4.4 Нарушения метилирования днк при канцерогенезе

За последние 15-20 лет было установлено, что паттерн метилирования в неопластических клетках значительно изменяется по сравнению с нормальными клетками, причем тотальное деметилирование генома сопровождается увеличением активности метилтрансферазы и локальным гиперметилированием CpG-островков. Во всех, без исключения, исследованных неоплазиях наблюдается подобный дисбаланс метилирования. В свете описанных выше функций метилирования в нормальных клетках, очевидно, что эти нарушения могут изменять структуру хроматина и функции ДНК, внося тем самым значительный вклад в создание генетической и фенотипической нестабильности опухолевой клетки [11].

4.5 Опухолевые клетки: свойства и метилирование днк

Исследования рака выявили относительно небольшой набор молекулярных, биохимических и клеточных признаков (приобретенных свойств), которые присущи большинству (если не всем) типов опухолевых клеток. Обретение клетками совокупности этих свойств есть необходимое и, по-видимому, достаточное условие развития злокачественной (дающей метастазы) опухоли.

Выделяют шесть основополагающих признаков злокачественного новообразования (см. Табл.1), порядок появления которых случаен. Только обладая всеми перечисленными свойствами, трансформированные клетки могут эволюционировать в метастазирующую опухоль. Единственная ситуация, при которой на протяжении относительного короткого срока (жизни индивидуума) становится возможным накопление в клетке нескольких (4-7) независимых генетических событий, это - дестабилизация ее генома. С этой точки зрения вклад эпигенетических событий в канцерогенез представляется наиболее очевидным в возникновении таких признаков, как нечувствительность к антиростовым сигналам ("эпимутация" Rb), инвазия и метастазирование (инактивация E-cad).

Принимая, однако, во внимание то обстоятельство, что механизмы апоптоза и ангиогенеза находятся под множественным контролем, включающим как позитивные (активирующие), так и негативные (ингибирующие) воздействия, нельзя исключить, что вклад эпигенетических факторов в нарушения онтогенеза и апоптоза также весьма значителен.

Более того, известные сегодня данные о влиянии аберрантного метилирования на сигнальные пути семейства р53 и о дестабилизирующем действии деметилирования ДНК свидетельствуют о том, что и кардинальное свойство опухолевой клетки - нестабильность ее генома - может иметь значительную эпигенетическую составляющую.

Таблица 1.

Приобретенные свойства раковой клетки [3]

Признак (пример)	Молекулярный механизм
Самообеспеченность ростовыми сигналами H-ras	Активация онкогена
Нечувствительность к антиростовым сигналам	Инактивация супрессора Rb
Блок апоптоза	Активация Bcl-2
Неограниченный потенциал деления	Активация теломеразы
Стимуляция ангиогенеза	Продукция индуктора VEGF
Инвазия и метастазирование	Инактивация E-cadherin

4.6 Метилирование CpG-островков в геноме опухлевых клеток

Аберрантное метилирование CpG-островков в опухоли - крупномасштабный феномен. Подавляющее число исследований метилирования CpG-островков в опухоли имело своей целью конкретные гены. В последнее время, однако, появилась возможность методом рестрикционно-ориентированного геномного сканирования анализировать одновременно статус метилирования тысяч CpG-островков. Таким способом были сопоставлены примерно 1200 CpG-островков в 98 опухолях человека разного происхождения и в соответствующей нормальной ткани. Такой "взгляд с птичьего полета" на глобальное метилирование генома нормальных и опухолевых клеток позволил прийти к важным выводам. Установлено, в частности, что метилирование CpG-островков проявляет, с одной стороны, определенную опухолевую специфичность (т.е. существуют сайты, метилированные во многих опухолях разной локализации и неметилированные в норме) и, с другой стороны, некоторую специфичность по отношению к разным видам опухолей (т.е. некоторые сайты метилированы в одних опухолях и неметилированы в других). Приблизительные расчеты показывают, что среднее число CpG-островков, гиперметилированньгх в геноме опухолевой клетки, составляет примерно 600 (от 0 до 4500) из общего их числа в геноме человека (примерно 45 000) и, следовательно, примерно таким же должно быть число аберрантно ингибированных в опухолевой клетке генов. Тот факт, что особой разницы в степени метилирования CpG-островков в зависимости от стадии опухолевого процесса не выявлено, свидетельствует о том, что соответствующие сдвиги появились на раннем этапе развития опухоли. Масштаб выявленных изменений позволяет предположить существование большого числа генов помимо уже установленных, критически важных для роста опухоли и ее прогрессии. Выявление CpG-островков, гиперметилированных в опухолях, есть первый шаг к идентификации близко расположенных генов, большинство из которых пока не установлено.