Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe i ich rola w nowotworach urologicznych

Eur Urol 2016 Aug; 70(2): 323-331

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe i ich rola w nowotworach urologicznych Extracellular Vesicles and Their Role in Urologic Malignancies

Junker K¹, Heinzelmann J¹, Beckham C², Ochiya T³, Jenster G<sup>4

1</sup>Clinic of Urology and Pediatric Urology, Saarland University, Homburg, Germany
²Department of Urology, University of Rochester, Rochester, NY, USA
³National Cancer Center Research Institute, Division of Molecular and Cellular Medicine, Tokyo, Japan
⁴Department of Urology, Erasmus MC, Rotterdam, The Netherlands

W ostatniej dekadzie znacznie wzrosła liczba badań nad małymi pęcherzykami otoczonymi błoną komórkową wydzielanymi przez zdrowe i chore komórki organizmu. Komunikacja między komórkami w organizmach wielokomórkowych jest kluczowa dla prawidłowej funkcji, a pozakomórkowe pęcherzyki (extracellular vesicles - EV) odgrywają w tym kluczową rolę. Są one aktywnie wydzielane przez produkujące je komórki (donor cell) specjalnie dla komórek docelowych, przekazując im w tej komunikacji złożoną informację. Ostatnie odkrycia ujawniły ich funkcję oraz rolę jako biomarkerów w chorobach urologicznych. Celem omawianej pracy była odpowiedź na pytanie, czy i jak ta wiedza o pozakomórkowych pęcherzykach wpływa na praktykę kliniczną.
Autorzy przedstawili przegląd obecnie dostępnej literatury, koncentrując się na patogenezie urologicznych nowotworów w kontekście przydatności EV jako biomarkerów. Systematyczny przegląd literatury z lat 2005-2015 przeprowadzono w bazie PubMed, identyfikując oryginalne artykuły, artykuły przeglądowe i redakcyjne dotyczące EV w różnych typach nowotworów urologicznych. Różne rodzaje EV są zaangażowane w przekazywanie informacji między różnymi typami komórek. EV regulują procesy fizjologiczne, jak spermatogeneza czy funkcje nerek, ale też procesy chorobowe, w tym nowotwory pęcherza moczowego, nerki i stercza. Zawartość EV wywodzi się z cytoplazmy komórki je wytwarzającej. Białka, DNA i RNA obecne w EV, które można izolować z płynów ustrojowych (jak mocz i krew), stanowią potencjalne diagnostyczne i prognostyczne biomarkery. EV są również potencjalnymi celami terapeutycznymi i mogą być użyteczne jako nośniki leków. Coraz większa wiedza na temat ich roli w nowotworach urologicznych stanowi podstawę dla opracowania nowej strategii leczenia.
Autorzy przedstawiają dane z piśmiennictwa dotyczącego EV w raku pęcherza moczowego, nerki i stercza, natomiast brak jest danych o ich funkcji w raku prącia i jądra. W raku nerki EV uwalniane są z komórek nabłonka kanalików nerki, wykrywa się je zarówno we krwi, jak i w moczu. W wielu doniesieniach mikro RNA (miRNA) zawarte w EV jest uważane za potencjalny nowotworowy marker diagnostyczny i prognostyczny. Wykazano znaczne różnice w stężeniu białek i lipidów pochodzących z EV w moczu chorych na raka nerki, co może także posłużyć do opracowania testów diagnostycznych. W badaniach nad udziałem EV pochodzących z komórek raka nerki wykazano, że powodują one blokowanie odpowiedzi immunologicznej organizmu gospodarza na guza, ale także mogą stymulować aktywność limfocytów T-killer. Dane te mogą służyć do opracowania nowych terapii immunologicznych w raku nerki. Wykazano również, że EV są źródłem antygenów heterogenicznych guzów nerki, co może posłużyć do opracowania szczepionki na raka nerki. EV biorą czynny udział w aktywacji angiogenezy w otoczeniu guza w mechanizmie parakrynnym, promując wzrost i progresję guza, a wpływ ten dotyczy także przerzutów odległych raka nerki.
W raku pęcherza EV identyfikowane w moczu są nośnikami wielu białek. Grupa siedmiu białek w sposób szczególny różni grupę chorych na raka pęcherza, a ich stężenia zależne jest także od stopnia złośliwości raka. W badaniach nad miRNA w moczu i surowicy transportowanych przez EV także wykazano ich potencjalną użyteczność jako markera nowotworowego, jednak obecnie wyniki badań są sprzeczne, co wymaga wyjaśnienia w dobrze zaprojektowanych, dużych liczebnie badaniach. Jak w większości raków także wydzielane przez komórki raka pęcherza EV wpływają na angiogenezę, wzrost i podział komórek, ich migrację i inwazyjność. Podobnie jak w innych nowotworach zidentyfikowano czynnik RAB27, który stymuluje komórki raka pęcherza do produkcji EV ze specyficznym miRNA, który bierze udział w promocji i progresji raka pęcherza.
Komórki raka stercza wydzielają EV do nasienia i moczu w większych ilościach po masażu stercza. Obecnie przy użyciu spektrometrii masowej zidentyfikowano tysiące białek w EV, z których kilkanaście bada się w kierunku opracowania testu do wykrycia raka stercza z moczu. Pozyskane z moczu miRNA (np. miR- 1290, miR375) testuje się pod kątem możliwej oceny statusu komórek stercza i ewentualnie możliwości wczesnego wykrycia raka stercza. Obecnie wykonuje się tzw. biopsje płynne, czyli pozyskiwanie DNA w EV z moczu lub krwi, aby identyfikować aberracje DNA typowe dla komórek raka stercza (np. PTEN, TP53). W badaniach na liniach komórkowych raka stercza potwierdzono, podobnie jak w innych nowotworach, wpływ zawartości EV na wzrost, podziały, migrację przez obecne w EV białka, jak MMPs, cytokininy CX3CL1 i czynnik wzrostu ?. W dobie rozpowszechnienia chemioterapii docetakselem w raku stercza i poszukiwań predyktora wrażliwości na to leczenie wykazano, że określone białka obecne w EV spełniają te kryteria. Możliwa jest także na tej podstawie ocena przeżywalności chorych po chemioterapii. Podobnie jak w raku pęcherza, także w badaniach EV wytwarzanych przez komórki raka stercza istnieje pilna konieczność ujednolicenia metodologii, nazewnictwa identyfikowanych z EV markerów i dobrze zaprojektowanych badań na odpowiednio licznej grupie chorych. Poznając funkcję EV, można obecnie zrozumieć złożoność molekularną i komórkową chorób urologicznych, a odkrycie mechanizmów komunikacji międzykomórkowej może pozwolić na opracowanie nowych opcji leczniczych w chorobach nowotworowych. Biomarkery zawarte w EV pobierane w trakcie tzw. ciekłych biopsji wydają się przydatne szczególnie w chorobach nowotworowych. Cechą unikalną tych nowych biomarkerów jest możliwość oceny heterogeniczności całego guza i jego mikrośrodowiska, a ocena ta jest dokładniejsza w porównaniu do oceny bioptatów guza. W ten sposób mogą one być stosowane jako markery diagnostyczne, oceny progresji choroby, odpowiedzi na leczenie i prognostyczne markery przeżywalności zależnej od nowotworu.
Chociaż początkowe wyniki są bardzo obiecujące, jednak większość doniesień to wyniki badań linii komórek in vitro lub badań na małych grupach chorych. Wraz z zastosowaniem różnych technik izolacji EV badacze proponują różne biomarkery i istnieje pilna konieczność standaryzacji technik oraz jednolitej nomenklatury biomarkerów EV celem stworzenia optymalnego testu. Niezależna weryfikacja ogromnej liczby kandydujących biomarkerów EV na odpowiednio dużej populacji chorych musi być kontynuowana w celu określenia ich wartości klinicznej. W podsumowaniu autorzy stwierdzają, że EV są ważnymi regulatorami komunikacji międzykomórkowej zarówno w warunkach fizjologicznych, jak i w patologii. Bez wątpienia EV wraz z ich zawartością przyczynią się do lepszego diagnozowania, prognozowania i monitorowania chorób nowotworowych w nadchodzących latach. Wraz ze wzrostem wiedzy o ich funkcjonalnej roli, zwłaszcza w progresji raka, będzie można opracować konkretne leki, które wpływają na właściwości EV, w tym ich wychwyt, produkcję i oczekiwane biologiczne następstwa. Korzystanie z EV jako ze szczepionki na raka i nośnika leków jest już badane i zapewnia dodatkową obiecującą opcję terapeutyczną.

Oprac.: dr hab. n. med. Tomasz Drewniak, FEBU