В 1974 году ВанденБерге впервые сообщил о пяти случаях 5q-синдрома. Клинические признаки включают макроцитарную анемию, нормальные или повышенные тромбоциты и плохо лобулированные мегакариоциты. 5q-синдром имеет низкую частоту трансформации в острый миелоидный лейкоз — менее 10%. Классификация опухолей гемолимфатической системы Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) (2001, 2008) классифицировала 5q-синдром как отдельный тип миелодиспластического синдрома (МДС). 5q-синдром имеет менее 5% миелоидных примитивных клеток и связан исключительно с 5q-хромосомными аномалиями[i] и в последние годы с хорошим успехом лечится ралидомидом. Рассматриваются патогенез и ход лечения этого заболевания.
1. Патогенез.
Синдром 5q- — это заболевание стволовых гемопоэтических клеток, при котором более 90% стволовых гемопоэтических клеток происходят из злокачественных клонов. Исследования показали, что пациенты с 5q-синдромом также имеют 5q-хромосомные аномалии в B-клетках и NK-клетках[ii]. Их костный мозг обычно пролиферативно активен или заметно активен. Распространение злокачественных клонов нарушает развитие эритроцитов и в конечном итоге приводит к анемии.
Общая делеционная область (CDR) синдрома 5q содержит 40 генов, экспрессируемых в гемопоэтических стволовых прогениторных клетках. Многочисленные исследования показали, что эти гены минимально экспрессируются, но все результаты секвенирования подтверждают, что ни один из этих генов не мутировал [iii]-[iv]. Это позволяет предположить, что гемиплоидная недостаточность (потеря функции одного аллеля) может быть основной причиной патогенеза 5q-синдрома.
1.1 Нарушение эритропоэза вследствие недостаточности гемиплоидного гена рибосомального гена RPS14
В 2008 году Эберт и другие [v] провели серию экспериментов по РНК-интерференции (RNAi) на 40 генах в пределах CDR 5q-32-33. Изучая изменения в костном мозге и периферической крови мышей с различными RNAi, было обнаружено, что сниженная экспрессия RPS14 приводила к плохому развитию эритроидной линии и повышенному апоптозу эритроидных клеток. Повышенная экспрессия RPS14 у пациентов с 5q-синдромом значительно улучшала эритропоэз.
RPS14 является одним из строительных блоков рибосомальной субъединицы 40S и содержит 151 аминокислоту (5,9 Кб). Недостаточность гемиплоидии RPS14 приводит к аномальной регуляции генов, связанных с рибосомой и трансляцией[vi]. Мутации в других генах рибосомальных белков, таких как RPS19 и RPS24, могут привести к синдромам врожденной недостаточности костного мозга, таким как анемия Даймонда-Блэкфана. Эти синдромы врожденной недостаточности костного мозга имеют сходные гистологические и клинические особенности с МДС. На животных моделях было продемонстрировано, что дефекты в рибосомальном гене приводят к неэффективному гемопоэзу и предрасположенности к опухолям красной линии. В настоящее время считается, что гемиплоидная недостаточность рибосомного гена приводит к неадекватному образованию рибосомных субъединиц, что приводит к изменению генов трансляции и активации белков, связанных с дифференцировкой и апоптозом[vii].
Oliva et al.[viii] динамически отслеживали уровень экспрессии RPS14 у 17 пациентов с низким и промежуточным риском развития 1MDS с делецией хромосомы 5q. До лечения ралидомидом экспрессия RPS14 была значительно снижена у 14 пациентов по сравнению с нормальным контролем. После 14 недель лечения ралидомидом гемоглобин повысился в среднем на 27 г/л, а уровень экспрессии RPS14 увеличился в среднем примерно в 205 раз. Полученные данные позволяют предположить, что недостаточность гемиплоидии RPS14 связана с развитием 5q-синдрома.
1.2. p53-опосредованный апоптоз участвует в патогенезе 5q-синдрома
p53 — ключевой транскрипционный фактор, регулирующий рост и апоптоз клеток. В нормальных условиях уровень экспрессии р53 низок. При возникновении различных клеточных стрессов p53 быстро активируется. Недостаточная функция гемиплоида RPS14 приводит к аномальному синтезу рибосомного белка, что нарушает биосинтез рибосом, приводя к клеточному стрессу. barlow et al[ix] недавно сконструировали мышиную модель 5q-синдрома. Гены, входящие в человеческий регион 5q-CDR, расположены у мыши на хромосомах 11 и 18, соответственно. С помощью генной инженерии были удалены области, в которых расположены различные целевые гены. Только удаление фрагмента Cd74CNid67 (содержащего ген RPS14) привело к появлению у мышей значительных гематологических аномалий, таких как макроцитарная анемия и нарушение выработки гемопоэтических стволовых клеток-предшественников. У этих мышей был повышенный уровень апоптоза в клетках костного мозга и повышенная экспрессия р53. Напротив, у мышей с полным нокаутом р53 и последующим удалением фрагмента гена RPS14 гемопоэтические стволовые клетки были в норме, и эритропоэз протекал нормально. Таким образом, p53-опосредованный апоптоз может быть важным механизмом RPS14-опосредованной анемии.
Все экспериментальные образцы мышей с делецией Барлоу не показали повышенного содержания тромбоцитов. В отличие от этого, повышение тромбоцитов является одним из основных клинических проявлений на ранних стадиях 5q-синдрома. Способствуют ли эти делеции пролиферации злокачественных клонов, еще предстоит выяснить.
Pellagatti et al. показали, что у пациентов с синдромом 5q- присутствует активация р53 и ап-регуляция пути р53, и что недостаточность гемиплоидии RPS14 может быть ответственна за активацию р53. 10 генов пути р53 были значительно аномально экспрессированы в CD34+ клетках, полученных от пациентов с синдромом 5q-. Эти гены включали FAS, CD82, WIG1, CASP3, SESN3, TNFRSF10B, BAX, DDB2, BID и MDM4, все из которых были значительно повышены, за исключением ингибирующего регулятора р53 MDM4, экспрессия которого была снижена. Большинство из этих генов были мишенями p53. Иммуногистохимия биоптатов костного мозга показала повышенную экспрессию р53 у пациентов с 5q-синдромом, в то время как нормальный костный мозг был в основном неактивен[x].
1.3. Делеция микро-РНК приводит к пролиферации тромбоцитов и клональной пролиферации.
Изучая микро-РНК в области CDR при синдроме 5q-, Starczynowski и др. обнаружили, что делеция miR-145 и miR-146a является важным фактором в патогенезе синдрома 5q-. miR-145 и miR-146a обильно экспрессируются в клетках костного мозга CD34+, но значительно снижены в клетках костного мозга при синдроме 5q-. Нокдаун этих двух микро-РНК у мышей привел к развитию клинических признаков, характерных для 5q-синдрома: слабо лобулированные мегакариоциты и повышенное содержание тромбоцитов в периферической крови. Два гена сигнального пути Toll-подобных рецепторов, TIRAP (miR-145) и TRAF6 (miR-146a), были идентифицированы как ключевые гены-мишени, способствующие развитию заболевания. TIRAP взаимодействует с TRAF6 для активации ядерного фактора k-B (NFkB). Сверхэкспрессия TRAF6 у мышей предрасполагает к поражению костного мозга или АМЛ [xi].
1.4 Другие генные нарушения гемиплоидии CDR могут быть важным кофактором в патогенезе 5q-синдрома
Хотя снижение экспрессии RPS14, miR-145 и miR-145a может способствовать появлению многих ключевых клинических признаков синдрома 5q-, нет уверенности в том, что этих изменений достаточно для развития синдрома 5q-. Недостаточная гемиплоидная функция других генов CDR 5q-синдрома также может иметь значение в развитии заболевания, например, SPARC, гена-кандидата в опухолевые супрессоры, который регулирует адгезию клеток и окружающей стромы, индуцирует апоптоз и ингибирует ангиогенез. В настоящее время считается, что гемопоэтические стволовые клетки, экспрессирующие пониженное количество SPARC, с большей вероятностью прилипают к своим опорным нишам, что приводит к клональному доминированию. Экспрессия SPARC была значительно повышена в эритроидных примитивных клетках 5q-синдрома, леченных ралидомидом, что устраняло клональное преимущество. Поскольку у мышей с дефицитом SPARC отсутствуют клинические гематологические признаки, характерные для 5q-синдрома, SPARC не является ключевым геном, ответственным за фенотип 5q-синдрома, но потенциально является важным кофактором[xii].
CDR-область хромосомы 5q размером 1,5 Мбп содержит ряд генов, связанных с высоким риском МДС и АМЛ, таких как EGR1 и CTNNA1. именно эта область отсутствует в типичном 5q-синдроме. egr1 является важным регулятором сайленсинга стволовых клеток. при гемиплоидии гена egr1 вероятность развития миелоидных опухолей после воздействия токсических веществ у мышей выше[xiii]. CTNNA1 является геном-супрессором опухолей, и снижение его экспрессии увеличивает вероятность лейкемической трансформации.
1.45q-Клетки-предшественники красной линии имеют сниженную пролиферативную способность и примерно нормальную дифференцировку
Гардарет[xiv] изучал пролиферацию и дифференцировку эритроидных клеток с 5q-синдромом. Результаты показали, что пролиферация эритроидных клеток с 5q-синдромом была значительно ниже нормы, а дифференцировка была приблизительно нормальной. Анализ пролиферации одной CD34+ прогениторной клетки в течение 18 дней показал, что CD34+ прогениторы, полученные при 5q-синдроме, были значительно менее способны производить эритроциты, чем нормальные CD34+ клетки, составляя в среднем только 1/88 часть от нормы. Клетки культуры 5q-клеток имели значительный дефект в RPS14, особенно в течение первых 11 дней культуры. Этот дефект был четко связан со снижением пролиферации. Исследование подтверждает, что 5q-синдром может быть в первую очередь результатом нарушения пролиферации эритроцитов, а не нарушения дифференцировки, и что RPS14 может вносить основной вклад в это изменение.
1.55q-синдром стромальные изменения костного мозга
Ximeri et al[xv] продемонстрировали изменения в строме костного мозга пациентов с 5q-синдромом. У пациентов с 5q-синдромом наблюдался слой стромальных клеток костного мозга, который после облучения не мог поддерживать рост стволовых прогениторных клеток CD34+ нормального происхождения. Однако после полной ремиссии при лечении ралидомидом стромальные клетки костного мозга пациентов с 5q-синдромом были способны поддерживать рост стволовых прогениторных клеток CD34+ нормального происхождения. Способность их стромальных клеток костного мозга поддерживать рост нормальных стволовых прогениторных клеток была значительно увеличена до уровня нормальной поддержки стромы костного мозга. Уровень цитокинов костного мозга также значительно изменился после применения ралидомида, с заметным повышением уровня фактора 1 (SDF-1) и молекулы межклеточной адгезии 1 (ICAM-1). SDF-1 связывается с CXCR4 на гемопоэтических стволовых клетках и является важным регулятором хоминга стволовых клеток. После лечения талидомидом измененная строма костного мозга может быть нормализована за счет уменьшения количества злокачественных клонов.
2. 5q-синдром и ралидомид.
2.1 Клиническая эффективность релидомида
2.1.1 Лечение 5q-синдрома ралидомидом позволяет достичь цитогенетической ремиссии List et al[xvi]-[xvii] добились хороших результатов при применении иммуносупрессивного препарата ралидомида для лечения 5q-синдрома. Клиническое исследование II фазы (MDS003) включало 148 трансфузионно-зависимых пациентов с 5q-синдромом и МДС низкого или промежуточного риска1 (IPSS). Среднее время наступления эффекта составило 4,6 недели. 112 пациентов (67%) прекратили переливание крови, а из 85 пациентов с цитогенетической эффективностью 38 (45%) достигли полной цитогенетической ремиссии. Основными проявлениями токсичности были тяжелая нейтропения и тромбоцитопения. Вероятность возникновения составила 55 и 44%, соответственно, что потребовало прекращения лечения и поддерживающей терапии гранулоцитарным колониестимулирующим фактором. Медиана продолжительности лечения составила 2 года. У некоторых пациентов ремиссия длится дольше. Однако даже у этих пациентов, находящихся в полной ремиссии, наличие 5q-клеток все еще можно было обнаружить с помощью более чувствительных анализов.
2.1.2 Некоторая эффективность ралидомида в лечении пациентов с низким и промежуточным риском-1MDS без 5q-синдрома Клиническое исследование II фазы ралидомида в лечении трансфузионно-зависимых пациентов с низким и промежуточным риском-1MDS без 5q-синдрома показало, что ралидомид также эффективен у трансфузионно-зависимых пациентов с низким и промежуточным риском-1MDS без 5q-синдрома. Всего в исследование было включено 214 случаев, и 56 (26%) пациентов были отменены от переливания крови. Среднее время до начала действия составило 4,8 недели. Средняя продолжительность сохранения эффективности составила 41 неделю. Кроме того, у 37 пациентов на 50% и более сократилось количество переливаний крови. В целом, эффективность составила 43%. Основными проявлениями токсичности были нейтропения (30%) и тромбоцитопения (25%)[xviii].
2.1.3 Ралидомид эффективен при лечении МДС промежуточного риска-2 и высокого риска только с аномалиями 5q-хромосомы
Из 47 пациентов 60% относились к группе высокого риска и 40% — к группе промежуточного риска-2. 13 пациентов (27%) были гематологически эффективны, причем 7 пациентов находились в полной гематологической ремиссии, 4 пациента — в полной цитогенетической ремиссии и 3 пациента — в частичной цитогенетической ремиссии. Подавляющее большинство пациентов, достигших эффективности, были гематологически полноценными. Подавляющее большинство пациентов, добившихся успеха, были с простыми аномалиями 5q. Из 11 пациентов с дополнительной хромосомной аномалией только один оказался эффективным. Ни один из 27 пациентов с двумя или более другими хромосомными аномалиями не был эффективен. Это говорит о том, что только пациенты с промежуточным риском-2 и высоким риском, имеющие только аномалию 5q-хромосомы, эффективно лечились ралидомидом[xix].
2.1.4 Эффективность лечения релидомидом может коррелировать со степенью нейтропении и тромбоцитопении
Sekeres et al[xx] проанализировали данные двух клинических исследований II фазы ралидомида (MDS003 и MDS002), показавшие, что тромбоцитопения и нейтропения у пациентов с 5q-синдромом могут быть связаны с отказом от переливания крови. Семьдесят процентов пациентов с 5q-синдромом, у которых тромбоциты были снижены на 50% и более, отказались от переливания крови, в то время как только 42% пациентов с 5q-синдромом, у которых тромбоциты не были снижены или были снижены менее чем на 50%, отказались от переливания крови. Среди пациентов с 5q-синдромом с нормальными базальными нейтрофилами 82% пациентов с падением нейтрофилов более чем на 75% отказались от переливания крови, в то время как только 51% пациентов с отсутствием снижения нейтрофилов или снижением менее чем на 75% отказались от переливания крови. У пациентов с не-5q-синдромом не было обнаружено связи между тромбоцитопенией и нейтропенией и отказом от переливания крови.
2.1.5 Рецидив 5q-синдрома после ремиссии после лечения релидомидом связан с распространением в организме остаточных лекарственно-устойчивых злокачественных клональных стволовых клеток Tehranchi et al [xxi] исследовали изменения в злокачественных клонах во время лечения релидомидом у семи пациентов с 5q-синдромом. Они обнаружили, что костный мозг пациентов с 5q-синдромом до лечения в подавляющем большинстве случаев содержал 5q-злокачественные клоны, как в CD34+CD38-CD90+ гематопоэтических стволовых клетках, так и в CD34+CD38+ гематопоэтических прогениторных клетках. Ралидомид в основном действует на CD34+CD38+ 5q-гематопоэтические клетки-предшественники, тогда как большинство CD34+CD38-/lowCD90+ 5q-гематопоэтических стволовых клеток злокачественного клона находятся в фазе покоя, и ралидомид не может эффективно уничтожить этот злокачественный клон гематопоэтических стволовых клеток. И эта фракция клеток является источником возможного рецидива у пациентов с 5q-синдромом.
2.2 Механизм действия ралидомида
Механизм действия ралидомида сложен, и точный механизм его действия при лечении 5q-синдрома остается неясным. Его эффекты включают ингибирование фактора некроза опухоли а, интерлейкина-6 и IL-12, индукцию каспазы-8-опосредованного апоптоза, ингибирование клеточной адгезии и ангиогенеза, стимуляцию пролиферации Т- и NK-клеток через индукцию интерлейкина-2 и интерферонаг, а также ингибирование фосфорилирования Akt. Он также может подавлять пролиферацию злокачественных клональных клеток и способствовать их апоптозу[xxii]-[xxiii].
Wei et al[xxiv] показали, что ралидомид ингибирует две фосфатазы, регулирующие клеточный цикл: Cdc25c и PP2Aca. Гены, кодирующие обе фосфатазы, расположены в 5q, и у большинства пациентов с 5q-синдромом отсутствуют оба гена. Исследования показали, что 5q-клетки более чувствительны к ралидомиду и что гемиплоидия Cdc25c и PP2Aca может быть ответственна за повышенную чувствительность.
Гемиплоидия гена SPARC является основной причиной распространения клонов MDS. Талидомид восстановил нормальный уровень экспрессии SPARC в прогениторных клетках 5q-ствола. Это снижает способность злокачественных клонов прилипать к строме и устраняет их клональное преимущество. Также возможно, что эффект ралидомида на NK-клетки и клеточный матрикс является механизмом действия [xxv].
2.3 Проблемы с лечением релидомидом
Хотя FDA США одобрило маркетинг MDS003 в 2005 году на основании данных высокоэффективного испытания MDS003 ралидомида для лечения 5q-синдрома, европейская EMEA еще не одобрила препарат для маркетинга в Европе из-за опасений по поводу безопасности его применения.
Долгосрочное наблюдение за MDS003 показало, что цитогенетическая ремиссия значительно связана с прогрессированием АМЛ. У пациентов с частичной и полной цитогенетической ремиссией вероятность трансформации АМЛ составляла 15%, тогда как у пациентов в группе без цитогенетической ремиссии частота трансформации АМЛ составляла 67%. Предыдущие данные показали, что у пациентов с 5q-синдромом, которые не получали лечение релидомидом, вероятность перехода в АМЛ составляла всего 10%. Учитывая сложность случаев, включенных в группу, получавшую лечение ралидомидом, таких как некоторые не первичные пациенты, некоторые с хромосомными аномалиями, отличными от 5q-, и некоторые пациенты с немного более высоким уровнем примитивных клеток, нельзя просто сделать вывод о том, что ралидомид действительно увеличивает вероятность преобразования АМЛ.
Gohring et al[xxvi] провели углубленный анализ 42 немецких случаев из исследования MDS003. 19 из 42 пациентов соответствовали диагностическим критериям синдрома 5q-. 15 из 42 пациентов (36%) перешли в АМЛ. 7 из 19 пациентов (37%), которые соответствовали критериям синдрома 5q-, перешли в АМЛ. У 17 из 42 пациентов развились хромосомные изменения, отличные от 5q-. хромосомные изменения, отличные от 5q-, произошли у 17 из 42 пациентов, 11 из которых имели сложные кариотипы. Такой высокий показатель конверсии АМЛ значительно превышает предыдущие данные.
Прогноз классического синдрома 5q- неоднороден. j?dersten et al[xxvii] сообщили о случае синдрома 5q-, при котором у пациента с синдромом 5q- было обнаружено небольшое количество мутантных клеток p53 до назначения ралидомида. Хотя у этого пациента после применения ралидомида произошла полная нормализация эритроцитов и была достигнута частичная цитогенетическая ремиссия, мутантный клон р53 прогрессивно повышался во время лечения ралидомидом и в конечном итоге прогрессировал до АМЛ.
Tehranchi et al21 обнаружили у семи пациентов с 5q-синдромом, получавших ралидомид, при длительном наблюдении, что хотя все пациенты были лишены переливания крови и находились в частичной или полной цитогенетической ремиссии, у всех пациентов развилась устойчивость к препарату примерно через 2 года, и у всех пациентов развилась новая клональная эволюция. В четырех случаях наблюдалось значительное увеличение количества первичных клеток, три из которых прогрессировали до MDS-RAEB-2, а один — до AML.
Результаты текущего исследования трансформации АМЛ при лечении ралидомидом помогут объяснить, действительно ли ралидомид улучшает показатели трансформации АМЛ или это просто вопрос отбора пациентов.
В заключение следует отметить, что гемиплоидная недостаточность RPS14, miR-145 и miR146a является важным звеном в патогенезе 5q-синдрома. Стрессовое состояние, возникающее в результате гемиплоидной недостаточности этих ключевых генов, запускает р53-опосредованный апоптотический путь, что приводит к усилению апоптоза в миелоидных предшественниках. Углубленное изучение патогенеза 5q- может способствовать разработке новых целевых методов лечения. Хотя эффективность ралидомида в лечении синдрома 5q- была хорошо установлена, его безопасности также следует уделить должное внимание.