HER2: od poznania mechanizmów działania do zastosowania w diagnostyce i terapii raka piersi

Prof. Włodzimierz T.Olszewski, dr Maria Maksymowicz
Zakład Patologii, Centrum Onkologii

1. Wstęp czyli co to jest kancerogeneza?

Organizm każdego z nas zbudowany jest z około 30 bilionów różnorodnych komórek. Komórki te tworzą różne tkanki budujące poszczególne narządy składające się na nasz organizm. Całość spełnia bardzo złożone funkcje i współdziała ze sobą w niezwykły sposób. Dzieje się tak dzięki istnieniu wielu bardzo złożonych mechanizmów, które kontrolują właściwe funkcjonowanie każdego, nawet najdrobniejszego elementu tego wspaniałego i wciąż nie do końca poznanego systemu jakim jest żywy organizm. Nie trudno sobie wyobrazić, że w tak skomplikowanym systemie i przy tak wielkiej ilości zachodzących równocześnie różnych reakcji fizjologicznych, biochemicznych, molekularnych - mogą zdarzać się pomyłki. Co więcej - nasz organizm jest stale narażony na niepożądane bodźce zewnętrzne. W otaczającym nas środowisku znajduje się wiele szkodliwych czynników wywołujących zaburzenia w normalnym funkcjonowaniu tych mechanizmów. Są to tak zwane czynniki rakotwórcze (do których zaliczamy czynniki chemiczne, fizyczne i niektóre wirusy), których działanie może zapoczątkować procesy kancerogenezy czyli procesy prowadzące do powstania nowotworu.

Większość komórek naszego organizmu posiada jądra komórkowe, a w nich znajduje się materiał genetyczny (DNA) będący swoistym zapisem biologicznym wszystkich funkcji życiowych każdej komórki. Jednostki informacyjne składające się na ten zapis nazywamy genami. Podczas kolejnych podziałów komórkowych może nastąpić błąd w obrębie genu, zwany mutacją genetyczną. Większość takich zmian, czy uszkodzeń w materiale genetycznym prowadzi do śmierci komórki. Nieliczne mogą zmienić spokojną, podporządkowaną prawom natury komórkę we wroga własnego organizmu. Dziś wiemy, że w naszym organizmie stale toczy się walka z nowo powstającymi komórkami nowotworowymi. Istniejące w organizmie mechanizmy odpornościowe zdolne są do rozpoznawania i niszczenia takich pojedynczych komórek. Niekiedy jednak, gdy mechanizmy obronne organizmu zawodzą, a mutacja dotyczy któregoś z genów związanych z kontrolą rozmnażania się komórek, dochodzi do tak zwanej transformacji nowotworowej.

Kancerogeneza, czyli proces powstawania nowotworu zachodzi wieloetapowo. Pierwszym etapem jest wspomniana wyżej mutacja - zmiana dająca początek rozwijającemu się nowotworowi. Niektóre typy zaburzeń genetycznych są przekazywane komórkom potomnym zmutowanej komórki w obrębie danego narządu i mogą prowadzić do powstania nowotworu, na przykład raka piersi. Dochodzi wówczas do niekontrolowanych podziałów takiej zmutowanej komórki, w trakcie których następują dalsze, akumulujące się zmiany w DNA. Skutkiem namnażania się i wzrostu komórek jest powstanie guza nowotworowego. Komórki guza z czasem rozprzestrzeniają się, czyli mówiąc fachowo - naciekają okoliczne narządy uszkadzając je. Przedostają się też do naczyń krwionośnych lub limfatycznych i tą drogą wędrują do innych narządów dając w końcu odległe przerzuty.

Z uwagi na właściwości biologiczne nowotwory możemy podzielić na dwa zasadnicze rodzaje: nowotwory łagodne i nowotwory złośliwe. Naciekanie okolicznych tkanek i narządów oraz dawanie przerzutów - to cechy nowotworów złośliwych.

Poznanie mechanizmów kancerogenezy umożliwia nam zrozumienie w jaki sposób powstają nowotwory. Co więcej - wiedza ta w praktyce ma istotne znaczenie: umożliwia znalezienie metod blokowania tych mechanizmów i przerwania łańcucha zachodzących niekorzystnych zmian. Można sobie to wyobrazić jako sposób zindywidualizowanego leczenia. Dlatego przy całym zrozumieniu, że każdy nowotwór jest inny, w każdym stwierdza się inne mutacje i każdy wymaga odmiennego leczenia, miliony badaczy na całym świecie zajmują się poszukiwaniem takich metod terapii, które precyzyjnie trafią w samą istotę choroby i umożliwią wybiórcze zlikwidowanie zmiany, bez efektów ubocznych leczenia jakie dają stosowane dotychczas metody.

2. Receptory czyli jak komórka porozumiewa się z otoczeniem

Na powierzchni każdej komórki, zarówno prawidłowej jak i nowotworowej, znajdują się tak zwane receptory - cząsteczki spełniające rolę specjalnych czujników umożliwiających komórce kontaktowanie się z otaczającym środowiskiem oraz reagowanie na odbierane bodźce. Te cząsteczki to powierzchniowe białka, zanurzone jednym końcem wewnątrz komórki, przechodzące poprzez warstwę błony komórkowej i wystające na zewnątrz. Są one odpowiedzialne za przekazywanie do wnętrza komórki różnych sygnałów, przede wszystkim związanych z funkcjonowaniem danej komórki i kontrolą jej wzrostu lub pobudzających ją do podziału - rozmnażania. Sygnały takie otrzymuje komórka od sąsiednich komórek lub od komórek bardzo od siebie oddalonych. Przez krew doprowadzane są do określonych komórek wyposażonych w odpowiednie receptory sygnały hormonalne. W przypadku raka piersi komórki mogą odbierać bodźce w postaci hormonów estrogenowych i progesteronowych, ale tylko wtedy, gdy posiadają na swojej powierzchni receptory dla tych hormonów. Komórka pozbawiona receptora nie rozpoznaje sygnału. Innym rodzajem receptora występującym na normalnych komórkach, ale też spotykanego w nadmiarze w niektórych typach raka piersi jest HER2, zwany inaczej receptorem ludzkiego naskórkowego czynnika wzrostu. Jest to receptor rozpoznający sygnał w postaci czynnika wzrostu pobudzającego komórkę do rozmnażania.

W komórkach nowotworowych system kontroli wzrostu i rozmnażania komórek jest zmieniony. Zaburzenia dotyczą między innymi zwiększonej liczby kopii tego samego genu w jądrze komórki (amplifikacja) oraz zwiększenia liczby cząsteczek receptora na powierzchni komórki (nadekspresja białka). A więc mamy tu do czynienia z mutacją, która powoduje, że powierzchnia komórki jest obładowana cząsteczkami receptora i że każda taka cząsteczka odbiera i przekazuje do wnętrza komórki sygnał o konieczności podziału W efekcie komórka dzieli się w szybkim tempie i przekazuje komórkom potomnym tę samą informację. Następuje szybki przyrost masy guza...

3. HER2 - nowa nadzieja w diagnostyce i leczeniu raka piersi?

Gen HER2 w jądrze komórkowym odpowiedzialny jest za powstawanie cząsteczek białka receptora HER2 na powierzchni komórki. Wykazano zwiększoną ilość tego receptora na powierzchni komórek w około 20% przypadków raka piersi. Raki piersi, w których stwierdzono takie zaburzenia charakteryzują się gorszym rokowaniem, ale też zmienioną wrażliwością na stosowaną chemio- lub hormonoterapię. Czyli - mówiąc mniej fachowo - pacjentka, u której komórki raka piersi wykazują zwiększoną ilość receptora HER2 ma wprawdzie bardziej złośliwą postać nowotworu, ale też zastosowanie odpowiedniego leczenia daje jej większą szansę na to, że leczenie będzie skuteczne.

Szczególne zainteresowanie receptorem HER2 związane jest obecnie z możliwością zastosowania specyficznego leczenia skierowanego przeciwko białkom tego receptora. Wyprodukowano bowiem przeciwciało, które wiąże się z receptorem na powierzchni komórki blokując działanie receptora, a tym samym ograniczając wzrost nowotworu. Po wielu testach i badaniach klinicznych przeciwciało to udało się wprowadzić w postaci leku i zastosować w praktyce. Przeciwciało jest bardzo specyficznym białkiem wiążącym się wybiórczo jedynie z cząsteczką, którą rozpoznaje. Z tej przyczyny stosowanie go jako leku ma sens jedynie w przypadku chorych, u których stwierdza się w komórkach nowotworowych zwiększoną ilość receptora HER2.

Ocena wartości HER2 jako czynnika prognostycznego (czyli umożliwiającego przewidywanie dalszego przebiegu choroby) i predykcyjnego (czyli umożliwiającego przewidywanie odpowiedzi na stosowane leczenie) wymaga właściwego, wiarygodnego sposobu oznaczania tego receptora. Preparaty mikroskopowe wykonane z fragmentów usuniętego guza oceniane są przez patomorfologa, a następnie po rozpoznaniu raka i określeniu jego typu histologicznego wykonuje się dalsze badania. Obecnie w użyciu jest wiele technik diagnostycznych, z których dwie stanowią podstawę w postępowaniu medycznym:

• metoda immunohistochemiczna ocenia nadekspresję , czyli nadprodukcję białka HER2, a więc pośrednio liczbę cząsteczek receptora na powierzchni komórek,
• metoda FISH (fluorescencyjna hybrydyzacja in situ) pozwala na określenie liczby kopii genu odpowiedzialnego za powstanie i działanie receptora wzrostu HER2 (w komórce normalnej są dwie kopie tego genu, w nowotworowej może - choć nie musi - być ich znacznie więcej).

Obie metody wymagają pobrania materiału komórkowego z guza (biopsja operacyjna lub cienkoigłowa) i umieszczenia go na szkiełku mikroskopowym w celu dokonania oceny w mikroskopie świetlnym przez patologa. Metoda immunohistochemiczna może być stosowana w rutynowej pracowni patomorfologicznej i pozwala na stosunkowo szybkie i względnie tanie oznaczenie poziomu białka HER2 na powierzchni komórki. Ponieważ ocena ta polega na subiektywnym określeniu natężenia odczynu barwnego, istnieją trudności w jednoznacznym odgraniczeniu przypadków o średnim nasileniu odczynu barwnego od tych, które klinicznie określane są mianem dodatnich lub ujemnych. W takich granicznych, nie jasnych przypadkach ostateczną decyzję o ocenie aktywności receptora wzrostu HER2 powinno się podejmować po określeniu stanu receptora przy użyciu trudniejszej i droższej, ale bardziej wiarygodnej metody jaką jest technika FISH - oznaczanie liczby kopii genu HER2. Dopiero w oparciu o wynik tych oznaczeń można między innymi kwalifikować pacjentki do leczenia specjalnym przeciwciałem blokującym receptory (trastuzumab).

Poznanie roli receptorów, w tym HER2 w kancerogenezie oraz możliwość ich oceny za pomocą stosunkowo prostych i dostępnych metod budzi nadzieje na przyszłość. Określenie właściwości biologicznych raka piersi z dodatnim HER2 i możliwość zastosowania właściwego, zróżnicowanego leczenia wywołuje uzasadnione zainteresowanie u chorych i u lekarzy. Dotyczy to jednak wybranej grupy pacjentek. Należy bowiem pamiętać, że nie w każdym raku piersi ilość tego receptora jest podwyższona, oraz że nie jest to jedyna mutacja jaka pojawia się w tych nowotworach. Prawdopodobnie wielu mutacji występujących w rakach piersi jeszcze nie odkryto, a te które już są znane nie zawsze powodują jednakowe skutki. Tak więc określenie obecności mutacji w komórkach danego guza jedynie zbliża nas do właściego rokowania o dalszym przebiegu choroby i zwiększa prawdopodobieństwo przewidzenia reakcji danego pacjenta na zastosowane leczenie. Wciąż nie mamy jednak podstaw, żeby z całą, stu-procentową pewnością określać czynniki prognostyczne i predykcyjne.

Prowadzone na całym świecie badania naukowe w zakresie biologii nowotworów dają jednak nadzieję na to, że większe zrozumienie reakcji zachodzących w naszym organizmie na poziomie molekularnym pozwoli skuteczniej zwalczać choroby nowotworowe. Szczegółowa znajomość zaburzeń genetycznych i wynikających z tego odmienności w zachowaniu komórek będzie mogła być podstwą tak zwanego zindywidualizowanego leczenia w odniesieniu do poszczególnych nowotworów.