Генетические аспекты детской онкологии

В основе развития злокачественной опухоли лежит накопление множества нарушений в геноме клетки. Доказательства генетической основы рака и по­нимание механизмов превращения нормальных клеток в опухолевую были получены с помощью молекулярно-генетических исследований, основную роль в которых сыграли неоплазии детского возраста.

(gate-keepers)и гены «общего контроля» (caretakers).Мутации или структурные изменения, ведущие к нарушению функции генов «хранителей клеточного цикла», предрасполагают к развитию опухоли. Для развития опухоли необхо­димо повреждение (мутация или функциональная инактивация) обоих алле­лей гена-супрессора. Дефекты генов «общего контроля» приводят к увеличе­нию частоты мутаций, т.

В зависимости от того, в какой клетке произошла первоначальная мута­ция — половой или соматической, рак может быть наследственным и нена­следственным. Выявление наследственной предрасположенности к раку и причин его возникновения открывает путь к ранней диагностике, монито­рингу, таргетной терапии и профилактике этого заболевания. Ретинобласто­ма стала первой опухолью, изучение которой позволило A. Knudson в 1971 г. предложить гипотезу двухступенчатого развития и наследования «семейных опухолей», которая в дальнейшем подтвердилась и стала классической моде­лью, позволившей разработать принципы изучения канцерогенеза разных неоплазий. Согласно этой модели для развития наследственно детерминиро­ванной неоплазии необходимо две мутации гена или «2 удара», одна из этих мутаций наследуется, вторая мутация или «удар» происходит в соматической клетке. Последующие молекулярные исследования подтвердили эту гипотезу и показали, что при наследственных формах опухоли начальные изменения (мутация одного из аллелей рецессивного онкогена) происходят в гамете од­ного из родителей, передаются потомку, и впоследствии выявляются во всех клетках его организма, в том числе и в клетках периферической крови. Воз­никновение мутации во втором аллеле гена уже в соматической клетке обес­печивает переход гена в гомозиготное состояние, что является причиной на­рушения функции гена и последующей злокачественной трансформации.

Ретинобластома — злокачественная опухоль сетчатки глаза у детей; из 200 ежегодно диагностируемых случаев заболевания этой опухолью около 100 являются наследственно детерминированными формами.

Этиология. Причина развития ретинобластомы обусловлена мутацией гена RBl. Ген RBl первым из класса онкосупрессорных генов клонирован в 1986 г. Этот ген локализуется на длинном плече хромосомы 13(13ql4.2) и ко­дирует ядерный фосфопротеин (plO5-Rb). Он состоит из 27 экзонов, относит­ся к группе «хранителей клеточного цикла» и является ключевым компонен­том негативного контроля клеточного деления.

имеется высокий риск развития вторых первичных опухолей. Нарушения функции гена RBl обнаруживают во многих других опухолях, но уже как вто­ричные, являющиеся признаком дестабилизации генома опухолевой клетки. В ненаследственных случаях ретинобластомы обе мутации гена RBl сома­тические. Такой гомозиготный характер мутации гена RBl обнаруживается только в клетках опухолевой ткани.

Характеристика заболевания. Ретинобластома с генетической точки зре­ния имеет наследственную и ненаследственную формы. Наиболее часто вы­являемыми симптомами являются лейкокория, косоглазие, гетерохромия ра­дужки. Клинически выявляемая ретинобластома в 10% случаев встречается в сочетании с врожденными аномалиями. Частота семейных случаев при этой опухоли составляет 10-12%. Герминальная мутация гена RBl присутствует практически у всех пациентов с билатеральной ретинобластомой. Односто­ронняя ретинобластома в 15% случаев также может иметь наследственную природу. В целом наследственные случаи составляют около 50%, среди них большую часть представляют мутации, возникшие de novo.Тип наследова­ния — аутосомно-доминантный с варьирующей экспрессивностью и 90% пе­нетрантностью. Это означает, что у 90 % носителей мутации этого гена может возникнуть заболевание. Риск передачи наследственной ретинобластомы со­ставляет 50%, а в случае унилатеральной, унифокальной и несемейной рети­нобластомы риск развития заболевания у потомков достигает 2-5 %.

Особенностью клинического проявления наследственных форм ретино­бластомы является ранний возраст заболевания, билатеральное поражение, характер роста опухоли, как правило, мультицентрический (67%) с прео­бладанием экзофитных и смешанных форм, наличие аналогичной опухоли в семье, а также обнаружение хромосомных и молекулярных аномалий гена ретинобластомы, что требует постоянного наблюдения и необходимости об­следования членов таких семей. Сюда же относится «трилатеральная рети­нобластома», включающая помимо билатерального поражения глаз опухоль в шишковидной железе (эпифизе), которая может возникать одновременно или спустя месяц и даже годы после диагностики ретинобластомы глаз. Па­циенты с наследственной ретинобластомой склонны к развитию других опу­холей, таких как остеосаркома и другие типы сарком, опухоли мозга, легко­го, меланомы, опухоли молочной железы, лимфолейкоза и т. д., которые могут развиваться после лечения ретинобластомы в течение 1 года и до 40 и более лет жизни. Риск развития вторых опухолей приближается к 26%, а к 50 го­дам — к 36 %, поэтому важным является информировать больного ретинобла­стомой о наличии такого риска.

Диагностика. Медико-генетическое консультирование направлено на идентификацию наследственных форм опухоли, прогноз течения заболева­ния, прогноз заболевания у родственников больного и его потомства, форми­рование групп генетического риска и их клинико-генетический мониторинг с целью ранней диагностики и профилактики ретинобластомы. Применение цитогенетического анализа (хромосомных изменений — делений участка

хромосомы 13ql4.2) позволяет выявлять наследственный характер ретино­бластомы у детей в 6-10% спорадических случаев заболевания. Молекулярно­генетическое тестирование позволяет выявлять носителей герминальных мутаций гена RBl в 95% случаев семейных вариантов опухоли ив 30% спо­радических случаев ретинобластомы. Комплексное обследование детей с ре­тинобластомой, включающее клинико-генетический, синдромологический, цитогенетический и молекулярно-генетический методы диагностики, явля­ется основой для ранней диагностики, индивидуального планирования лече­ния, определения прогноза заболевания и рекомендаций по планированию семьи родителям больного ребенка.

Профилактика. Методы ДНК-диагностики мутаций гена RBl открывают возможность пренатальной (дородовой) диагностики на ранних сроках бе­ременности в семьях с высоким риском развития заболевания. Возможность выявления герминальной мутации гена RBl у плода, которая с высокой веро­ятностью (90%) приведет к развитию ретинобластомы, позволяет родите­лям планировать деторождение. В случае продолжения беременности и ро­ждения ребенка с герминальной мутацией гена RBl он включается в «группу риска», и при подтверждении диагноза лечение начинается на самой ран­ней стадии заболевания, что предполагает возможность органосохраняюще­го лечения. Преимплантационная диагностка мутаций гена RBl в настоящее время уже проводится при экстракорпоральном оплодотворении.

Нефробластома или опухоль Вилмса — злокачественная опухоль, которая развивается из эмбриональной метанефрогенной мезодермы, имеет трехфазную гистологическую структуру, включая бластемный, эпителиаль­ный и стромальный элементы. Бластемный компонент не дифференциро­ван, в то время как эпителиальный и стромальный компоненты существуют в различных стадиях нефрогенетического развития. Являясь наиболее рас­пространенной опухолью у детей, нефробластома отличается высокой часто­той связи с врожденными пороками развития и генетическими синдромами.

Этиология. Молекулярный патогенез до конца не установлен. Этиология нефробластомы генетически гетерогенна и включает сочетание комплекса молекулярных событий, требующихся для инициирующей трансформации первично недифференцированных клеток почки, которые и приводят в ко­нечном итоге к формированию неоплазии. C манифестацией этого заболе­вания ассоциируют разные гены (WT1, WT2, FWTl, FWT2, WTX, CTNNBl) и хромосомные локусы, включающие Πpl3, 1 lpl5.5, lp, 2q, 7p, 9q, 14q, 16q и 22. Однако к настоящему времени при опухоли Вилмса идентифицирован толь­ко один ген WTl, локализованный на коротком плече 11-й хромосомы (1 Ipl3) и относящийся к классу онкосупрессорных генов. Этот ген состоит из 10 эк­зонов и кодирует 24 изоформы белка, многие из которых являются фактором транскрипции и могут вызывать как активацию, так и репрессию транскрип­ции некоторых генов, контролируя тем самым процессы дифференцировки и роста клеток.

тация в одном аллеле гена WTl является причиной порока развития мочепо­ловой системы, а мутация второго аллеля гена в тканях-мишенях является ступенью на пути малигнизации клетки. Точковые мутации в гене WTl ответ­ственны за развитие изолированного диффузного мезангиального склероза почечной ткани с клиникой ранней хронической почечной недостаточности и за предрасположенность к развитию нефробластомы. Около 30% случаев заболевания нефробластомой является результатом инактивации гена WTl.

Характеристика заболевания. Семейные формы нефробластомы встреча­ются с частотой 2-3%, тип наследования опухоли аутосомно-доминантный с вариабельной экспрессивностью и пенетрантностью (около 60%). Большин­ство герминальных мутаций возникает de novo.Поражение парных органов является одним из клинических критериев наследственной предрасполо­женности к развитию нефробластомы и выявляется у 5-10% детей с этим за­болеванием. Наследственные формы нефробластомы идентифицируются у 10-30% детей, пораженных этой опухолью, чаще всего являясь компонентом наследственных синдромов.

Генетические синдромы, при которых выявляется герминальная мутация гена WTl, включают мультисистемные пороки развития и ассоциируются с опухолью Вилмса. Это синдром WAGR (Wilms Tumor, Aniridia, Genital Anoma­lies, Retardation), при котором помимо опухоли Вилмса могут быть аниридия, пороки развития мочеполового тракта, задержка физического и умственно­го развития. Причиной развития этого синдрома является гемизиготная деле­ния региона хромосомы 1 Ipl3, в котором располагается как ген WTl, так и ген РАХ6, ответственный за аниридию. В зависимости от длины делетированно- го участка обнаруживается полная и неполная форма этого синдрома. У паци­ентов с синдромом WAGR риск развития опухоли Вилмса составляет 30-50%.

Синдром Дениса—Драша вызывается миссенс-мутацией в гене WTl, эти мутации почти неизменно возникают в экзонах 8 и 9 этого гена. Для синдро­ма характерны прогрессирующая нефропатия, псевдогермофродитизм, не- фро- и гонадобластомы.

Синдром Фразье вызывается мутацией сайта сплайсинга в интроне 9 гена WTl. У больных с этим синдромом обнаруживают генитоуринарные анома­лии (дисгенезию гонад, женский фенотип, мужской кариотип), часто гонадо­бластомы, реже нефробластомы.

Другие наследственные синдромы с меньшей частотой ассоциируются с опухолью Вилмса. У детей с синдромом Беквита—Видеманна опухоль Вилмса встречается в 5-10% случаев. При этом синдроме обнаруживается пре- и по­стнатальная макросомия, макроглоссия, висцеромегалия, омфалоцеле, не­онатальная гипогликемия, часто встречается гемигипертрофия. Генетиче­ский механизм возникновения этого синдрома связывают с генетическими и эпигенетическими мутациями локуса хромосомы 1 lpl5.5, где локализова­ны несколько генов LlTl (KvLQT), IGF2, H19 и др., подверженных импринтин­гу. Предполагается, что в этом регионе может находиться второй ген-супрес­сор опухоли WT2. Описано около 20 генетических синдромов, компонентом

которых могут быть опухоль Вилмса и другие эмбриональные детские опухо­ли, включая синдром идиопатической гемигипертрофии, синдром Симпсо­на— Голаби—Бемеля, синдром Ли-Фраумени и др.

Диагностика. Медико-генетическое консультирование семей, имеющих детей больных нефробластомой, направлено на выявление наследственных форм этого заболевания или идентификацию синдромов, компонентом ко­торых она может быть, и формирование «групп риска». Идентификацию на­следственных вариантов существенно затрудняет тот факт, что большинство герминальных мутаций при этом заболевании возникает de novo.Клинически предположить наследственный характер опухоли позволяют ранний возраст манифестации заболевания, билатеральное поражение, наличие еще одного члена семьи с нефробластомой, синдромы и врожденные пороки развития, ассоциированные с опухолью. Цитогенетические методы позволяют выявить хромосомную патологию у 4,5 % больных и рекомендуются к проведению у всех детей с билатеральной формой опухоли Вилмса.

Профилактика. Пациенты с идентифицированным генетическим синдро­мом, компонентом которого может быть опухоль Вилмса или другие эмбрио­нальные опухоли, включаются в «группу риска» с целью ранней диагностики злокачественных новообразований, своевременного лечения, а при необхо­димости пренатальной и преимплантационной диагностики. Мониторинг детей из «группы риска» по опухоли Вилмса обычно включает ультразвуко­вое и биохимическое обследование 2 раза в год и проводится до восьмилет­него возраста.

Медуллярный рак щитовидной железы. Наследственный медулляр­ный РЩЖ составляет около 30% всех случаев этого рака и является компо­нентом множественных эндокринных неоплазий 2-го типа (МЭН2). На осно­ве сочетания клинических признаков МЭН2 были распределены на три типа: МЭН2А, МЭН2Б и семейный медуллярный РЩЖ. Синдромы МЭН2 встреча­ются нечасто, однако их изучение является важным для понимания канце­рогенеза медуллярного РЩЖ, ранней диагностики этого заболевания, ин­дивидуального подхода к его лечению, профилактики и для генетического консультирования.

Этиология. Мутации в гене RET являются этиологическим фактором на­следственных вариантов МЭН2. Ген RET (RE-arranged during Transfection) об­наружен в центромерном районе хромосомы IOql 1.2 в 1987 г. Он состоит из 21 экзона и кодирует тирозинкиназы рецепторного типа (полипептиды, со­стоящие из 1072-1114 аминокислот), которые участвуют в контроле пролифе­рации, миграции и/или дифференцировке клеток разных органов, включая клетки неврального гребня. Молекула RET-белка состоит из экстраклеточ- ной части с лиганд-связывающим доменом, трансмембранного и цитоплаз­матического доменов с тирозинкиназной активностью. Экстраклеточный до­мен RET-белка содержит цистеин-обогащенную область в непосредственной близости от трансмембранного домена. Ген RET экспрессируется в нормаль­ных и опухолевых тканях нейроэндокринной дифференцировки, таких как

С-клетки щитовидной железы, предшественниках медуллярного РЩЖ и моз­говом слое надпочечников. Продукты гена RET обладают конститутивной ти­розинкиназной активностью и повышенной способностью к фосфорилиро­ванию. Мутации превращают нормальный протоонкоген RET в доминантный трансформирующий онкоген, и в отличие от генов-супрессоров для разви­тия рака достаточно мутации в одном аллеле (гетерозиготной мутации) это­го протоонкогена.

Характеристика заболевания. МЭН2 являются синдромами с аутосомно­доминантным типом наследования и имеют высокую пенетрантность раз­вития медуллярного РЩЖ. Классический синдром МЭН2А (или синдром Сиппла) ассоциируется с мультифокальным медуллярным РЩЖ, опухолью мозгового вещества надпочечников (феохромоцитомой), которая встреча­ется у 10-60% больных. В половине случаев поражаются оба надпочечни­ка, реже наблюдается вненадпочечниковая локализация феохромоцитомы, чаще всего является доброкачественной. Гиперплазия паращитовидных же­лез или одиночная аденома при этом синдроме диагностируется в 10-20% случаев заболевания. Медуллярный рак при МЭН2А чаще всего манифести­рует первым и развивается между 5-25 годами. Этот синдром изредка сочета­ется с болезнью Гиршпрунга и кожным амилоидозом. Наиболее частые мута­ции, приводящие к развитию МЭН2А, представляют собой замену цистеина на другую аминокислоту в одном из кодонов: 609,611,618,620 (экзон 10) и 634 (экзон 11) в экстраклеточном домене протоонкогена RET, которые идентифи­цированы более чем у 98 % семей с этим синдромом.

Синдром МЭН2Б (или синдром неврином слизистых оболочек) являет­ся наиболее агрессивной формой и составляет 2-10% от всех случаев МЭН2. Симптомы те же, что и для МЭН2А, но отсутствует гиперплазия паращито­видных желез, и медуллярный РЩЖ течет более агрессивно. Этот синдром включает пороки развития скелета, невриномы конъюнктивы, слизистых оболочек губ и щек, ганглионейроматоз пищеварительного и урогенитально­го трактов. Такие признаки, как долихосигма, марфаноподобное телосложе­ние и невриномы при МЭН2Б встречаются уже в первый год жизни больно­го. Большинство герминальных мутаций при синдроме МЭН2Б возникает de novo.Точковая мутация в кодоне 918 (экзон 16) обнаружена более чем в 95 % се­мей с МЭН2Б. Эта мутация (ATG >ACG) приводит к замене метионина на тре­онин в цитоплазматическом тирозинкиназном домене RET-белка. Другие бо­лее редкие мутации, приводящие к изменению структуры внутриклеточного домена гена RET, локализованы в кодоне 883 (экзон 15).

При семейном медуллярном РЩЖ единственным проявлением заболе­вания служит медуллярный РЩЖ, как правило, двусторонний и имеющий мультицентрический характер роста. Пролиферация С-клеток щитовидной железы в рамках этого синдрома расценивается как изменение, предшеству­ющее развитию медуллярного РЩЖ. Диагноз семейного медуллярного РЩЖ включает наличие четырех и более членов одной семьи с медуллярным РЩЖ без поражения других эндокринных органов, с разным возрастом манифе­

стации заболевания. Семейный медуллярный РЩЖ составляет 35 -40% всех случаев МЭН2, и медуллярный РЩЖ при этом синдроме имеет более благо­приятное течение. Герминальные мутации при семейном медуллярном РЩЖ распределены по всей длине гена и аккумулируются в кодонах 768, 790, 791 (экзон 13) и 804, 844 (экзон 14). Еще в половине случаев семейного медулляр­ного РЩЖ мутации локализуются в одном из кодонов экзонов 10 (кодон 618 и 620) и 15 (кодон 891), кодирующих структуру внутриклеточного домена ре­цептора тирозинкиназы.

Диагностика. Медико-генетическое консультирование с применением мо­лекулярного тестирования гена RET необходимо проводить всем пациентам с выявленным медуллярным РЩЖ и невриномами слизистых оболочек для своевременной диагностики наследственной предрасположенности к МЭН2. ДНК-диагностику следует начинать с пораженного члена семьи, в случае выяв­ления специфической мутации тестированию подвергаются все члены семьи. Выявление бессимптомных носителей RET-мутаций среди родственников яв­ляется основой для формирования «групп риска» с целью выявления потен­циальных больных до появления у них клинических и биохимических при­знаков развития медуллярного РЩЖ, а также с целью диагностики симптомов феохромоцитомы и гиперплазии паращитовидных желез. Определение уров­ня кальцитонина является чувствительным методом диагностики патологии С-клеток и при обследовании лиц, отобранных при генетическом скрининге, оказывается положительным в 20% случаев в возрасте 10 лет и в 50% случаев с 13 лет. Пациенты с выявленной мутацией в гене RET должны быть информи­рованы о заболевании, методах лечения, возможностях дородовой диагности­ки. Важной особенностью синдромов МЭН2 является существование опреде­ленной зависимости фенотипа от генотипа, что отражается в агрессивности течения медуллярного РЩЖ, возраста его манифестации, наличии других эн­докринных опухолей. Наличие генотип-фенотип корреляции стало основой для распределения типов мутации на три уровня риска и позволило составить кодон-специфический прогноз ведения пациентов. Пациенты с уровнем ри­ска 1 (мутации в кодонах 609, 768, 790,791,804 и 891) имеют высокий риск раз­вития медуллярного РЩЖ. Пациенты с уровнем риска 2 (мутации в кодонах 611, 618, 620 и 634) имеют очень высокий риск, и пациенты с уровнем риска 3 (мутации в кодонах 883 и 918) имеют самый высокий риск, как для раннего развития, так и для метастазирования медуллярного РЩЖ.

Профилактика. Методом профилактики медуллярного РЩЖ является ти­реоидэктомия. Кодон-специфический прогноз позволяет давать рекомен­дации в отношении возраста профилактической тиреоидэктомии носите­лям патологической мутации. У пациентов с очень высоким уровнем риска (уровень 2) тиреоидэктомию рекомендуется проводить в возрасте до 5 лет, а для пациентов с самым высоким уровнем риска (уровень 3) тиреоидэкто­мию рекомендуется проводить как можно раньше (предпочтительно в пер­вый год после рождения). Для пациентов с уровнем риска 1 для возраста про­филактической хирургии имеются разные рекомендации: возраст до 5 лет, до

10 лет и проведение тиреоидэктомии на основании патологических резуль­татов биохимического исследования уровня кальцитонина, который прово­дится ежегодно, начиная с 6-летнего возраста. На момент первого выявления патологических результатов пентагастринового теста уже обнаруживаются микроскопические очаги медуллярного РЩЖ примерно у половины детей. Согласно типу наследования синдромов МЭН2 вероятность развития анало­гичного заболевания у потомков больных составляет 50%. Выявленная мута­ция в гене RET открывает возможность пренатальной диагностики носитель­ства этой мутации у плода на ранних сроках беременности в семьях с МЭН2, что позволяет родителям планировать деторождение. В случае продолжения беременности и рождения ребенка с герминальной мутацией он включается в «группу риска» и при подтверждении диагноза разрабатывается тактика его ведения в соответствии с типом выявленной герминальной мутации.