МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МИШЕНИ В ПРОФИЛАКТИКЕ И ЛЕЧЕНИИ ГИПЕРПЛАЗИИ И РАКА ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ НИИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МЕДИЦИНЫ ММА им.И.М.СЕЧЕНОВА Зам. директора по науке профессор КИСЕЛЕВ В.И.

1. НИИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МЕДИЦИНЫ ММА им.И.М.СЕЧЕНОВА Зам. директора по науке профессор КИСЕЛЕВ В.И.

3. МУЙЖНЕК Екатерина Леонидовна Кандидат биологических наук, директор по науке ЗАО “МираксБиоФарма”. Многие годы занималась фундаментальными и прикладными вопросами молекулярной медицины и изучением механизмов регуляции физиологических процессов. В настоящее время основной интерес составляет изучение и научное обоснование молекулярных механизмов действия разрабатываемых компанией “МираксБиоФарма” инновационных фармацевтических “таргетных” препаратов, предназначенных для коррекции и профилактики гиперпластических и неопластических заболеваний органов репродуктивной системы. КИСЕЛЕВ Всеволод Иванович Доктор биологических наук, профессор, заместитель директора по науке НИИ молекулярной медицины Московской медицинской академии им.И.М.Сеченова. Многие годы занимается исследованием молекулярных механизмов патологий человека. В последнее время основной научный интерес – это ранняя диагностика опухолевых заболеваний, поиск новых молекулярных мишеней в опухолевых клетках и разработка новых лекарственных препаратов, направленных на коррекцию и профилактику гиперпластических и неопластических заболеваний органов репродуктивной системы. ПАЛЬЦЕВ Михаил Александрович Академик РАН и РАМН, ректор Московской медицинской академии им.И.М.Сеченова; первый вице-президент Российской академии медицинских наук; член Президиума и заместитель академика-секретаря Отделения биологических наук Российской академии наук; почётный академик Российской академии образования. Научные интересы связаны с поиском молекулярных маркеров социально значимых заболеваний, разработкой перспективных методов диагностики, созданием лекарственных средств нового поколения, а также современных подходов и принципов лечения болезней с использованием генных и клеточных технологий.

4. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МИШЕНИ В ПРОФИЛАКТИКЕ И ЛЕЧЕНИИ ГИПЕРПЛАЗИИ И РАКА ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ЧАСТЬ I МОЛЕКУЛЯРНАЯ ПРИРОДА РАКА ПРОСТАТЫ Глава 1. Воспалительные заболевания как фактор риска рака предстательной железы Глава 2. Гормональные сигнальные каскады в регуляции канцерогенеза клеток предстательной железы Глава 3. Рак простаты и модуляция андрогеновых рецепторов Глава 4. Циклооксигеназа-2 (СОХ-2) Глава 5. C тволовые клетки в развитии рака простаты Глава 6 . Опухолевые стволовые клетки простаты как потенциальная мишень противораковой терапии Глава 7. Терапия, направленная на дифференцировку опухолевых стволовых клеток Глава 8 . Терапия, направленная на элиминацию опухолевых стволовых клеток Глава 9 . Генетика рака простаты. Структурные нарушения генома и эпигенетическая регуляция экспрессии генов Глава 10. Рефрактерный рак простаты ЧАСТЬ II ТУМОРОГЕННЫЕ КАСКАДЫ В ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЕ Глава 1. Патологическая клеточная пролиферация в предстательной железе и пути ее фармакологической коррекции Глава 2. Аномальный клеточный цикл в гиперпластических и опухолевых тканях простаты Глава 3 . Сниженный апоптоз трансформированных (опухолевых) клеток простаты как один из механизмов канцерогенеза Глава 4 . Патологический неоангиогенез в гиперпластических и опухолевых тканях простаты Глава 5 . Миграционная и инвазивная активность опухолевых клеток простаты и возможности ее фармакологической коррекции как средство снижения метастатического потенциала опухолей Глава 6 . Молекулярные механизмы воспалительных процессов в тканях простаты Глава 7 . Эпигаллокатехин-3-галлат как химиопрофилактическое средство при раке простаты: результаты клинического исследования

5. Рецептор-опосредованный механизм действия андрогенов на клетки предстательной железы DHT 5a- редуктаза Коактиваторы Транслокация в ядро Связывание с ДНК Транскрипция целевых генов AR Цитоплазма Ядро HSP ARE ARE Тестостерон

6. Гормональная аблация Агонисты гонадотропин – рилизинг гормона Гипофиз Тестостерон Дигидротестостерон Снижение концентрации гормона Предстательная железа Уникальные селективные преимущества для гормон-независимых прогениторных клеток простаты Апоптоз гормон-зависимых клеток и блокада их пролиферации Ингибиторы Два типа терапии 5 α -редуктаза

7. На фоне приема Финастерида снижается риск рака простаты, но повышается частота появления более агрессивных опухолей с высоким индексом по шкале Глисона В исследовании участвовало 19 тысяч мужчин ≥ 55лет, PSA ≤ 3,0 нг/мл Финастерид 5мг/день в течение 7 лет. - - 22 % 24,8 % Плацебо + + 37 % 18,4 % Финастерид Снижение половой функции Улучшение функции мочевых путей РП 7-10 баллов по шкале Глисона Рак простаты (РП) The Influence of Finasteride on the Development of Prostate Cancer Ian M. Thompson, Phyllis J. Goodman, Catherine M. Tangen et al. 2003, № 3 Volume 349:215-224 !

8. Длительный прием Финастерида снижает частоту развития РП. Однако при выборе тактики лечения необходимо соотносить данный положительный эффект с повышением риска появления отрицательных побочных эффектов (снижение половой функции), а также развития опухолей с высоким индексом по шкале Глисона. В исследовании участвовало 19 тысяч мужчин ≥ 55лет, PSA ≤ 3,0 нг/мл Финастерид 5мг/день в течение 7 лет. The Influence of Finasteride on the Development of Prostate Cancer Ian M. Thompson, Phyllis J. Goodman, Catherine M. Tangen et al. 2003, № 3 Volume 349:215-224 - - 22 % Плацебо + + 37 % Финастерид 24,8 % 18,4 % Снижение половой функции Улучшение функции мочевых путей РП 7-10 баллов по шкале Глисона Рак простаты (РП) !

9. Фармакологические возможности торможения опухолевого роста через блокаду андрогенных сигналов как на уровне отделов центральной нервной системы посредством регуляции продукции половых гормонов (агонисты гонадотропинрилизинг гормона), так и напрямую путем блокирования синтеза андрогенов в половых железах (Финастерид и др. антиандрогенные препараты) на сегодняшний день практически исчерпаны

10. 3) будущий прогресс противоопухолевой терапии при РП лежит в области комбинированного использования антиандрогенных препаратов и новых лекарственных средств, блокирующих иные (альтернативные) механизмы выживания трансформированных клеток простаты 1) различная эффективность блокады гормональных стимулов при раке простаты не является причиной прогрессии заболевания на фоне гормональной аблации; 2) возможности гормональной терапии в плане подавления опухолевого роста клеток простаты на сегодняшний день в значительной степени исчерпаны , и, следовательно, дальнейшее развитие данного направления лечения едва ли целесообразно;

11. Дальнейший прогресс терапии и профилактики рака простаты лежит в области комбинации антиандрогенных препаратов с новыми лекарственными средствами, блокирующими иные механизмы выживания трансформированных клеток

12. Лечение воспалительных заболеваний простаты должно проводиться с учетом современных представлений о начальных стадиях канцерогенеза. В качестве профилактических и лечебных препаратов надо использовать средства, не затрагивающие процессы образования дигидротестостерона , поскольку причина гиперплазий не в повышенном синтезе тестостерона, а в нарушении физиологических функций AR . Дефицит ДТС создает селективные преимущества для пролиферации гормон-независимых клеток предстательной железы. Необходимо комбинировать гормональную терапию с препаратами, сдерживающими процессы малигнизации клеток . Теоретические предпосылки для новой стратегии в профилактике и лечении гиперпластических заболеваний предстательной железы Длительный прием гормональных препаратов с неизбежностью приводит к развитию рефрактерного состояния секреторного эпителия простаты. Гормон-независимое состояние клеток минимизирует лечебный эффект проводимой терапии, на фоне которой существенно снижено образование ДТС, что приводит к нарушению половых функций .

13. Механизмы связи между канцерогенезом и предшествующим ему хроническим воспалением: Повышенный уровень мутагенности и обратимые модификации генома в очаге хронического воспаления Усиленное (вследствие воспаления) образование ключевых сигнальных молекул – участников провоспалительных сигнальных каскадов Участие в канцерогенезе провоспалительного клеточного микроокружения Формирование пула опухолевых стволовых клеток в результате нарушения нормальных процессов тканевой репарации в очагах хронического воспаления КАНЦЕРОГЕНЕЗ

14. Корреляция стадий канцерогенеза простаты с мутациями опухоль-супрессорных генов Нормальный эпителий Внутриэпители - альная неоплазия простаты Инвазивная карцинома Метастазирование Делеция в хромосоме 10q ген PTEN Делеция в хромосоме 13q ген р Rb Делеция в хромосоме 17p ген p53 Делеция 8p 12- 21 группа генов NKX3.1 Деструкция единичных клеток базального слоя эпителия Деструкция базального слоя эпителия Развитие гормональной рефрактерности Делеция 12 p 12-13.1 ген р27

15. Эпигенетическая регуляция активности опухоль-супрессорных генов Регуляция клеточного цикла (р16, р14, р15) Репарация повреждений ДНК Апоптоз Метаболизм канцерогенов Гормональный ответ Клеточная адгезия Реактивация «молчащих» генов: р16, RAR, MGMT, hMLH1 Канцерогенез DNMT Эпигенетическая терапия ингибиторами DNMT Ср G Ср G-Met ДНК-метил- трансфераза ДНК Инактивация генов, опосредующих противоопухолевую клеточную активность EGCG

16. ДНК-метилирование встречается во всех видах злокачественных опухолей. Каждый вид рака имеет свою характерную картину ключевых метилированных генов ДНК-метилирование – перспективный опухолевый маркер В отличие от мутаций метилирование всегда происходит в строго определенных участках ДНК ( CpG -островках) и может быть обнаружено высокочувствительными и доступными методами (ПЦР) Процессы ДНК-метилирования начинаются на ранних стадиях канцерогенеза

17. Лиганд-независимая активация андрогеновых рецепторов ( AR) компонентами IL-6- зависимого сигнального каскада как одна из причин гормональной рефрактерности опухолей простаты Мембрана Активация транскрипции AR- индуцибельных генов (PSA) STAT -3 P STAT -3 STAT -3 P P STAT -3 STAT -3 P P P P JAK IL-6R  gp130 Ras Raf MAPKK P P MAPK P P Ядро ARE AR ARE IL-6

18. Роль ядерного фактора NF-  B в канцерогенезе В норме NF-  B обеспечивает выживание клетки в экстремальных условиях, не активен в покоящихся клетках Активация NF-  B I-  B р65 p50 Фосфорилиро - вание Внешние факторы р р I-  B р65 p50 р р I-  B р65 p50 Протеосомная деградация Транслокация в ядро Пролиферация Воспаление Ангиогенез Выживаемость КАНЦЕРОГЕНЕЗ Транскрипция генов

19. Механизм профилактического действия эпигалллокатехин-3-галлата ( EGCG ), индол-3-карбинола ( I 3 C ) и его метаболита 3,3’-дииндолилметана ( DIM ) - компонентов Индигала ® - на уровне опухолевых стволовых клеток Нормальная стволовая клетка Опухолевая стволовая клетка Прогениторная или амплифициро - ванная клетка Мутации Блокада Wnt –зависимых эмбриональных сигнальных каскадов EGCG , а также I3C и DIM за счет связывания с AhRs Зрелая дифференци - рованная ткань Опухолевая ткань I3C

20. Эмбриональные пролиферативные сигнальные каскады: а - Hh- зависимый , б – Wnt- зависимый, в - Notch- зависимый Notch Jagged Delta ICN CoR p300 CSL CoA MAML ICN Dsh LRP Axin APC GSK3 b-catenin b-catenin Tcf/Lef b-catenin a б Активация транскрипции генов Fused Cos 2 Sufu Микротубулы Gli Hh Ptch Smo ?? Gli в Wnt Frizzled р р

21. Развитие состояния рефрактерности является неизбежным процессом на фоне гормональной блокады при РП, при этом гормоннезависимые прогениторные клетки простаты приобретают селективные преимущества и пополняют популяцию опухолевых клеток

22. Основные механизмы развития рефрактерного рака простаты Андроген AR AR -гены Андроген-независимые o пухолевые клетки простаты «Незаконный путь активации AR » - лиганд-независимая перекрестная активация андрогеновых рецепторов IGF-1, HER2/neu, KGF, EGF, IL-6, онкостатином-М и др . факторами Гиперчувствительность к низким концентрациям андрогенов, обусловленная амплификацией гена AR «Рецепторный промискуитет» - активация андро-геновых рецепторов антиандро - генами, обусловленная мутациями генов AR Стволовые клетки как возможная причина рефрактерности Коактиваторы и корепрессоры в гормон-независимой активации AR «Обходные» пути выживания трансформированных клеток простаты (модуляция апоптоза) Андроген- зависимые o пухолевые клетки простаты Akt Bcl-2

23. AR в развитии рефрактерного рака предстательной железы Abnormalities of co factor Amplification (30%) Hyperactivated mutation (20-40%) DNA methylation of promoter (20-30%) Ядро опухолевой клетки простаты Crosstalk with IL-6 AR -гены

24. Явление "рецепторного промискуитета" имеет важное практическое значение, так как обеспечивает выживание опухолевых клеток на фоне гормональной блокады за счет других молекулярных сигналов и даже лекарственных средств с антиандрогенными свойствами

25. Длительный прием гормональных препаратов с неизбежностью приводит к развитию рефрактерного состояния секреторного эпителия простаты. Гормон-независимое состояние клеток минимизирует лечебный эффект проводимой терапии, на фоне которой существенно снижено образование ДТС, что приводит к нарушению половых функций. Лечение воспалительных заболеваний простаты должно проводиться с учетом современных представлений о начальных стадиях канцерогенеза. В качестве профилактических и лечебных препаратов надо использовать средства, не затрагивающие процессы образования дигидротестостерона , поскольку причина гиперплазий не в повышенном синтезе тестостерона, а в нарушении физиологических функций AR . Дефицит ДТС создает селективные преимущества для пролиферации гормон-независимых клеток предстательной железы. Необходимо комбинировать гормональную терапию с препаратами, сдерживающими процессы малигнизации клеток Теоретические предпосылки для новой стратегии в профилактике и лечении гиперпластических заболеваний предстательной железы

26. Блокирование эпигаллокатехин-3-галлатом ( EGCG) , индол-3-карбинолом ( I3C) и его метаболитом 3,3 ’- дииндолилметаном ( DIM) – компонентами Индигала ® - андроген-зависимой пролиферации Факторы транскрипции AR -мРНК I3C EGCG Факторы транскрипции Ингибирование экспрессии AR AR Активный комплекс DHT-AR + PSA Факторы роста ПРОЛИФЕРАЦИЯ + НЕ активный комплекс DIM-AR DIM конкурентно связывается с AR , подавляя их транслокацию в ядро и последующую активацию генной транскрипции (в том числе PSA) DHT DHT DHT DHT-AR DIM DIM

28. Ингибирование эпигаллокатехин-3-галлатом ( EGCG), индол-3-карбинолом ( I3C) и его метаболитом 3,3’-дииндолилметаном ( DIM ) – компонентами Индигала ® - цитокин-зависимых пролиферативных сигнальных каскадов NF-  B NF-  B Транскрипция TNF  EGCG Ауто/ паракринный опухолевый рост, гормональная рефрактерность Транскрипция I3C , DIM EGCG Факторы роста COX-2 VEGF ILs MMPs и др. STAT -3 STAT -3 STAT -3 STAT -3 STAT -3 PSA cycD1 VEGF и др. MAPK JAK IL-6 Ras Raf MAPKK AR EGCG

29. Ранняя (« Initiation switch ») и поздняя (« Progression switch ») фазы опухолевого неоангиогенеза в простате (экспериментальная животная модель TRAMP) Нормальная простата Интраэпителиальная неоплазия простаты ( PIN) Эпителий C трома Кровеносный сосуд Сосуды: VEGFR1 VGEFR2 Экспрессия « Initiation switch » Дифференци - рованные опухолевые клетки простаты Эпителий: Миграция эндотелиальных сосудистых клеток MVD * MVD * HIF-1  VEGF -мРНК VEGFR1 HIF-1  VEGF -мРНК VEGFR1 HIF-1  VEGF Плохо диффе-ренцированные опухолевые клетки простаты * - MVD ( microvessel density) – плотность микрососудистой опухолевой сети Преангиогенное состояние Ангиогенез « Progression switch »

30. ИНГИБИРОВАНИЕ НЕОАНГИОГЕНЕЗА Ингибирование неоангиогенеза Связывание VEGF c VEGFR Экспрессия VEGF Активность VEGFR ( аутофосфорили- рование VEGFR ) Неоангиогенез EGCG Атипичная гиперплазия Гиперплазия

31. При комбинированном использовании индол-3-карбинола и эпигаллокатехин-3-галлата, т.е. применяя препарат Индигал ® , можно успешно заблокировать не только каскады, индуцированные гормонами, ростовыми факторами и цитокинами, но и эмбриональные сигнальные пути, опосредующие канцерогенные процессы в тканях предстательной железы за счет пула самообновляющихся опухолевых стволовых простатических клеток

32. Успешная фармакологическая коррекция заболеваний, обусловленных гипер и неопластическими процессами, в частности предопухолевых и опухолевых заболеваний предстательной железы, возможна только при одновременном блокировании всех сигнальных каскадов, опосредующих патологическую клеточную пролиферацию . Именно такими свойствами обладают вещества индол-3- карбинол и эпигаллокатехин-3-галлат - активные компоненты препарата Индигал ®

33. 7. Препятствует пополнению пула ОСК (в том числе гормон-резистентных), блокируя эмбриональные сигнальные пути Отсутствие побочных эффектов ИНДИГАЛ: 1. Ингибирует пролиферативные сигнальные каскады, индуцированные гормонами (андрогены, эстрогены), факторами роста и цитокинами 2. Блокирует клеточное деление (останавливает клеточный цикл) 3. Стимулирует апоптоз трансформированных (опухолевых) клеток 4. Подавляет патологический неоангиогенез 5. Подавляет инвазивную и метастатическую активность опухолевых клеток. 6. Обладает выраженными антиоксидантными и противовоспалитель- ными свойствами.