Особенности ангиогенеза при различных опухолях д м н

Особенности ангиогенеза при различных опухолях д. м. н. Степанова Е. В. Российский онкологический научный центр им. Н. Н. Блохина РАМН

Кровоснабжение (васкуляризация) опухоли «Опухоль – это незаживающая рана» Малые опухоли (1– 2 мм) • аваскулярные • «молчащие» Большие опухоли • васкулярные • метастатический потенциал Ангиогенный «переключатель» Гиперэкспрессия ангиогенных факторов, таких как VEGF Bergers G, et al. Nat Rev Cancer 2002; 3: 401– 10

Краткая схема механизмов опухолевого ангиогенеза Стимуляторы: Опухолевые VEGF, b. FGF и др. клетки Анг-2 Деление, миграция, образование новых сосудов, чувствительность к апоптозу Незрелый, активированный сосуд Дестабилизация сосудов под действием Анг-2 Созревание сосудов при снижении уровня Анг-2 Зрелый, стабильный сосуд TGF- Ang-1

Экспрессия VEGF и его рецепторов при злокачественных новообразованиях Тип опухоли Экспрессия Flt Экспрессия VEGF, % -1, % Flk-1, % Метастатическая меланома кожи 67 44 45 Увеальная меланома 64 86 25 Рак молочной железы 58 36 43 Рак толстой кишки 55 12 57 Рак яичников 63 37 29 Рак почки 60 16 14 Гигантоклеточная опухоль кости 100 64 100 Саркома мягких тканей 37 49 36

Особенности кровоснабжения опухоли Нормальная ткань толстой кишки Рак толстой кишки В опухоли образуется хаотичная кровеносная сеть, сосуды извиты, высокопроницаемы, встречаются геморрагии. Konerding et al. In Molls and Vaupel, eds. Blood Perfusion and Microenvironment of Human Tumors, 2002

Особенности кровеносных сосудов опухоли Электронная микроскопия нормальной микроваскулярной сети: Четкая организация в артериолы, капилляры и венулы Электронная микроскопия опухолевой микроваскулярной сети: Потеря четкой иерархичности сети, артериолы, кипилляры и венулы не определяются

Оценка васкуляризации опухоли – важная биологическая характеристика Рак почки. Окрашивание антителами к CD 34

Оценка васкуляризации опухоли – важная биологическая характеристика • Рост всех злокачественных опухолей является зависимым от количества сосудов • Оценка кровоснабжения опухоли является маркером прогноза течения заболевания, наличия метастазов • Прогностическая значимость показана для опухолей легкого, молочной железы, толстой кишки и других опухолей

Современные возможности клинического изучения ангиогенеза Иммуногистохимческие методы - экспрессия стимуляторов ангиогенеза (VEGF, b. FGF и другие) - экспрессия ингибиторов ангиогеназа (тромбоспондин и другие) - экспрессия других факторов, ассоциированных с ангиогенезом - количество сосудов в опухоли, выявляемых с помощью CD 31, CD 34 и VIII фактора Биохимические методы - содержание стимуляторов неоангиогенеза в крови (VEGF, ангиогенин) - содержание ингибиторов неоангиогенеза (ангиостатин, эндостатин, вазостатин, и др) Иммунологические методы - количество клеток-предшественников эндотелиальных клеток в крови - количество апототических эндотелиальных клеток Генетические методы - полиморфизм генов, участвующих в ангиогенезе - мутации генов, участвующих в ангиогенезе

Высокая максимальная плотность микрососудов (МПС) опухоли – неблагоприятный фактор прогноза при РМЖ 1 Безрецидивная выживаемость Низкая МПС 0, 75 0, 5 Высокая МПС 0, 25 р=0, 02 0 60 120 180 250 (мес) Больные с высокой МПС имеют высокий риск метастазирования (66%), медиана безрецидивной выживаемости 76 мес (95%CI 48 -104 мес). Больные с низкой МПС имеют низкую частоту метастазирования (20%), медиана безрецидивной выживаемости не достигнута.

Гиперэкспрессия VEGF предсказывает прогноз течения плоскоклеточного рака легкого IВ (T 2 N 0 M 0) р 0, 001 Экспрессия VEGF+ сочетается с низкой безрецидивной выживаемостью

Кровоснабжение опухоли: основные механизмы Васкулогенез VEGF/VEGFR 2 Эндотелиальные клетки Интуссусцептивный ангиогенез PDGF-B/Ang Лимфатические клетки Клетки-предшественники ЭК Опухолевые клетки Дедиференцированные опухолевые клетки Лимфоангиогенез VEGF-С/VEGFR 3 Ангиогенез VEGF/VEGFR 2 Васкулогенная мимикрия Ко-опция Tie-2/Ang

Васкулогенная мимикрия – формирование каналов, ограниченных опухолевыми клетками Термин был введен в 1999 году по аналогии с васкуляризацией трофобласта • Основные методы детекции васкулогенной мимикрии в ткани опухоли – PAS окрашивание реактивом Шиффа, – ИГХ окрашивание антителами против коллагена IV, ламинина , 5 цепи ламинина

Различные виды PAS-структур в ткани рака почки (окрашивание реактивом Шиффа, х200) сети паралелльные с пересечением арки Структуры васкулогенной мимикрии в ткани рака почки Гематоксилин и эозин, х400 ИГХ, ламинин, х200 CD 31/CD 34 и PAS структуры, х200 Исследования проведены совместно с Гуторовым С. Л.

Частота встречаемости васкулогенной мимикрии при злокачественных новообразованиях человека Опухоли Частота встречаемости , % Меланома кожи 69 Рак почки 56 Саркомы мягких тканей 37 Рак молочной железы 12 Рак толстой кишки 9 Рак яичников 16 По данным литературы: • Рак простаты • Глиобластома • Глиома • Рак гортани • Остеосаркома • и другие

Среднее количество микрососудов в в областях опухолей без васкулогенной мимикрии значительно больше, чем с мимикрией (р<0, 05) Опухоль Количество микрососудов в областях р ВМ- ВМ+ Рак молочной железы 36+7 23+6 <0, 05 Рак почки 56+11 19+12 <0, 01

Отсутствие ВМ Наличие ВМ Время, месяцы Безрецидивная выживаемость Наличие васкулогенной мимикрии при раке почки коррелирует с укорочением безрецидивной выживаемости Время, месяцы

Поиск веществ, блокирующих васкулогенную мимикрию • Показано, что многие ингибиторы ангиогенеза (эндостатин, ангиостатин, и другие) не блокируют васкулогенную мимикрию • В экспериментах in vivo было показано, что при возникновении резистентности к антиангиогенной терапии в опухоли наблюдается формирование васкулогенной мимикрии Гетеротрансплантат меланомы В 16 -F 10 при лечении ингибитором PKС

Антиангиогенная терапия

Нормальный Опухолевый кровеносный сосуд Особенности опухолевых кровеносных сосудов Нормальные сосуды имеют межэндотелиальные щели размером 6 -7 нм Размер пор между эндотелиальными клетками зависит от типа опухолей и варьирует от 380 до 2000 нм

Опухолевые сосуды являются высокопроницаемыми белкам плазмы могут выходить за пределы сосудов и формировать матрикс, активирующий миграцию эндотелиальных клеток при ангиогенезе 1 увеличивается интерстициальное давление, которые препятствует диффузии больших молекул (н-р, химиопрепаратам или антителам) внутрь опухоли усиливается локальную гипоксию 2 3 Pettersson A, et al. Lab Invest 2000; 80: 99– 115 Netti PA, et al. Proc Natl Acad Sci U S A 1999; 96: 3137– 42 3 Shweiki D, et al. Proc Natl Acad Sci U S A 1995; 92: 768– 72 1 2

«Нормализация» опухолевого кровотока – один из важных механизмов действия антиангиогенной терапии Антиангиогенная терапия Нормальная кровеносная сеть Опухолевый ангиогенез Нормализация кровотока • Снижение гипоксии • Снижение интерстициального давления в опухоли • Повышение доставки химиопрепаратов Неадекватное кровоснабжение

Изменение уровня биологических маркеров через 12 дней после введения Авастина Снижение интенсивности кровотока на 40 -44% Снижение количества микрососудов внутри опухоли в 2 раза Увеличение апоптоза опухолевых клеток в 2 раза Снижение интерстициального давления внутри опухоли в 4 раза

Антиангиогенные препараты в клинической онкологии Название препарата Мишень Бевацизумаб VEGF Афлиберцепт VEGF Сутент (сунитиниб) PDGFRα, β, FGFR 1, 3 VEGFR 1, 2, 3, c-kit, FLT, RET Нилотиниб (тасигна) c-kit, PDGFR, Bcr-Abl Дазатиниб (спрайсел) c-kit, PDGFR Сорафиниб (нексавар) c-kit, FLT-3, VEGFR 1, 2, 3, BRAF, PDGFR-β Разопаниб (вотриент) PDGFRα, β, FGFR 1, 3 VEGFR 1, 2, 3, c-kit Crenolanib PDGFR Olaratumab PDGFR Regorafenib c-kit, VEGFR 2, 3, BRAF Motesanib VEGF, PDGF, c-kit, RET

Механизмы резистентности к антиангиогенной терапии • Низкая чувствительность к стимуляторам и ингибиторам ангиогенеза (полимрфизм генов) • Снижение чувствительности опухолевых клеток к гипоксии • Влияние опухолевого микроокружения • Компенсаторный эффект Поиск маркеров резистентности опухоли к антиангиогенной терапии и новых мишеней является актуальной задачей

Особенности ангиогенеза in vivo

Типы клеток, регулирующие ангиогенез Опухолевые клетки Иммунные клетки Протеазы Опухольактивированные фибробласты VEGFR 2 Перициты Эндотелиальные клетки PDGF PDGRβ

Опухоли, имплантированные мышам, характеризуются слабым развитием стромального компонента внутри опухоли РМЖ-4 T 47 D Рак молочной железы человека Опухоли молочной железы, имплантированные мышам

РТК-9 Рак толстой кишки человека Опухоль толстой кишки, имплантированные мышам

Количество CD 34 -положительных сосудов в опухолях человека Опухоль Рак толстой кишки Рак молочной железы Меланома Клеточная линия Количество сосудов в опухолях, перевитых мышам Среднее количество сосудов в опухолях человека РТК-9 13+5 27+6 Т 47 D РМЖ-4 SKBR-3 13+3 12+4 14+3 28+6 B 16 15+4 26+5

Различия между предклинической и клинической эффективностью антиангиогенных препартов Модели на животных Опухоли человека Подкожные ксенографты, редко используются ортотопически перевитые или спонтанные опухоли Спонтанные Гомогенные условия Гетерогенные условия Размер опухоли Выживаемость Опухолевый рост сравнительно быстрый Опухолевый рост сравнительно медленный Лечение начинается на ранних стадиях Лечения часто начинается на поздних стадиях Супрессия опухолевого роста может быть достигнута монотерапией Монотрепия часто не эффективна