Мутации в гене ALK

Ген ALK кодирует белок, который называется рецепторной тирозинкиназой ALK. Его название — это англоязычная аббревиатура, которая расшифровывается как Anaplastic Lymphoma Kinase — киназа анапластической лимфомы. Этот ген был так назван, потому что изменения в нем, возникшие в результате хромосомной перестройки, были впервые обнаружены в 1994 году у пациентов с анапластической крупноклеточной лимфомой — злокачественной опухолью из лимфоидной ткани.

ALK — это онкоген, то есть ген, изменения в котором способствуют развитию злокачественной опухоли. В норме он играет важную роль в развитии нервной системы. Его активность высока у эмбрионов. После рождения она снижается, а у взрослых людей становится минимальной.

Интеллектуальная собственность https://www.euroonco.ru

Какие функции выполняет ген ALK?

Рецепторная тирозинкиназа ALK — это фермент, белок с молекулярной массой 220 килодальтон. Он встроен в клеточную мембрану и передает сигналы в клетку извне. За счет этого активируются определенные биохимические процессы. Этот белок состоит из трех доменов (подструктур):

• Внеклеточный лиганд-связывающий домен находится снаружи. Он связывается с лигандами — определенными сигнальными молекулами. Это своего рода молекулярная антенна, которая принимает сигналы извне.
• Гидрофобный трансмембранный домен встроен в клеточную мембрану.
• Внутриклеточный киназный домен. Это фермент, который при активации вызывает в клетке те или иные эффекты.

После активации белка две молекулы киназы соединяются — происходит реакция димеризации. Затем происходит реакция фосфорилирования — к киназе присоединяется фосфатная группа, и она активируется. После этого фосфатная группа передается на другие белки внутри клетки, и происходит их активация. Запускается каскад биохимических реакций, который приводит к определенным эффектам. В передаче сигнала задействуются молекулярные пути RAS/MAPK и PI3K/ERK — они же участвуют в передаче сигналов другого белка — рецептора эпидермального фактора роста (EGFR). Ген, кодирующий этот белок, тоже является онкогеном, мутации в нем обнаруживаются при некоторых злокачественных опухолях.

Сигнальный путь ALK. Обозначены молекулы, которые в нем участвуют. Эффекты: рост клеток, инвазия (вторжение в окружающие ткани), миграция, подавление апоптоза (клеточной смерти), ангиогенез (рост кровеносных сосудов).

В норме рецепторная киназа ALK играет важную роль в развитии и функционировании нервной системы, межклеточных коммуникациях — «общении» между отдельными клетками. В опухолевых клетках она чрезмерно активируется в результате различных генетических изменений.

Как происходят мутации, и чем это грозит?

Ген ALK находится в коротком плече второй хромосомы, его локализация обозначается как 2p23:

Определенные генетические изменения приводят к активации сигнального пути ALK и молекул, регулирующих клеточное деление. В настоящее время известно 826 генетических дефектов, в которых задействован ген ALK. 45 из них являются связанными с определенными патологиями или находятся «под подозрением». Патологическая активация пути ALK может происходить разными способами:

• Хромосомные перестройки с образованием химерных генов — когда из двух генов образуется новый. В частности, ALK может образовывать химерные гены с генами MSN, TPM4, CLTC, KIF5B, SQSTM1, NPM1, TFG, ATIC, RANPB2, EML4.
• Увеличение копий ALK.
• Мутации, при которых меняется последовательность «букв» генетического кода внутри гена ALK.

При онкологических заболеваниях в гене ALK встречаются как соматические, так и наследственные мутации.

Соматические мутации происходят в течение жизни только в некоторых клетках тела в результате воздействия определенных негативных факторов. Во время очередного деления клетки в хромосомах или структуре ДНК могут возникнуть ошибки. В результате нормальная клетка становится злокачественной.

Наследственные мутации передаются от родителей, происходят в половых клетках. В дальнейшем они присутствуют во всех клетках тела. У такого человека повышен риск развития определенных типов злокачественных опухолей, и он может передать генетический дефект потомству.

С какими онкологическими заболеваниями связаны мутации в гене ALK?

В настоящее время известно, что изменения в этом гене встречаются не только при анапластической крупноклеточной лимфоме, но и при ряде других злокачественных опухолей: нейробластоме, немелкоклеточном раке легкого, почечно-клеточном раке, плоскоклеточном раке пищевода.

Мутации ALK при немелкоклеточном раке легкого

Генетические перестройки с участием ALK встречаются в 3–7% случаев при немелкоклеточном раке легкого. Причем, чаще всего эти мутации обнаруживаются у определенных категорий пациентов:

• люди, которые не являются курильщиками или курят редко, немного;
• больные молодого возраста;
• пациенты со злокачественными опухолями легких, которые по результатам гистологического исследования относят к аденокарциномам;
• женщины;
• известно, что мутации ALK практически никогда не встречаются вместе с мутациями EGFR и KRAS.

Например, в 13% случаев при аденокарциномах легкого присутствует транслокация (перемещение участка одной хромосомы на другую) и/или химерный ген EML4-ALK. Ген EML4 кодирует белок, подобный ассоциированному с микротрубочками иглокожих белку. Такая связь приводит к чрезмерной активации ALK.

В каких случаях назначают анализ на мутации ALK при раке легкого, и для чего это нужно?

В соответствии с рекомендациями Международной ассоциации по изучению рака легких (IASLC) и Европейского общества медицинской онкологии (ESMO), у всех пациентов с аденокарциномой легких на поздних стадиях необходимо проводить анализы на мутации ALK. Обычно их назначают вместе с анализом на мутации EGFR или после него, если он показал отрицательный результат.

Исследование на мутации ALK помогает разобраться, будет ли эффективно лечение таргетными препаратами — ингибиторами рецепторной тирозинкиназы ALK: кризотинибом (Ксалкори), церитинибом (Зикадия), алектинибом (Алеценза). Эти препараты помогают более успешно бороться с запущенным ALK-положительным немелкоклеточным раком легкого, повысить выживаемость.

Мутации в гене ALK при нейробластоме

Нейробластомами называют злокачественные опухоли из незрелых нервных клеток, нейробластов. Они могут развиваться в разных частях тела: головном мозге, нервной ткани шеи, грудной клетки, брюшной полости, таза, надпочечников. Чаще всего нейробластомы диагностируют у детей младше 5 лет. На данный момент известно по крайней мере 16 видов генетических дефектов с вовлечением гена ALK, которые встречаются у таких пациентов. Эти мутации могут быть как соматическими, при спорадических случаях заболевания, так и наследственными, связанными с наследственной формой нейробластомы.

Одна из наиболее распространенных мутаций ALK при нейробластоме — замена аминокислоты аргинина на глутамин в положении 1275. Она обозначается как Arg1275Gln или R1275Q и бывает как наследственной, так и соматической.

В некоторых случаях встречается увеличение копий гена ALK — амплификация. За счет этого он становится чрезмерно активным. Сигнальный путь постоянно находится во «включенном» состоянии, и ему больше не требуется стимуляции извне.

Мутации в гене ALK при анапластической крупноклеточной лимфоме

Анапластическая крупноклеточная лимфома (АККЛ) — редкая агрессивная разновидность неходжкинских периферических T-клеточных лимфом, злокачественных опухолей из лимфоидной ткани. Слово «T-клеточная» в названии говорит о том, что нарушение произошло в T-лимфоцитах, а «периферическая» — то, что эти клетки циркулируют в периферической крови. АККЛ составляет 3% от всех лимфом у взрослых и 10–20% у детей. Мутации в гене ALK при этом заболевании играют настолько важную роль, что они даже легли в основу его классификации на два подтипа: выделяют ALK-положительные и ALK-отрицательные АККЛ.

Наибольшее значение при анапластических крупноклеточных лимфомах имеют хромосомные изменения с образованием химерных генов. В 70–80% случаев при ALK-положительных АККЛ определяется химерный ген, образованный генами ALK и NPM. Последний кодирует нуклеофозмин — белок, который участвует в регуляции деления клеток, репарации («починки») ДНК, транскрипции (синтеза РНК на матрице ДНК) и стабильности генома. За счет соединения двух генов активность ALK сильно повышается.

В остальных 20–30% случаев формирование химерного антигена происходит с другими генами, такими как ALO17, TFG, MSN, TPM3, TPM4, ATIC, MYH9, CLTC.

Как выявляют мутации в гене ALK?

Генетические нарушения с вовлечением гена ALK можно выявить разными способами:

• Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) на данный момент является золотым стандартом. Во время этого анализа используют ДНК-зонды с флуоресцентными метками, которые связываются с измененными участками ДНК и помогают их обнаружить.
• Иммуногистохимический анализ, или иммуногистохимия (ИГХ) помогает обнаружить измененную тирозинкиназу ALK. Во время этого исследования изучают не ген, а белок. ИГХ допустимо использовать как альтернативу методу FISH.
• Секвенирование нового поколения (NGS) — современная технология, которая позволяет «прочитать» ДНК и обнаружить разные мутации. Обычно ее применяют при неоперабельном, метастатическом раке, когда не помогает ни одна схема лечения в рамках существующих протоколов. С помощью NGS можно обнаружить многие генетические дефекты, делающие опухолевые клетки чувствительными к тем или иным препаратам, и подобрать персонализированную терапию.
• Полимеразная цепная реакция. С помощью этого метода нужный участок ДНК многократно размножают «в пробирке» с помощью ферментов, после чего его можно легко обнаружить.

В «Евроонко» доступны все эти анализы. Мы сотрудничаем с ведущими российскими и зарубежными лабораториями, благодаря чему можем обеспечить максимально оперативную и точную диагностику. В нашей клинике применяются все оригинальные противоопухолевые препараты последних поколений, зарегистрированные на территории России, они всегда в наличии. Мы можем немедленно приступить к лечению в соответствии с современными международными протоколами, при необходимости подобрать для пациента персонализированную терапию.

Список литературы:

1. https://medlineplus.gov/
2. https://www.genecards.org/
3. https://www.cancer.gov/
4. http://www.cancergenome.ru/
5. https://genokarta.ru/
6. https://unim.su/
7. http://www.oncology.ru/
8. https://molecular-cancer.biomedcentral.com/
9. https://www.orpha.net/
10. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/
11. https://www.genecards.org/
12. https://labtestsonline.org.uk/