheze zprostředkované integrinem . Odtržené buňky mohou produkovat ligand TRAIL (tumor necrosis factor- (TNF-) related apoptosis-inducing ligand), ligand TRAIL-R2 a receptor smrti 5 (DR5), klíčový protein pro anoikis u buněčných linií rakoviny tlustého střeva . CEA na povrchu buněk může chránit nádorové buňky před anoikis u pacientů s CRC tím, že se přímo váže na DR5, a blokuje tak signály buněčné smrti v cirkulujících nádorových buňkách . Penta-peptid PELPK CEA je také rozhodující pro vazbu CEA na DR5; vazba inhibuje DR5 zprostředkovanou transdukci následných signálů buněčné smrti .
Buněčný povrch CEA může také přímo interagovat s receptorem pro transformující růstový faktor-β (TGF-β) typu I (TBRI). Tato interakce mění navazující signální dráhu TGF-β a zvyšuje proliferaci nádorových buněk . Na rozdíl od interakce mezi CEA a DR5 není jasné, zda se na interakci mezi CEA a TBRI podílí sekvence PELPK.
CEACAM6 také chrání mnoho typů buněčných linií před apoptózou a anoikou . CEACAM1 je spojen s apoptózou u buněčných linií rakoviny prsu a tlustého střeva . CEA a CEACAM6 jsou antiapoptotické funkční proteiny, zatímco CEACAM1 se podílí na apoptóze. Molekulární povaha těchto inverzních funkcí je nejasná.
3.2. Zastavení cirkulujících nádorových buněk v játrech vazbou CEA na hnRNP M4 v Kupfferových buňkách a aktivace Kupfferových buněk CEA pro jaterní metastázy
V metastatické kaskádě jsou cirkulující nádorové buňky zastaveny ve vzdálených orgánech. Nejprve se setkají s makrofágy vzniklými diferenciací monocytů ve tkáních. Monocyty i makrofágy mají fagocytární vlastnosti. Hlavní úlohou makrofágů je fagocytóza, proces pohlcování a trávení buněčných zbytků nebo patogenů. Nakonec chrání parenchymové tkáně před podněty a poškozením. Makrofágy také stimulují lymfocyty a další imunitní buňky k reakci na patogeny . Kupfferovy buňky jsou jaterní makrofágy umístěné v jaterních sinusoidách prostřednictvím portálního oběhu. Kupfferovy buňky směřují do lumen sinusoid a jsou v přímém kontaktu s portálním oběhem. Buňky odstraňují chemické sloučeniny a odumřelé nebo poškozené buňky, likvidují bakterie a chrání játra před invazí nádorových buněk . Zvýšené hladiny cirkulujícího CEA vylučovaného z buněk CRC mohou aktivovat funkce Kupfferových buněk, což je kritický krok při metastazování buněk CRC do jater.
Kupfferovy buňky exprimují protein hnRNP M4. Tento protein je receptorem CEA a je všudypřítomně exprimován. Obvykle se lokalizuje v jádře. Kupfferovy buňky, další terminálně diferencované makrofágy, jako jsou plicní alveolární makrofágy, a některé nádorové buňky včetně lidské buněčné linie CRC HT29 exprimují hnRNP M4 na povrchu buněk . Co orientuje hnRNP M4 na buněčný povrch, není známo. Kupfferovy buňky exprimují dvě alternativní varianty sestřihu hnRNP M4. Obě se vážou na CEA . Hlavní role hnRNP jsou regulace zpracování mRNA, alternativní sestřih, biosyntéza mikroRNA a transport mRNA z jádra do cytoplazmy . Naproti tomu hnRNP M4 má jedinečnou funkci v Kupfferových buňkách a plicních alveolárních makrofázích jako receptor pro CEA . Peptidová sekvence PELPK CEA je důležitá pro vazbu hnRNP M4 . Jiné proteiny, které obsahují sekvenci PELPK reagující s hnRNP M4, nebyly nalezeny.
Kupferovy buňky mohou odstraňovat cirkulující CEA v krvi. Pozoruhodné je, že jaterní nebo plicní metastázy z buněk CRC začínají vazbou s CEA a buněčným vychytáváním CEA zprostředkovaným hnRNP M4. Pacienti, kteří produkují mutantní CEA PELPK, mají velmi vysoké sérové hladiny CEA. Kromě toho mutantní CEA vykazuje u pokusných zvířat nižší clearance z oběhu , což naznačuje, že PELPK je důležitá pro vazbu CEA s hnRNP M4 a buněčné vychytávání v Kupfferových buňkách.
Kupfferovy buňky jsou aktivovány interakcí s CEA. Aktivované buňky vyvolávají nadměrnou expresi cytokinů a mění mikroprostředí tak, aby cirkulující buňky kolorektálního nádoru mohly přežívat v játrech . Aktivované Kupfferovy buňky produkují řadu cytokinů, chemokinů, proteinů a metabolitů. Patří mezi ně interleukin- (IL-) 1-α, IL-1-β, IL-6 a IL-10; interferon-γ (IFN-γ); TGF-β; TNF-α; destičky aktivující faktor (PAF); monocytární chemotaktický protein-1 (MCP-1); makrofágový zánětlivý protein (MIP-1); matrixové metaloproteinázy (MMP-) 1, MMP-7 a MMP-13; formy kyslíku a dusíku včetně superoxidu, peroxidu vodíku a oxidu dusnatého; a lipidové metabolity prostaglandin D2 a E2 . Interleukiny a TNF-α jsou zvláště důležité cytokiny pro aktivaci Kupfferových buněk. Jejich produkce v lokalizovaném mikroprostředí v jaterním sinusoidu má různé biologické účinky .
Buněčná adheze je rozhodující pro zadržení cirkulujících nádorových buněk a jejich přežití ve vzdálených sekundárních orgánech. Kupfferovy buňky, které jsou aktivovány po navázání CEA, mohou produkovat IL-1-β a TNF-α, které mohou zvýšit adhezi buněk CRC k endotelovým buňkám . Generace cytokinů z lidských Kupfferových buněk má za následek nadměrnou expresi buněčných adhezních molekul, jako jsou ICAM-1, VCAM-1 a E-selektin v endoteliálních buňkách, což lze zjistit ve vícebuněčném kokultivačním systému inkubovaném s buňkami rakoviny tlustého střeva produkujícími CEA, Kupfferovými buňkami a endoteliálními buňkami .
Záchyt cirkulujících nádorových buněk v játrech může zvýšit produkci oxidu dusnatého (NO) a reaktivních forem kyslíku (ROS) k odstranění nádorových buněk. NO a ROS mají důležitou roli v imunitě zprostředkované makrofágy . Ovlivňují buněčné funkce související s rakovinou, jako je přežívání buněk, intravazace a angiogeneze. Regulace hladiny NO je klinicky důležitým prostředkem ke kontrole progrese rakoviny . NO a ROS nepříznivě ovlivňují játra, což má za následek smrt buněk CRC zprostředkovanou imunitní odpovědí . Kupfferovy buňky aktivované CEA mohou uvolňovat protizánětlivý cytokin IL-10, který je důležitý pro přežití nádorových buněk v důsledku inhibice upregulace inducibilní syntázy oxidu dusnatého a produkce NO a ROS . IL-6 vylučovaný aktivovanými Kupfferovými buňkami může podporovat metastazování prostřednictvím hepatocytárního růstového faktoru (HGF) . V séru pacientů s CRC byla zjištěna korelace mezi úrovní exprese CEA a IL-6.
Metastazování do jater u CRC vyžaduje dokončení řady kroků. Cirkulující buňky CRC exprimující CEA mohou blokovat anoiku v krvi. Mohou se setkat s Kupfferovými buňkami v játrech a změnit jaterní mikroprostředí ve prospěch vzniku nádoru. Jak CEA ovlivňuje více kroků jaterního metastazování, například jak interakce CEA s Kupfferovými buňkami indukuje přenos signálu a aktivuje buňky, zůstává nejasné
3.3. Aktivace proteinů souvisejících s buněčnou adhezí pomocí CEA
Adheze mezi buňkami je rozhodující pro komunikaci se sousedními buňkami a tkáňovými strukturami. CEA, který je přítomen jako membránově ukotvený protein vázaný na GPI, funguje jako adhezní molekula mezi buňkami spojující membrány epiteliálních buněk a při shlukování buněk . CEA vázaný na GPI také ovlivňuje mezibuněčnou adhezi prostřednictvím antiparalelní reciproční sebeinterakce. CEA funguje jako molekula buněčné adheze prostřednictvím homofilní interakce CEA s CEA nebo CEA s CEACAM1 nebo prostřednictvím heterofilní interakce CEACAM6. Pro homofilní a heterofilní interakce je nutná interakce domény N s variabilními doménami Ig a doménou A3B3 protějšku CEA . Tento jev je jedinečnou vlastností CEA . Ačkoli funkce domény A3B3 nejsou plně charakterizovány, v doméně A3B3 je přítomno 28 vysoce glykosylovaných míst spojených s asparaginem . Zda jsou tyto modifikace důležité při antiparalelní reciproční sebeinterakci, není jasné.
Buněčný povrch CEA narušuje architekturu tkání a inhibuje diferenciaci a anoikis prostřednictvím aktivace s integrinovou signální dráhou . V buněčné membráně se CEA navázaný na GPI a integrin α5β1 kolokalizují. Integrin α5β1 je hlavním receptorem ECM. Jeho kolokalizace s CEA tedy zvyšuje vazbu buněk na fibronektin a aktivuje navazující signály prostřednictvím regulace aktivity PI3K a AKT . Mutant CEA s delecí domény N není schopen vlastní vazby ani shlukování, zatímco mutant CEA s delecí domény N může kolokalizovat s integrinem α5β1 na povrchu buněk . Tyto výsledky naznačují, že N doména CEA není nutná pro kolokalizaci CEA a α5β1 integrinu.
Glykosylace je jednou z nejčastějších posttranslačních modifikací proteinů. Glykosylované proteiny mají kritickou roli v nádorových buňkách . Nadměrná exprese glykosyltransferáz je charakteristickým znakem nádorů a lze ji použít jako nádorový marker . Glykosylací modifikovaný CEA je vysoce exprimován v nádorech rakoviny tlustého střeva ve srovnání s normálními tkáněmi . Nádorově specifická glykosylovaná CEA může interagovat s dendritickými buňkami specifickými pro mezibuněčnou adhezivní molekulu 3 – neintegrin (DC-SIGN) . Tato interakce je zprostředkována vazbou DC-SIGN s Lewis(x) a Lewis(y), které jsou ve vysokém množství přítomny v CEA CRC buněk . Interakce nádorového CEA a DC-SIGN by mohla potlačit nádorově specifické imunitní odpovědi dendritických buněk na progresi nádoru. Biologické děje ovlivněné CEA u jaterních metastáz jsou shrnuty na obrázku 2.
4. Terapeutické přístupy cílené na CEA
Od zjištění, že nadměrná exprese CEA je silně spojena s progresí CRC a metastazováním do jater, byly učiněny pokusy o cílení CEA jako protinádorového terapeutického přístupu. Byly vyvinuty a klinicky zkoumány různé nástroje cílené na CEA; patří mezi ně vakcíny , dendritické buňky a protilátky .
Nejintenzivněji byly vyvíjeny vakcíny. Imunizace vakcinačním virem exprimujícím rekombinantní CEA může významně snížit růst nádorů transdukovaných genem CEA na syngenním myším modelu . Vakcíny byly navrženy tak, aby vyvolaly imunitní odpověď proti antigenům specifickým pro nádor nebo antigenům spojeným s nádorem s cílem inhibovat progresi nádorů exprimujících některý z těchto antigenů. Jako vakcíny k vyvolání imunitní odpovědi proti nádorovým buňkám exprimujícím CEA byly vyvinuty upravené viry nebo DNA vektory exprimující CEA . Byly rovněž vyvinuty vakcíny na bázi dendritických buněk, které obsahují peptid CEA nebo mRNA, aby vyvolaly T-buněčnou odpověď specifickou pro CEA . Vakcíny na bázi rekombinantních virů nebo DNA a dendritických buněk prokázaly silnou imunitní odpověď na CEA, což u některých pacientů s rakovinou vedlo ke zpomalení progrese nádoru a prodloužení přežití . V této studii však vakcinace ve většině případů nedokázala odstranit nádory pravděpodobně v důsledku inhibičního účinku nádorového mikroprostředí na imunitní odpověď . Proto je k optimalizaci účinku protinádorových vakcín zapotřebí kotreakce s léky, které mohou brzdit imunosupresivní účinky.
K inhibici progrese nádorových onemocnění se intenzivně zkoumají také přístupy založené na specifických protilátkách. Byly vyvinuty různé cílově specifické protilátky jako léčiva. Mnohé z nich, zejména ty proti rakovině a revmatismu, jsou již komerčně dostupné a oblíbené. Protilátky specifické pro CEA mohou účinně inhibovat progresi rakoviny a metastazování na zvířecích modelech . Léčba samotnými protilátkami specifickými pro CEA vykázala v klinických studiích minimální účinky nejspíše kvůli jejich špatné penetraci do nádoru a rychlé clearance vysokoafinitních protilátek s volným cirkulujícím CEA . Pro zvýšení protinádorových účinků byly protilátky proti CEA konjugovány s různými molekulami, jako jsou radioizotopy, imunotoxiny, cytokiny a cytotoxické enzymy . Nedávno vyvinuté kombinované režimy využívaly bispecifické protilátky proti CEA a T-buňkám nebo bispecifické protilátky v kombinaci s protilátkami proti molekulám kontrolních bodů imunity, včetně protilátek anti-PD-1 nebo anti-PD-L1 . Tyto kombinované přístupy vykazovaly v klinických studiích účinnější protinádorové účinky díky maximalizaci náboru T buněk a usmrcení nádorů.
Přes různé protinádorové přístupy založené na nástrojích cílených na CEA je jejich cílení na nádory a potlačování nádorů stále omezené. Většina účinných nástrojů cílených na CEA je založena na indukci imunitní odpovědi proti CEA. Naproti tomu bylo vyvinuto jen málo léčiv přímo zaměřených na CEA. Nový terapeutický přístup proti jaterním metastázám byl vyvinut díky identifikaci antimetastatického, pro CEA specifického RNA aptameru . Aptamer je jednořetězcová DNA nebo nukleová kyselina RNA, která se může vázat na specifické molekulární cíle, mezi něž patří proteiny, chemické látky, ionty a buňky. Lze jej identifikovat pomocí metod selekce in vitro označovaných jako systematická evoluce ligandů exponenciálním obohacováním (SELEX) . Aptamery mají ve srovnání s protilátkami terapeutické výhody, včetně malé velikosti, vysoké afinity a specifičnosti, průniku do nádorové tkáně, účinné chemické syntézy a konjugace a nízké imunogenicity . Aptamery mají také výhodné vlastnosti při léčbě rakoviny a zobrazování, včetně rychlého vychytávání v nádoru, rychlého odstranění z krve a dlouhodobého uchovávání v nádoru . Aptamery specifické pro CEA se mohou specificky vázat na výše zmíněné penta-peptidové aminokyseliny PELPK, které hrají důležitou roli při metastazování do jater a rezistenci na anoikis . Důležité je, že aptamer může účinně zmenšit objem jaterního metastazujícího nádoru z buněk rakoviny tlustého střeva na myších modelech . Vazba aptaméru CEA s pentapeptidovou sekvencí PELPK může inhibovat schopnost vazby CEA s hnRNP M4 nebo DR5, což blokuje jaterní metastázy a propůjčuje nádorovým buňkám citlivost na anoikis. Aptamer specifický pro vazbu s proteinem CEA a povrchem buněk exprimujících CEA může být navíc užitečný jako nástroj pro cílení a zachycení buněk, diagnostiku a molekulární zobrazování. Rezistence cirkulujících nádorových buněk na anoikis způsobená upregulací CEA může vyvolat rezistenci na léky . Proto může být aptamer cílený na CEA používaný samostatně nebo v kombinaci s chemoterapeutickými léčivy, jako je směs aptameru a léčiv nebo konjugáty aptameru s léčivem, přínosnou modalitou proti metastázám.
5 . Závěr
Metastázy jsou hlavní překážkou, kterou je třeba překonat při léčbě rakoviny. Na rozdíl od primárních nádorů je obtížné vymýtit šíření sekundárních nádorů zprostředkované metastázami. Navíc snadno recidivují. Byla potvrzena souvislost mezi expresí CEA v nádorových buňkách a metastazováním. Oblast PELPK mezi doménami N a A1 závěsné oblasti CEA je důležitá při metastazování CRC do jater. Chrání cirkulující buňky CRC před anoikou v cévách a organizuje funkce Kupfferových buněk, které mění jaterní mikroprostředí na prostředí příznivé pro metastázy, čímž napomáhá přežívání nádorových buněk v játrech.
Přílišná exprese CEA je spojena s mnoha typy rakoviny. Pacienti s CRC vykazují vysoké hladiny exprese CEA. CEA se používá jako nádorový marker po protinádorové terapii nebo operaci u pacientů s rakovinou. Sledování a měření hladiny cirkulujícího CEA je užitečné pro prognózu a diagnostiku pacientů. Vzhledem k tomu, že CEA je klinicky významným cílem vzhledem k jeho silné korelaci s progresí rakoviny, metastazováním a rezistencí na léky, probíhají různé klinické pokusy o vývoj různých protinádorových léčiv zaměřených na CEA.
Podrobnosti toho, jak CEA napomáhá metastazování do jater z cirkulujících buněk CRC, zůstávají nejasné. Nicméně hromadící se experimentální údaje naznačují důležitou roli CEA v metastazování a tumorigenezi. Předpokládá se, že další pochopení podrobných funkcí, mechanismů a regulace CEA povede k vývoji účinnějších modalit proti rakovině.
Konflikty zájmů
Autoři prohlašují, že nemají žádné konkurenční zájmy.
Poděkování
Tato studie byla podpořena granty korejské Národní výzkumné nadace Ministerstva vědy, informačních a komunikačních technologií a plánování budoucnosti (2012M3A9B6055200, 2015R1A2A1A15054252).
.