Введение. Рак яичников (РЯ) – одно из наиболее часто диагностируемых гинекологических злокачественных заболеваний. В мировой статистике данная патология занимает третье место после рака тела и шейки матки. Более чем у 313 000 женщин во всем мире диагностируется данная форма рака [1]. Большинство пациенток умирает в течении двух лет после постановки диагноза, при этом пятилетняя выживаемость составляет не более 30% [2]. Высокий уровень смертности от РЯ в первую очередь объясняется бессимптомным течением заболевания, сложностью диагностики, выбора тактики лечебных мероприятий, высокой долей рецидивов [3]. В связи с этим, большинство случаев заболевания диагностируется на III-IV стадии, когда развивается активный метастатический процесс [4]. Процент заболевших данной формой рака находится в прямой зависимости от географического района, он будет выше в промышленно развитых странах, особенно в странах Европы и США. Злокачественные опухоли яичников встречаются у женщин всех возрастных групп, начиная с младенчества. Пик заболеваемости приходится на 55-59 лет [5].

Цель исследования. На основании изучения данных современной литературы рассмотреть роль метилирования ДНК в патогенезе рака яичников и оценить его вклад в развитие данного заболевания.

Материалы и методы исследования. Анализ литературных данных проводился по ключевым словам: метилирование ДНК, рак яичников, эпигенетическая регуляция, эпидемиология рака яичников.

Факторы, влияющие на патогенез рака яичников. В основе патогенеза данной нозологической формы рака лежат нарушения работы генетического аппарата клеток, которые, в свою очередь, формируют их повышенную чувствительность к воздействию эндогенных и экзогенных факторов. К указанным факторам относятся возраст, большое количество овуляторных циклов, в том числе в результате применения гормональных препаратов, неправильное питание, вредные привычки и другие [6].

Роль генетического компонента в формировании предрасположенности к РЯ нельзя преуменьшать. Ещё в 1866 году французский врач Пьер Поль Брока проанализировал семейный анамнез своей жены и сделал вывод о роли наследственности в формировании злокачественных новообразований яичников и молочных желёз [7]. По данным когортного исследования, около 3% случаев рака яичников приходится на женщин с семейным анамнезом. Риск РЯ в 2,7-3,5 раза выше у женщин, чья мать или сестра болели раком яичников; при этом риск может повышаться, если заболевшему родственнику диагноз был установлен в более молодом возрасте. Также известно об ассоциации рака яичников с мутациями в генах BRCA1 и BRCA2. Ген BRCA1 располагается на длинном плече 17-й хромосомы, а ген BRCA2 – на длинном плече 13-й хромосомы. Мутации в данных генах увеличивают вероятность возникновения рака яичников и молочной железы в течении жизни до 72% и до 80%, соответственно. Риск рака яичников на 65% выше у женщин с нарушениями гена BRCA1 и на 35% – гена BRCA2 по сравнению с женщинами без мутаций в этих генах. Наследственные формы заболевания составляют 5-15% случаев рака яичников; большинство из них связаны с мутациями в генах BRCA1/2 [4].

После BRCA-ассоциированного рака яичников второй наиболее частой причиной наследственного РЯ является синдром Линча. Наследование происходит по аутосомно-доминантному типу [8]. Согласно мета-анализу, около 7% женщин с синдромом Линча заболевают раком яичников к 70 годам.

Синдром Пейтца-Егерса является редким аутосомно-доминантным заболеванием, вызванным мутацией в гене STK11 (серин/треонинкиназа 11)/LKB1 [9]. Около 21% женщин с синдромом Пейтца-Егерса заболевают раком яичников в возрасте от 15 до 64 лет [10].

Гистологические типы опухолей яичников. Опухоли яичников характеризуются многообразием гистологических форм [6]. Их можно разделить на две группы: эпителиальные и неэпителиальные. Эпителиальные опухоли составляют 80-90% злокачественных новообразований яичников [4]. Эпителиальный рак яичников включает пять основных гистологических подтипов, включая серозную карциному высокой и низкой степени злокачественности, эндометриоидные, светлоклеточные и муцинозные карциномы. У большинства пациентов (около 70%) диагностируется серозная карцинома высокой степени злокачественности [6]. Неэпителиальные опухоли включают в себя стромальноклеточные, липидноклеточные, герминогенные опухоли и гонадобластомы [11]. Как показано на рисунке 1, отдельные гистологические формы РЯ характеризуются изменениями в пределах определенных генов.

Эпигенетическая регуляция. В формировании злокачественных опухолей (в том числе, рака яичников) большую роль играют эпигенетические механизмы регуляции экспрессии генов [14]. Эпигенетические изменения включают взаимодействие между метилированием ДНК, модификацией гистонов и экспрессией микроРНК для модуляции экспрессии генов во время развития и прогрессирования рака [15].

Нарушение процессов метилирования ДНК является одним из наиболее распространенных молекулярных изменений, происходящих в злокачественных опухолях различной локализации, и, как правило, связано с устойчивостью к лекарственным препаратам. Метилирование ДНК имеет корреляцию с репрессией генов. Данная модификация заключается в добавлении метильных групп к цитозиновым остаткам матрицы ДНК. В клетках млекопитающих метилирование цитозина происходит преимущественно в динуклеотидах CpG [16]. Опосредованное ДНК-метилтрансферазой (DNMT) метилирование дезоксицитозина (Рис. 2), расположенного внутри динуклеотидов CpG, является наиболее известным и широко изученным эпигенетическим механизмом, приводящим к репрессии транскрипции при раке [15]. Метилирование ДНК выступает одним из ранних событий в онкогенезе и может быть использовано в качестве биомаркера для раннего диагностирования и таргетной терапии [17].

Метилирование структурных генов при раке яичников. Гены HIST1H2BB и MAGI2 являются генами-супрессорами опухолеобразования. Согласно литературным данным, метилирование CpG-динуклеотидов промоторных регионов генов HIST1H2BB и MAGI2 ассоциировано со снижением их экспрессии в опухолевых клетках яичников. Так, в исследовании Blanca L. Valle с соавт. (2020) был проведен сравнительный анализ профилей метилирования в 12 образцах ткани серозного рака яичников высокой степени злокачественности и 30 образцах эпителия фаллопиевых труб с использованием Infinium Human Methylation 450K Array, а также оценка дифференциального метилирования у пациенток с длительной (> 5 лет) и короткой (< 3 лет) выживаемостью с последующим репликативным исследованием (n=35). С помощью иммуноблотинга с использованием специфических антител и исследований на клеточных линиях рака яичников было установлено, что метилирование промоторов генов HIST1H2BB и MAGI2 снижает уровень экспрессии мРНК в клеточных линиях рака яичников. Полученные результаты свидетельствуют о том, что гены HIST1H2BB и MAGI2 играют роль в подавлении опухолевого роста и могут быть использованы в качестве биомаркеров рака яичников [17].

Доказано, что в 5-15% случаев РЯ и РМЖ возникают в результате мутаций генов BRCA1/2. Но также установлено, что при спорадических формах РМЖ и РЯ часто отсутствуют мутации указанных генов, что заставляет предположить эпигенетическую природу их инактивации. Основными функциями гена BRCA1 являются репарация ДНК, регуляция транскрипции и клеточного цикла, а также убиквинтирование белков. Метилирование ДНК указанного гена приводит к нарушению его функций. В клиниках ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России было проведено молекулярно-генетическое тестирование больных РЯ. Результаты данного исследования продемонстрировали, что частота встречаемости метилирования промотора гена BRCA1 у больных солитарным РЯ (единичная опухоль) составила 12,2% (18/148), а в группе больных РЯ при первично-множественном злокачественном новообразовании (ПМЗН) – 3,1% (1 наблюдение). Метилирование промотора исследуемого гена не выявлялось у больных несерозным РЯ, а также у больных РЯ – носительниц мутации гена BRCA1 (как при солитарном, так и при ПМЗН). При этом исследование показало, что частота встречаемости мутации гена BRCA1 у больных солитарным раком яичников составила 21,1% (38/148), а у больных раком яичников при ПМЗН 40,6% (13/32). Можно утверждать, что BRCA1-ассоциированные онкологические заболевания как правило обусловлены мутациями, а метилирование играет вторичную роль, и его анализ не может служить для высокоточного скрининга [18]. Однако, отмечается, что для РЯ, связанного с метилированием гена BRCA1, характерны более ранняя манифестация заболевания (p<0,05) и более тяжелое течение (p<0,05). Других клинически значимых корреляций не наблюдалось [19].

Изучение паттернов метилирования BRCA1 может иметь важное терапевтическое значение. Метилирование гена BRCA1 ассоциировано с нарушением репарации ДНК путем гомологичной рекомбинации. Поэтому для данных пациентов эффективно лечение с использованием ингибитора поли(АДФ-рибоза)-полимеразы [20]. Метилирование BRCA1 в значительной степени связано с лекарственной устойчивостью рака яичников. В указанном случае для лечения могут быть использованы ингибиторы метилирования. Но в некоторых опухолевых тканях яичников демонстрируется гипометилирование и поэтому в терапии указанного заболевания не могут быть использованы ингибиторы метилирования. Они могут снижать эффективность к химиотерапевтическим препаратам и повышать резистентность к ним [21].

Ген MGMT является ключевым геном-супрессором опухоли. Его белковый продукт является важным элементом системы прямой репарации ДНК в клетке [22]. Основной механизм его инактивации связан с метилированием промоторных районов. В исследованиях демонстрируется высокая частота метилирования промоторного района гена MGMT при РМЖ (21%, 12/58) и РЯ (18%, 11/62). Высокая частота также коррелирует с прогрессией заболеваний. При этом было отмечено значительное повышение частоты метилирования гена MGMT при тройном негативном РМЖ и несерозном РЯ [23].

Гиперметилирование OPCML коррелирует с более агрессивным течением РЯ и РМЖ. Продукт данного гена способствует супрессии гена AXL, который, в свою очередь, обладает метастатической активностью. Так, в исследовании Antony J. с соавт. была выявлена корреляция низкой общей выживаемости и повышенной экспрессии гена. При этом, указанное явление было более выражено у пациенток с низкой экспрессией гена OPCML, а у женщин с высоким уровнем OPCML не было существенной разницы между общей выживаемостью и уровнем экспрессии гена AXL [24].

В работе Dvorská D с соавт. было проведено изучение уровня метилирования в генах RASSF1A, PAX1 и CDH1 с помощью пиросеквенирования в здоровых, доброкачественных и злокачественных образцах тканей яичников и соответствующих образцах плазмы. Было зафиксировано статистически значимое повышение уровня метилирования (p<0,05) генов CDH1 и PAX1 в злокачественных тканях, по сравнению с контрольными. Для гена RASSF1 не было обнаружено статистически значимых различий в уровне метилирования между диагностическими группами ни в образцах ткани, ни в образцах плазмы [25].

Гены HOXA10 и HOXA11 отвечают за контроль экспрессии рецепторов прогестерона в эндометрии и обеспечение его функции. Выключение генов прогестерона, связанное с гиперметилированием регуляторной области генов, является эпигенетическим механизмом, который опосредует резистентность прогестерона. Метилирование промоторов генов HOXA10 и HOXA11 играет роль в ранней инициации опухолеобразования в яичниках. Паттерн метилирования указанных генов в здоровых и опухолевых тканях будет отличаться. Было проведено исследование, в ходе которого установлено, что метилирование генов HOXA10 и HOXA11 является лучшим дискриминатором между опухолевой и неопухолевой тканью. Дальнейший анализ независимой выборки, состоящей из 92 образцов опухолевых тканей яичников показал, что метилирование гена HOXA11 тесно связано с остаточной опухолью после циторедуктивной хирургии и является маркером, указывающим на плохой прогноз [26].

В исследовании Alka Singh с соавт. было показано, что в промоторной области генов HOXA9 и HIC1 более высокая плотность метилирования CpG–пар наблюдалась в опухолевой ткани по сравнению с нормальными образцами, что позволяет использовать данные гены в качестве биомаркеров [27].

Гены MSH2, MSH6, MLH1, PMS2 относятся к группе генов системы восстановления несоответствия (мисс-матч репарация, mismatch repair или MMR). Гены MMR отвечают за устранение ошибок репликации ДНК, которые могут возникать при делении клетки. Во время построения новой нити возможна вставка некомплементарного нуклеотида. Система MMR включает в себя белки MSH2 и MSH6, которые формируют первый гетеродимер, отвечающий за поиск ошибок в нити ДНК. Белки MLH1 и PMS2 образуют второй гетеродимер, который в месте обнаруженной ошибки комплексом MSH2/MSH6 присоединяется к нему. В результате указанных событий происходит активация экзонуклеазы, которая вырезает ошибочно построенный участок. Далее ДНК-полимераза правильно достраивает эту нить ДНК. Потеря функции хотя бы одного из указанных генов ассоциирована с микросателлитной нестабильностью и, как следствие, с риском возникновения злокачественных новообразований [28]. Так, в работе Shilpa V. с соавт. была обнаружена значительная взаимосвязь между гиперметилированием промотора гена MLH1 и высокой микросателлитной нестабильности (p=0,027) [29].

Ген LAMA3 кодирует белок, принадлежащий семейству ламининов. Ламины представляют собой гетеротримерные молекулы, состоящие из α-, β- и γ-субъединиц. Ламины необходимы для формирования и функционирования базальной мембраны и осуществляют дополнительные функции в регулировании миграции клеток и механической трансдукции сигналов. Ген LAMA3 кодирует альфа-субъединицу и влияет на несколько эпителиально-мезенхимальных регуляторов, включая фактор роста кератиноцитов, эпидермальный фактор роста и инсулиноподобный фактор роста [30]. Гиперметилирование гена LAMA3 ассоциировано с резистентностью к химиотерапии и плохим прогнозом при раке яичников. Результаты исследования Li-yuan Feng et. al. показали, что уровень метилирования сайтов cg20937934 и cg13270625 гена LAMA3 у пациенток с хеморезистентным раком яичников был значительно выше, чем у больных с хемочувствительным раком яичников [31].

Ген ESR1 кодирует рецептор эстрогена. Исследование L. Giannopoulou с соавторами демонстрирует статистически достоверную положительную корреляцию метилирования гена ESR1 в образцах первичной опухоли с лучшей общей (P=0,027) и безрецидивной выживаемостью, (P=0,041) [32]. В работе Guanghui Gong с соавт. была обнаружена отрицательная корреляция между уровнем метилирования и экспрессией мРНК для генов TNF, ESR1, MUC1 и FOXO1. Результаты анализа показали, что более высокий уровень экспрессии гена TNF связан с более длительным течением РЯ. Более высокий уровень экспрессии ESR1 и более низкий уровень FOXO1 являются потенциальными защитными факторами, которые ассоциированы с лучшими показателями выживаемости больных РЯ. Согласно литературным данным, ген TNF является медиатором воспаления и широко изучается при различных видах рака, но данных о роли его метилирования в канцерогенезе обнаружено не было. Метилирование гена ESR1 обнаруживается как в клеточных линиях РЯ, так и в свободно-циркулирующей ДНК пациенток с серозным РЯ высокой степени злокачественности. При раке яичников с высокой степенью злокачественности отмечается гипометилирование гена MUC1, сопровождающееся метастазированием, инвазивным ростом и миграцией клеток. Ген FOXO1 ассоциирован со многими карциномами, включая РЯ. Также указанный ген связан с лекарственной устойчивостью при РЯ. При этом данные относительно метилирования гена FOXO1 при раке яичников отсутствуют [33].

Метилирование генов микроРНК при раке яичников. МикроРНК представляют собой небольшие некодирующие РНК длиной 15-25 нуклеотидов [34]. Данные молекулы осуществляет процесс регуляции экспрессии генов путем ингибирования трансляции матричной РНК (мРНК) или за счет стимулирования деградации мРНК [35]. Регуляция экспрессии генов микроРНК показана на рисунке 3.

Аберрантная экспрессия микроРНК задействована в патогенезе различных заболеваний, в том числе и онкологических [36]. Указанный механизм играет особую роль в прогрессии рака яичников. Предполагается, что доля генов микроРНК, регулируемых посредством метилирования CpG-островков, в 5-10 раз выше, чем структурных генов. Эта особенность генов микроРНК повышает их привлекательность в качестве диагностических маркеров злокачественных новообразований [37]. Обнаружить аберрантно метилированные гены микроРНК можно не только в патологически измененных опухолевых тканях яичников, но и в жидкостях организма, таких как кровь, моча, асцит [38].

Так, в исследовании Брага с соавт. была определена группа микро-РНК (MIR-124-1, MIR-124-2, MIR-124-3, MIR-125В-1, MIR-127, MIR-129-2) метилирование генов которых вовлечено в развитие и прогрессию рака яичников. Результаты исследований показали статистически значимое повышение частоты метилирования всех шести исследованных генов в образцах опухолей по сравнению с парными образцами гистологически неизменных тканей яичников (p≤10^-3).Кроме того, была показана связь гиперметилирования 5 генов микроРНК (MIR-124-2, MIR-124-3, MIR-125B-1, MIR-127, MIR-129-2) с  прогрессией рака яичников: с более поздней стадией, с увеличением размера опухоли и инвазии, а также с метастазированием в брюшину, региональные лимфоузлы и отдаленные ткани [39].

Кроме того, установлена связь между метилированием различных генов микроРНК и гистологическим типом опухоли яичников. В литературе описывалось исследование с использованием выборки из 99 парных (опухоль/норма) образцов тканей яичников. Анализ метилирования проводился с применением метода количественной метилспецифичной полимеразной цепной реакции. Скрининг биомаркеров пограничной опухоли (ПОЯ) яичников выполнен среди 21 гена миРНК. В результате было обнаружено, что некоторые гены миРНК (MIR124-1, MIR125B-1, MIR129-2, MIR132, MIR148A, MIR193A, MIR203A, MIR107, MIR1258, MIR339) характеризовались высоким уровнем метилирования в группе больных ПОЯ по сравнению с тканями здоровых женщин. При этом в группе больных злокачественными опухолями яичников (ЗОЯ) уровень их метилирования либо отличался незначительно, либо даже снижался. Для генов MIR129-2, MIR132, MIR148A, MIR203, MIR107 и MIR1258 выявлен более высокий уровень метилирования в образцах больных ПОЯ по сравнению с образцами больных ЗОЯ. Уровень метилирования гена MIR148A в ПОЯ был в 4 раза выше, чем в ЗОЯ (31,3% против 7,9%). Уровни метилирования генов миРНК MIR148A и MIR191 статистически значимо снижены в серозной цистаденокарциноме и повышены в серозной и эндометриоидной аденокарциномах [40].

Микро-РНК MIR-193a-3p непосредственно регулирует экспрессию белка GRB7. Клинико-патологический анализ показал, что сверхэкспрессия белка GRB7 коррелирует с метастатическим фенотипом за счёт усиления миграционной способности раковых клеток. Kangmei Chen с соавт. была проведена оценка уровней экспрессии MIR-193a-3p в клинических образцах рака яичников (N=27). Было обнаружено ступенчатое снижение паттерна экспрессии miR-193a-3p от ранней до поздней стадии опухоли (от 1 до 4) и от низкой до высокой степени злокачественности (от 1 до 3). Далее было проведено сравнение уровней экспрессии белка GRB7 и miR-193a-3p.Результаты показали, что низкая экспрессия miR-193a-3p достоверно коррелировала с высокой экспрессией белка GRB7 [41].

При раке яичников может происходить подавление кластера miR-424/503. Исследования Tong Li с соавт. показали, что гиперметилирование соответствующих генов подавляло экспрессию кластера miR-424/503 и приводило к высокой экспрессии гена KIF23. KIF23 – ген-концентратор, его экспрессия имеет взаимосвязь с неблагоприятным прогнозом при РЯ [42].

Для некоторых микроРНК отмечается неоднозначный характер экспрессии при раке яичников. Данные по влиянию MIR-25 (кластер MIR-106b-25, семейство MIR-92a) на разные виды рака и конкретно на рак яичников являются противоречивыми. В исследованиях представлены результаты о повышении и снижении ее синтеза при раке яичников, о про- и антионкогенном, про- и антиметастатическом воздействии. Если на ранних стадиях канцерогенеза влияние этой микроРНК является скорее проонкогенным, то на поздних она может оказывать антиметастическое воздействие. Функция MIR-203 двойственна в различных видах рака, в том числе и в опухолях яичников. По данным одних авторов, указанная микроРНК проявляет свойство супрессора и подавляет эпителиально-мезенхимальный переход, который в свою очередь играет центральную роль в метастазировании [37]. По данным других авторов – MIR-203 проявляет свойства онкогена, и напротив стимулирует рост и миграцию клеток [4].

Заключение. Злокачественные новообразования яичников являются одними из наиболее распространенных среди всех онкогинекологических патологий (уступают по распространённости лишь раку тела и шейки матки). Большая роль в формировании данной патологии принадлежит эпигенетическим механизмам (в частности, метилированию ДНК структурных генов и генов микро-РНК). Структурные гены, паттерн метилирования которых оказывает влияние на патогенез рака яичников: OPCML, PAX1, CDH1, HOXA9, HIC1, MLH1, HIST1H2BB, MAGI2, HOXA10, HOXA11, LAMA3, ESR1, MUC1 и FOXO1.Также к настоящему времени получена обширная информация о влиянии микроРНК на канцерогенез в целом и прогрессию рака яичников. Отмечается влияние эпигенетической регуляции микроРНК на клинические различия гистологических форм опухолей яичников. Определена группа генов микро-РНК, исследование которой показало статистически значимую зависимость метилирования и прогрессии опухоли яичников. Однако существуют и противоречия, связанные с молекулами микроРНК, роль которых в онкогенезе неоднозначна. Пока не выяснено, за счёт каких механизмов и на какой стадии прогрессирования заболевания происходит изменение экспрессии и функциональной роли указанных микроРНК.

 Таким образом, результаты многочисленных исследований подтверждают важную роль метилирования генов супрессоров опухолевого роста и различных микроРНК в онкогенезе и свидетельствуют о необходимости дальнейшего анализа, направленного на расшифровку эпигенома человека. Понимание механизмов эпигенетической регуляции развития и течения рака будут способствовать разработки новых диагностических и прогностических методик и подходов для лечения злокачественных новообразований.

Информация о финансировании

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РБ (соглашение №1 от 28.12.21 г.), гранта РФФИ №20-34-90003, гранта Президента РФ (соглашение № 75-15-2023-329 от 22.02.23 г.), Министерства науки и высшего образования РФ (№075-03-2021-193/5)