11.4.2 Nowotwory z mutacjami ATRX są alternatywnym wydłużaniem telomerów pozytywnych
ALT jest procesem komórkowym wykorzystywanym przez niektóre typy nowotworów polegającym na rekombinacji-mediowanej elongacji w celu utrzymania długości telomerów. Aktywacja szlaku ALT jest typowo spotykana w PanNETs, glejakach, neuroblastomas i mięsakach. Specyficzna dla telomerów fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH) została przeprowadzona na grupie 41 sporadycznych niefunkcjonalnych PanNETs. Interesujące jest, że 61% guzów wykazywało duże telomery i bardzo jasny sygnał FISH, co jest zgodne z fenotypem ALT. Co więcej, PanNETs z mutacjami ATRX i DAXX są również ALT pozytywne w tym zestawie próbek. Niewielka część guzów PanNET bez wykrywalnej mutacji punktowej, insercji lub delecji ATRX i DAXX, okazała się być ALT dodatnia. Po dalszych badaniach okazało się, że guzy te jednak utraciły jądrową ekspresję ATRX lub DAXX, podczas gdy guzy bez fenotypu ALT mają silną ekspresję obu białek.
Co ciekawe, utrata jądrowej ekspresji ATRX i/lub DAXX oraz obecność ALT występują tylko u pacjentów z guzami PanNET o wielkości ≥3 cm i z mutacją MEN1. Sugeruje to, że zdarzenia te zachodzą na późniejszym etapie nowotworzenia PanNET, po tym jak nowotwór rozrósł się do rozmiarów mikrogruczolaków (0,2 cm). To odkrycie skłoniło nas do opracowania modelu opisującego możliwe etapy powstawania przerzutów w PanNETs. Zasadniczo, mutacje DAXX/ATRX występują podczas niekontrolowanych podziałów komórkowych, co następnie indukuje niestabilność chromosomalną (CIN) i wyzwala ALT w celu utrzymania długości telomerów, co prowadzi do heterogenności rozmiarów telomerów. CIN pozwala dotkniętym komórkom na nabycie aberracji chromosomalnych i szerokiego spektrum mutacji, które będą nadawać selektywne korzyści dla proliferacji komórek i ustanowienia dominacji w subpopulacji komórek. Sugeruje to, że utrata DAXX/ATRX w połączeniu z aktywacją ALT jest przyczyną CIN, który charakteryzował specyficzną podgrupę PanNETs. W niefunkcjonalnych PanNETs obecność CIN koreluje z większymi rozmiarami guza, wysokim poziomem aberracji chromosomalnych i przerzutami, natomiast w funkcjonalnych PanNETs, szczególnie insulinoma, koreluje ze złym wynikiem leczenia. Dlatego CIN jest proponowany jako narzędzie diagnostyczne dla rozwoju choroby przerzutowej .
Co ciekawe, utrata ekspresji jądrowej ATRX w pediatrycznych GBM multiforme, dorosłych GBM, oligodendroglioma i medulloblastomas również koreluje z fenotypem ALT . Obecność fenotypu ALT w astrocytoma IV stopnia (GBM multiforme) koreluje z pozytywnym wynikiem prognostycznym. Mediana przeżycia pacjentów z guzami ALT-pozytywnymi wynosi 542 dni, podczas gdy dla pacjentów z guzami niepozytywnymi wynosi ona 247 dni. Stwierdzono również, że guzy ALT-dodatnie zwiększają przeżywalność astrocytomów o niższym stopniu złośliwości. Obecność telomerazy nie zmieniała i nie zmienia przeżycia pacjentów z tym typem nowotworu. Utrata ekspresji ATRX w astrocytoma low-grade nie koreluje z fenotypem ALT . Jednakże, istnieje związek ATRX z ALT pozytywnością w dziecięcych i dorosłych astrocytomach o wysokim stopniu złośliwości (tj. astrocytoma anaplastyczna i GBM).
Neuroblastoma jest nowotworem współczulnego układu nerwowego i jest uważana za najczęstszy pozaczaszkowy guz lity wśród dzieci. Ponad 90% pacjentów z neuroblastomą jest diagnozowanych w ciągu pierwszych 5 lat życia, często ze względu na występowanie objawów zagrażających życiu. Neuroblastomy o fenotypie ALT wiążą się z opornością na chemioterapię, szybkim wzrostem i niekorzystnymi wynikami leczenia. Ponadto, we wszystkich guzach neuroblastoma ALT-dodatnich stwierdzono mutacje w ATRX lub DAXX. W niektórych rzadkich przypadkach mutacje w ATRX lub DAXX są związane z wyższym ryzykiem późnego nawrotu.
Mięsaki mogą być ALT dodatnie, częściej w guzach pochodzenia mezenchymalnego niż w tych wywodzących się z nabłonka. Fenotyp ALT jest wykrywany w 35% osteosarcomas i 35% mięsaków tkanek miękkich (STS). Największą grupą nowotworów złośliwych STS jest liposarcoma, który stanowi 20% wszystkich guzów pochodzenia mezenchymalnego. Mechanizmy utrzymania telomerów (TMMs) w liposarcoma opierają się na szlaku ALT w 24% przypadków, co zasadniczo podwaja ogólną częstość występowania fenotypu ALT. Istnieje pozytywna korelacja pomiędzy wykorzystaniem szlaku ALT jako TMM a stopniem zaawansowania nowotworu w STS. Rzeczywiście, około 70% liposarcoma w stopniu I nie wykazuje żadnych TMM, podczas gdy w stopniach II i III, 70% guzów ma albo ALT lub telomerazę, albo oba. Dlatego TMM może być potencjalnym markerem złośliwości w guzach pochodzenia mezenchymalnego i ostatecznie może być celem dla interwencji chemioterapeutycznych. Tak więc mięsaki z niespecyficznymi kariotypami złożonymi (tj. osteosarcoma) częściej wykorzystują ALT jako swój TMM niż mięsaki z kariotypami prostymi ze specyficzną translokacją .
Jak wcześniej wspomniano, oba TMM mają bardzo odrębne cechy, a jedną z nich jest różnica w CIN . Badanie, wykorzystujące FISH na linii komórkowej osteosarcoma U-2 OS, wykazało, że komórki ALT-dodatnie wykazywały dużą różnorodność długości telomerów, nietypowe konfiguracje powtórzeń telomerowych i loci oraz dicentryczne chromosomy markerowe . Porównanie dwóch linii komórkowych osteosarcoma z aktywnością telomerazy wykazało wzrost translokacji, delecji i złożonych rearanżacji chromosomalnych. Ponadto, komórki ALT-pozytywne miały wyższą częstotliwość mostków DNA, bezpośrednią miarę aberracji chromosomalnych, prawdopodobnie z powodu wolnych końców chromosomalnych. Te wolne końce pozwalają na fuzję chromosomalną end-to-end prowadzącą do cykli breakage-fusion-bridge i wzrostu chromosomalnych rearanżacji brutto. Łącznie, wyniki te pokazują, że guzy mezenchymalne wykorzystujące ALT mają bardziej złożone tło chromosomalne i że ich mutacje są niespecyficzne i nieprzewidywalne. Zasugerowano, że ALT może być mniej skuteczny w utrzymaniu telomerów, ponieważ może tworzyć serię zdarzeń, które prowadzą do CIN . Inną możliwością jest to, że ALT indukuje i/lub wymaga tych zmian genetycznych do prawidłowego funkcjonowania.
Zaangażowanie ATRX w mięsakach jest podobne do innych typów nowotworów. W badaniu, w którym przeanalizowano 573 mięsaki, 58 z nich miało całkowitą utratę ekspresji jądrowej ATRX i zostało sklasyfikowanych jako nowotwory o wysokim stopniu zaawansowania. W innym zestawie próbek, prawie wszystkie (41 z 42) mięsaki z całkowitą utratą ATRX były również pozytywne dla ALT.
Sarcomas mają inny wynik niż glejaki, jeśli chodzi o ALT-dodatnie guzy. Rzeczywiście, 60% pacjentów z ALT-dodatnim osteosarcoma ma 5-letni okres przeżycia, podczas gdy 90% pacjentów z zarówno niepozytywnymi guzami ALT, jak i negatywną aktywnością telomerazy ma niższy wskaźnik śmiertelności (5-letnie przeżycie) . Podobnie, w badaniu badającym guzy liposarcoma i przeżywalność pacjentów stwierdzono, że pacjenci z fenotypem ALT mają bardzo agresywne guzy i wyższy wskaźnik śmiertelności, podczas gdy pacjenci z telomerazo-dodatnimi guzami byli agresywni, ale wykazywali różnice w przeżywalności . Ogólnie rzecz biorąc, oba TMMs mają różny wpływ na nowotworzenie i przeżycie pacjentów, a efekt w dużym stopniu zależy od konkretnego rodzaju obserwowanego nowotworu złośliwego .
Podsumowując, wyniki te wykazały, że mutacje ATRX są kluczowymi zdarzeniami dla rozwoju ścieżki ALT podczas nowotworzenia. Pojawienie się fenotypu ALT jest późnym wydarzeniem, które koreluje z bardziej zaawansowanymi i wyższymi stopniami nowotworów. Obecność ALT wiąże się z korzystnym rokowaniem w większości nowotworów i może stanowić potencjalny cel terapeutyczny. Utrzymanie integralności genomu przez ATRX jest również krytyczne zarówno w rozwoju, jak i zapobieganiu złośliwości komórek onkogennych, jednak mechanizmy leżące u podstaw tego zjawiska są nadal niejasne i będą wymagały dalszych prac.
.