سازوکارهای اپی‌ژنتیکی در درمان سرطان پستان و مقاومت درمانی

سرطان، هم ژنتیکی و هم اپی‌ژنتیکی است و گروهی از بیماری‌ها را در بر می‌گیرد؛ ببینید سرطان چیست. سازوکارهای اپی‌ژنتیکی، ابعاد گوناگون زیست‌شناسی سرطان را از سرطان‌زایی تا تنظیم پاسخ ایمنی در ریزمحیط تومور تنظیم می‌کنند. برخلاف جهش‌های ژنتیکی که اصلاحشان دشوار است، سازوکارهای اپی‌ژنتیکیِ مختل را می‌توان به‌کمک ترکیبات کوچک‌مولکول هدف گرفت. همچنین در سرطان‌های مختلف توپر یا اندامی، تغییر اپی‌ژنوم، سلول سرطان را در معرض حمله دستگاه ایمنی می‌گذارد و آن را به ایمنی‌درمانی حساس‌تر می‌کند. این مزایا در دهه گذشته به ساخت راهبردهای اپی‌ژنتیکی برای درمان سرطان کمک کرده‌اند.

درمان‌های اپی‌ژنتیکی در سرطان

ابزارهای تشخیصی و پیش‌آگهیِ مبتنی بر اپی‌ژنتیک به انکولوژی کمک بزرگی می‌کنند. به‌ویژه چند «تحلیل DNA از نظر متیلاسیون» و روش‌های تصویربرداری تشخیصی در کارآزمایی‌های بالینی ارزیابی می‌شوند یا از پیش در کاربردند. تلاش انکولوژی برای مقابله با سازوکارهای اپی‌ژنتیکی مختل، به ساخت اپی‌داروها نیز انجامیده است؛ داروهایی که تغییرات اپی‌ژنتیکی را هدف می‌گیرند.

- موضوع مرتبط: ژن‌ها هم به آموزش نیاز دارند! درمان‌های اپی‌ژنتیکی سرطان

برای درمان تومورهای توپر و خونی، از جمله هیستون‌دِاستیلازها (HDACis)، متیل‌ترانسفرازهای DNA (DNMTs) و مهارکننده‌های EZH2 و IDH، اکنون 8 درمان اپی‌ژنتیکیِ تأییدشده FDA وجود دارد و شمار زیادی اپی‌دارو نیز در کارآزمایی بالینی بررسی می‌شوند.

سرطان پستان ER+، با گیرنده استروژن مثبت محل آزمون اپی‌داروهایی است که اکنون به فاز II رسیده‌اند؛ این‌ها بازتاب پیشرفت تازه در شناخت سازوکارهای اپی‌ژنتیکیِ کنترل‌کننده رشد سرطان پستان ER+، در ترکیب با درمان متعارف، و نیز متاستاز و مقاومت درمانی آن هستند.

بروز نوع تهاجمی سرطان پستان از 2004 همچنان رو به افزایش است. در 2018، بیش از 2 میلیون مورد در جهان گزارش شد. حدود %80 همه موارد، به‌دلیل بیان گیرنده ERα، در گروه ER+ قرار می‌گیرند و بقای کلی 5ساله این بیماران حدود %90 است.

- موضوع مرتبط: آمار سرطان ترکیه 2020

چون ERα محرک اصلی سرطان‌زایی در بیشتر سرطان‌های ER+ است، درمان‌های هورمونی موجود شامل مهار ERα، مهار ساخت استروژن و تخریب انتخابی ERα هستند. این درمان‌ها بقای کلی را طولانی می‌کنند، اما یک‌سوم همه بیماران سرطان پستان ER+ مرحله اولیه، مقاومت به درمان نشان می‌دهند. هدف گرفتن تنظیم‌کننده‌های کروماتین با ترکیبات کوچک برای بازآرایی اپی‌ژنوم سرطان، ممکن است سلول مقاوم را دوباره به درمان هورمونی یا درمان‌های تازه حساس کند.

زیرگونه‌های استروژن و سازوکارهای پیام‌رسانی ERα

استروژن، با تنظیم حساسیت به انسولین، میزان غذا خوردن و مصرف انرژی از راه تنظیم دما، فرایندهای رشدی بسیاری را تحریک می‌کند؛ از بلوغ تولیدمثلی و رشد استخوان تا هم‌ایستایی انرژی بدن. همچنین برای تنظیم رشد غده پستان، سازوکارهای میتوژنیک و اپی‌ژنتیکی را هماهنگ می‌کند.

پنج زیرگونه اصلی استروژن وجود دارد:

• استرون (E1)،
• 17-β استرادیول (E2)،
• استریول (E3)،
• استترول (E4)،
• استرون‌سولفات (E1s)

E1 به‌طور برگشت‌پذیر به شکل فعال‌تر زیستی، یعنی E2، تبدیل می‌شود و هر دو استروژن‌های اصلی بدن‌اند. اما با غالب‌تر بودن E3، فقط در بارداری می‌توان E3 و E4 را شناسایی کرد. E1ها عمدتاً مخزن استروژن‌اند، زیرا در حالت طبیعی به‌کمک استروئیدسولفاتازها به‌آسانی به شکل‌های فعال E1 و E2 تبدیل می‌شوند.

شکل 1: ERα با برهم‌کنش و ارتباط متقابل با عامل‌های پیشگام و هم‌تنظیم‌کننده‌ها، واسطه تغییرات اپی‌ژنتیکی می‌شود.

a. نمای شماتیک حوزه‌های ساختاری ERα. ناحیه اتصال لیگاند، یا LBD، سطحی برای دیمری‌شدن و اتصال هم‌فعال‌کننده دارد. پس از اتصال E2، مارپیچ-12 در LBD به آرایش فعالی می‌رود که برهم‌کنش ERα با هم‌فعال‌کننده‌ها را تقویت می‌کند.

b. عامل‌های پیشگام مانند FOXA1، GATA3، PBX1 و AP-2γ ترجیحاً به نواحی هیپومتیله ژنوم با موتیف متناظر متصل می‌شوند. این نواحی معمولاً با سطح پایین H3K4me1/2 مشخص‌اند که با تقویت عامل‌هایی مانند FOXA1 افزایش می‌یابد. پس از تحریک با لیگاند E2، عامل‌های پیشگام جای‌گیری Erα متصل به لیگاند روی کروماتین را آسان می‌کنند. در پی آن بیان ژن فعال می‌شود؛ ERα برای انباشت نشانگرهای فعال‌کننده مانند H4R3me1 و H3K27Ac با رنگ پُر، فعال‌کننده‌های اپی‌ژنتیکی چون P300 / CBP، مجموعه SWI / SNF، PRMTها و EZH2 را جذب می‌کند؛ مستقیم یا از راه هم‌فعال‌کننده‌هایی مانند SRC-1/2/3 و Mediator یا میانجی. بااین‌حال، ERα متصل به لیگاند و تاموکسیفن، از راه برهم‌کنش با هم‌سرکوبگرهایی چون LCOR و NCoR1/2، می‌تواند از سرکوبگرهای اپی‌ژنتیکی شامل HDACها و مجموعه NuRD هم بهره بگیرد و با حذف نشانگرهای فعال اپی‌ژنتیکی با رنگ کم‌رنگ، بیان ژن را سرکوب کند.

ERα در مسیرهای پیام‌رسانی غیرژنومی E2 نیز همراهی می‌کند. مستقیماً تکثیر سلول سرطان پستان ER+ را تقویت می‌کند. سازوکارهای ژنومی پس از تحریک E2 با همودیمری‌شدن ERα آغاز می‌شوند؛ سپس با اتصال مستقیم به عناصر پاسخ استروژنی یا ERE، یا اتصال غیرمستقیم به عامل‌های رونویسی (TF) از راه حوزه‌های عملکرد فعال‌سازی (AF)، به کروماتین فراخوانده می‌شوند. برآورد می‌شود بیان حداکثر %75 ژن‌های پاسخ‌دهنده به استروژن، به اتصال ERα به EREها یا توالی‌های شبیه ERE نیاز دارد. در سرطان پستان ER+، عامل‌های رونویسی پیشگام مانند FOXA1، GATA3، PBX1 و AP-2γ، به توالی‌های هدف مشخص DNA در کروماتین متراکم متصل می‌شوند و اتصال ERα به کروماتین در پاسخ به تحریک E2 را آسان می‌کنند. ERα فعال همچنین می‌تواند برای میانجی‌گری رونویسی یا سرکوب ژن، مجموعه‌ای از هم‌فعال‌کننده‌ها یا هم‌سرکوبگرها را به کار گیرد؛ شکل 1b.

سازوکارهای اپی‌ژنتیکی زیرین پیام‌رسانی ERα

از هم‌سرکوبگرهای مهم فعالیت رونویسی ERα، یعنی مواد بازدارنده ساخت آنزیم، می‌توان NCoR1، NCoR2 و LCoR را نام برد؛ شکل 1b. BRCA1، شناخته‌شده‌ترین هم‌سرکوبگر ERα است. BRCA1 پس از اتصال به حوزه AF2، Erα را برای تخریب هدف می‌گیرد و فعالیت رونویسی ERα را پایین می‌آورد.

عامل‌های رونویسی پیشگام برای جذب وابسته به E2ِ ERα به کروماتین لازم‌اند. مستقل از E2 به کروماتین متصل می‌شوند و حذفشان اتصال کروماتینی ERα القاشده با E2 را به‌طور مهمی کم می‌کند. نقش اپی‌ژنتیکی و سرطان‌زای آن‌ها در سرطان پستان ER+ بررسی شده است. بااینکه GRHL2 هنوز عامل پیشگام شناخته نمی‌شود، شباهت‌های عملکردی فراوانی با FOXA1 و GATA3 دارد؛ مانند جذب مستقل از E2 به کروماتین و تنظیم ژن‌های هدف ERα؛ بنابراین نقش بالقوه آن به‌عنوان عامل رونویسی پیشگام فرض شده است. همچنین یافته‌اند اجزای PRC1 و PRC2، جذب وابسته به E2 به کروماتین دارند و بیان ژن‌های هدف ERα القاشده با E2 را در سلول سرطان پستان تقویت می‌کنند.

فرایندهای اپی‌ژنتیکیِ رشد طبیعی غده پستان در سرطان از مسیر خارج می‌شوند

در رشد غده پستان، افزون بر عامل‌های هورمونی، مسیرهای پیام‌رسانی و تنظیم‌کننده‌های کروماتین فراوانی تعادل میان خودنوزایی، تمایز و یکپارچگی بافت را هماهنگ می‌کنند. غده پستان سه مرحله اصلی رشد دارد: جنینی، بلوغ و تولیدمثل. مرحله جنینی با مسیرهایی مانند WNT و Hedgehog یا HH هماهنگ می‌شود، اما مراحل بلوغ و تولیدمثل زیر کنترل هورمونی‌اند.

فعال شدن دوباره مسیرهای رشد، ویژگی مشترک سرطان‌های مختلف است و در سرطان پستان با حفظ جمعیت سلول بنیادی غده پستان ارتباط نزدیک دارد؛ شکل 2. در دهه گذشته، با پیدایش پیشرفت‌های فناورانه مانند توالی‌یابی نسل جدید، پژوهش‌ها نشان داده‌اند خروج فرایندهای اپی‌ژنتیکی مهم رشد پستان از مسیر طبیعی نیز در پیشرفت سرطان پستان نقش مهم دارد. بر این اساس، ارتباط متقابل عملکردی میان فرایندهای اپی‌ژنتیکی و مسیرهای رشدیِ ایجادکننده سرطان پستان بررسی شده است.

شکل 2: رشد غدد پستان در جنین

در اپی‌تلیوم طبیعی پستان، DKK3 به LRP، هم‌فعال‌کننده مسیر WNT برای Frizzled، متصل می‌شود و از فعال شدن مسیر در حضور لیگاند WNT جلوگیری می‌کند. ای‌کادهرین به β-کاتنین سیتوپلاسمی متصل می‌شود که در نبود فعال‌سازی WNT به‌وسیله GSK3β تخریب می‌شود. پروموتر SHH، کدکننده لیگاند Hedgehog، هیپرمتیله و مسیر Hedgehog خاموش است. اما در سرطان پستان، پروموتر DKK3 هیپرمتیله و بیان آن کم می‌شود. در نبود DKK3، LRP در حضور لیگاند WNT، Frizzled را هم‌فعال می‌کند؛ فسفریلاسیون DSH رخ می‌دهد و تخریب کاتنینِ وابسته به GSK3β مهار می‌شود. ای‌کادهرین هم از راه متیلاسیون پروموتر کاهش بیان می‌یابد. افزون بر این، پروموتر SHH هیپومتیله می‌شود، بیان SHH بالا می‌رود و مسیر Hedgehog از راه GLI1 فعال می‌شود. فعال شدن WNT و Hedgehog، به خودنوزایی سلول بنیادی، EMT، متاستاز و مقاومت به تاموکسیفن می‌انجامد.

تعدیل اپی‌ژنتیکی پیام‌رسانی WNT در سرطان پستان ER+

فعال‌سازی غیرطبیعی WNT به پیدایش و پیشرفت سرطان‌های مختلف، از جمله پستان، می‌انجامد. خاموشی اپی‌ژنتیکی ژن‌های آنتاگونیست WNT، مانند SFRP و DKK، باعث تشکیل تومور پستان می‌شود. از نظر سازوکار، خاموشی این ژن‌ها با متیلاسیون DNA، علت اصلی پیام‌رسانی مداوم WNT در سرطان پستان و مرتبط با پیش‌آگهی بد است. این تغییرات با فعال‌سازی پایدار β-کاتنین، تکثیر مرتبط با خودنوزایی سلول بنیادی و عود بیماری را بیشتر می‌کنند؛ شکل 2.

در مطالعه‌ای روی 96 بیمار سرطان پستان، متیلاسیون پروموتر DKK3، عضوی از خانواده DKK، در تومور بیماران مرحله پیشرفته، دارای متاستاز غدد لنفاوی و ERα مثبت بیشتر بود؛ از 47 بیمار، 42 نفر ER+ بودند. با توجه به اتصال مسیرهای WNT و ERα، به‌ویژه از راه پروتئین Polycomb به نام EZH2، تصور می‌شود نبود مهار WNT به‌وسیله DKK ممکن است به مسیر ERα برسد و رشد و بقا را تحریک کند؛ بدین‌ترتیب متیلاسیون پروموتر DKK3 با ERα مثبت مرتبط می‌شود. بااین‌حال، تلاش بالینی برای بازگرداندن بیان ERα با عامل‌های هیپومتیله‌کننده موفق نبوده است. پژوهش درباره هدف گرفتن مدارهای اپی‌ژنتیکی مختلی که برنامه‌های رشدی مانند WNT را فعال می‌کنند ادامه دارد.

پیام‌رسانی HH و مجموعه‌های Polycomb

HH مسیر رشدی مهم دیگری است که در تومورزایی پستان با سازوکار اپی‌ژنتیکی مختل می‌شود. هیپومتیلاسیون پروموتر لیگاند HH، یعنی SHH، یا گیرنده پایین‌دستی، فعال‌سازی وابسته به لیگاند و تقسیم مهارنشده سلول را بیشتر می‌کند و پیشرفت سرطان را می‌راند؛ شکل2. HH همچنین برای تقویت خودنوزایی سلول‌های بنیادی طبیعی و تومورزای پستان، بیان عضوی از مجموعه PRC1، یعنی PCGF4 موسوم به BMI1، را القا می‌کند. سلول‌های بنیادی سرطان پستان با مقاومت به درمان هورمونی مرتبط‌اند؛ اما هنوز بحث است که ویژگی‌های شبه‌بنیادی سلول مقاوم از گسترش سلول‌های توموری نهفته قبلی می‌آید یا بازبرنامه‌ریزی پویای ناشی از تغییر اپی‌ژنتیکی. باور بر این است که هدف گرفتن عامل‌های اپی‌ژنتیکی مانند DNMTها برای بازگرداندن تنظیم آنتاگونیستی HH، همراه داروهای هدف‌گیرنده مستقیم پیام‌رسانی HH، ممکن است بقا و تمایز سلول بنیادی سرطان را تعدیل کند.

داده‌های تازه نشان می‌دهند مهارکننده‌های EZH2، هسته آنزیمی مجموعه PRC2، در کارآزمایی‌های پیشرفته انواع تومور از جمله سرطان پستان سه‌گانه منفی بررسی می‌شوند و واسطه سرکوب مسیر GATA3- ERα هستند؛ مسیری که فنوتیپ شبه‌لومینال حساس به داروهای هورمونی مانند فولوسترانت را القا می‌کند. این نتایج نشان می‌دهند هدف گرفتن پروتئین‌های Polycomb، به‌ویژه PCGF4، همتایی درمانی برای هدایت تغییر فنوتیپی سلول بنیادی سرطان پستان مقاوم به هورمون‌درمانی به حالت حساس به آن است.

در مجموع، این مشاهده‌ها نشان می‌دهند سازوکارهای اپی‌ژنتیکی حیاتی در رشد طبیعی، در بافت نئوپلاستیک تغییر می‌کنند و ازاین‌رو به‌عنوان نشانگرهای زیستی و هدف‌های درمانی، نامزدهای جذابی‌اند.

درمان‌های هورمونی، مسیر سرطان‌زای E2-ERα را هدف می‌گیرند

پیام‌رسانی هورمون استروئیدی نخست در 1896 با پیشرفت سرطان پستان مرتبط شد؛ برداشتن جراحی هر دو تخمدان بیماران به پسرفت تومور انجامید. درمان هورمونی، استاندارد سرطان پستان ER+، شامل مداخلات مهار تولید استروژن و راهبردهای هدف‌گیرنده مستقیم ERα است و سه دسته اصلی دارد: تعدیل‌کننده‌های انتخابی گیرنده استروژن (SERMs)، تخریب‌کننده‌های انتخابی آن (SERDs) و مهارکننده‌های آروماتاز (AIs).

تاموکسیفن، نخستین داروی هدف‌گیرنده ERα با تأیید بالینی است و بیش از سی سال گزینه اصلی درمان سرطان پستان اولیه و پیشرفته بوده است. این دارو یک SERM است؛ برای اتصال به ERα با E2 رقابت می‌کند و جذب هم‌فعال‌کننده با واسطه LBD گیرنده را بازمی‌دارد. باوجود موفقیت درمان، انتظار می‌رود بیماری یک‌سوم زنانِ درمان‌شده با تاموکسیفن برای 5 سال، در طول 15 سال عود کند. بااین‌حال، بیشترشان بیان ERα را حفظ می‌کنند و به SERDهایی مانند فولوسترانت حساس می‌مانند.

پس از یائسگی، E2 دیگر در تخمدان ساخته نمی‌شود؛ بلکه از آروماتیزاسیون تستوسترون و آندروستن‌دیون در بافت‌های مختلف مانند کبد، چربی زیرپوست و استرومای اطراف سلول طبیعی پستان، و نیز سلول اپی‌تلیال پستان و فیبروبلاست تومور اولیه تولید می‌شود. AIها با مهار فعالیت آروماتاز، سطح بالای E2 در بافت سرطان پستان را کم می‌کنند و استروئیدی یا غیراستروئیدی‌اند. نوع استروئیدی برگشت‌ناپذیر و نوع غیراستروئیدی رقابتی و برگشت‌پذیر به آروماتاز متصل می‌شود. برخلاف تاموکسیفن که عموماً پیش از یائسگی تجویز می‌شود، فولوسترانت و AIها عمدتاً برای پس از یائسگی‌اند؛ تنها یا همراه داروی هورمونی دیگر یا درمان هدفمند مانند مهارکننده‌های CDK4/6.

- موضوع مرتبط: پیشنهادهایی برای شکایت‌های یائسگی پس از سرطان پستان

ERα محرک اصلی سرطان‌زایی در سرطان پستان ER+ است. در %50 سرطان‌های پستان، تغییرات ژنتیکی دیگری مانند افزایش بیان سیکلین D1، شکل 3a، و از دست رفتن CDKN2A، در پیشرفت بیماری و پاسخ درمانی نقش دارند. برای نمونه، افزایش سیکلین D1 با پیش بردن چرخه سلول از G1 / S، فعال‌سازی CDK4/6 و فسفریلاسیون RB را بیشتر می‌کند. پس از سال‌ها تک‌درمانی هورمونی، تأیید درمان‌های هدفمند علیه mTOR با اورولیموس، PI3K با آلپلیسیب و CDK4/6 با پالبوسیکلیب، ریبوسیکلیب و آبماسیکلیب، مدیریت بیماری را به‌طور مهمی پیش برد. کارآزمایی‌های متعدد اثربخشی مهار CDK4/6 را نشان داده‌اند؛ در نتیجه مهارکننده‌های CDK4/6، تنها یا همراه AI یا فولوسترانت، هم در بیماری حساس و هم مقاوم به درمان هورمونی، برای سرطان پستان متاستاتیک ER+/HER2- از گزینه‌های درمان استاندارد شناخته شده‌اند.

شکل 3: تغییرات ژنومی منتخبِ میانجی مقاومت درمانی در سرطان پستان ER+

a. NF1 یک GTPاز است که فعال‌سازی RAS در مسیر MAPK را مهار می‌کند (1) و در ژن CCND1 کدکننده سیکلین D1، هم‌سرکوبگر ERα است (2). در سلول مقاوم، از دست رفتن NF1، پیام‌رسانی MAPK و بیانِ فعال‌کننده CDK4/6 و تقویت‌کننده گذار G1 / S، یعنی سیکلین D1، را افزایش می‌دهد. مهارکننده‌های MEK و CDK4/6 به‌ترتیب می‌توانند بر افزایش بیان MAPK و CDK4/6 غلبه کنند. در نبود NF1، فولوسترانت هم قابل استفاده است.

b. در سرطان پستان ER+ حساس به درمان، ERα پس از اتصال به E2 دیمری و به‌وسیله CDK7 فسفریله می‌شود. جهش‌های ESR1 اغلب در LBD سلول مقاوم رخ می‌دهند و به ERα فعالِ پایدار می‌انجامند که با برهم‌کنش هم‌فعال‌کننده مستقل از E2، بیان ژن را میانجی‌گری می‌کند. راهبردهای پیشنهادی شامل مهار CDK7 با THZ1 و مهار هم‌فعال‌کننده‌های SRC است.

c. CYP19A1 آروماتاز، آنزیم تبدیل تستوسترون به استروژن، را کد می‌کند. پس از عود در پی درمان AI، اغلب افزایش بیان CYP19A1 ایجاد می‌شود که استروژن و مقاومت درمانی را بیشتر می‌کند. بیماران دارای افزایش بیان CYP19A1، افزون بر فولوسترانت، ممکن است به‌جای AI برگشت‌پذیر، AI استروئیدی برگشت‌ناپذیر بگیرند.

d. FOXA1 در سرطان پستان ER+ مقاوم، اغلب تکثیر ژنی یا جهش دارد؛ در پی آن فعالیت FOXA1 بالا می‌رود و FOXA1 به نواحی تقویت‌کننده تکراری بازتوزیع می‌شود. این نواحی در نزدیکی موتیف عامل‌هایی مانند AP-1، STAT5 و SOX9 افزایش یافته‌اند و رونویسی متاستاتیک را تقویت می‌کنند. هدف گرفتن مستقیم FOXA1 دشوار است؛ اما مهارکننده‌های اختصاصی می‌توانند ژن‌های واسطه متاستاز، مانند HIF-2α، را که پایین‌دست FOXA1 هستند هدف بگیرند.

سازوکارهای مقاومت به درمان هورمونی و راهبردهای جایگزین احتمالی

باوجود اثر درمان هورمونی در سرطان پستان ER+، مقاومت در حدود %25 بیماران مرحله اولیه و تقریباً همه مبتلایان متاستاتیک پدید می‌آید و به پیامد بالینی بد می‌انجامد. مقاومت می‌تواند ذاتی، یعنی de novo یا از نو، یا اکتسابی باشد. بیماران پیشرفته عموماً در جایگاه‌های متفاوت، پیشرفت‌های کلونی متفاوتی دارند که از انتخاب تغییرات ژنتیکی زیر فشار درمانی می‌آیند. این فشار، کلون‌های دارای جهش در خود هدف دارو، مسیرهای میتوژنیک و ژن‌های عامل‌های اپی‌ژنتیکی را گسترش می‌دهد. شرایط ریزمحیط مانند کم‌اکسیژنی نیز می‌تواند چشم‌انداز اپی‌ژنتیکی را تغییر دهد و در تکامل بیماری نقش داشته باشد؛ به‌ویژه چون آنزیم‌های اپی‌ژنتیکی حسگر مواد غذایی و اکسیژن هم هستند. کلون‌های دارای جهش در سازوکار اپی‌ژنتیکی، در رونویسی و ترمیم و همانندسازی DNA نقص دارند؛ خودنوزایی تومور بدخیم، مهار تمایز و گریز از مرگ سلولی در پی می‌آید و همگی تهاجم بافتی را بیشتر می‌کنند. غلبه بر این پیامدها در درمان سرطان پستان ER+ چالشی بزرگ است.

تغییر چرخه سلولی در سرطان پستان مقاوم به درمان هورمونی

تغییر در کنترل چرخه سلول اغلب با مقاومت دارویی مرتبط است. تکثیر ژنی CCND1 و سطح بالای CDK4 در تومور هم با مقاومت هورمونی ارتباط دارند. باوجود اثربخشی مهار CDK4/6، حدود %10-20 سرطان‌ها حساس نیستند و بخش بزرگی، یعنی %70-80، پس از 12-36 ماه درمان مقاوم می‌شوند.

مقاومت به مهار CDK4/6 با از دست رفتن سرکوبگرهای تومور مانند RB و FAT1 مشخص می‌شود. جهش ازبین‌برنده عملکرد FAT1، گیرنده مسیر Hippo، به‌ترتیب در %2 تومورهای اولیه و %6 متاستاتیک دیده می‌شود. بیش‌فعالی پیام‌رسانی RTK-RAS و فعالیت غیرعادی اثرگذار پایین‌دستی CDK4/6، یعنی CCNE1-CDK2، نیز فسفریلاسیون RB را بازمی‌گرداند، مقاومت را می‌راند و پاسخ به پالبوسیکلیب را کم می‌کند.

برای سنجش اثربخشی مهارکننده‌های CDK4/6 در سرطان‌ها و راهبردهای درمانی گوناگون، بیش از 100 کارآزمایی فعال وجود دارد و این‌ها نامزد درمان سرطان آینده‌اند. به‌طور مشخص‌تر، کاربرد مهارکننده‌های CDK4/6 در سرطان پستان، تنها یا همراه درمان هورمونی یا ایمنی‌درمانی، فعالانه پژوهش می‌شود.

تغییر هم‌تنظیم‌کننده‌های ERα

تغییر ژنتیکی می‌تواند تعادل هم‌فعال‌کننده‌ها و هم‌سرکوبگرهای ERα را برهم بزند و با پیش‌آگهی بد و مقاومت هورمونی مرتبط است. تاموکسیفن آرایش ERα را چنان تغییر می‌دهد که جذب هم‌فعال‌کننده مهار و تقویت هم‌سرکوبگرهایی چون NCoR1 و NF1 یا نوروفیبرومین پشتیبانی شود. جهش غیرفعال‌کننده یا حذف NCoR1 و NF1 از شایع‌ترین تغییرات سرطان پستان متاستاتیک ER+ است. برای نمونه، NF1 با اثر ترکیبیِ از دست رفتن فعالیت GTPاز و نقش هم‌سرکوبگری رونویسی ERα، مقاومت هورمونی را می‌راند؛ سطح آن‌ها با پاسخ به داروی هورمونی تنها یا همراه مهارکننده CDK4/6 یا MEK ارتباط دارد؛ شکل 3a.

عامل‌های اپی‌ژنتیکیِ ایجادکننده سرطان پستان مقاوم به درمان هورمونی

توالی‌یابی کل ژنوم نشان داده عامل‌های اپی‌ژنتیکی از ژن‌های دارای شایع‌ترین جهش در سرطان انسان‌اند. جهش غیرفعال‌کننده و از دست رفتن زیرواحدهای SWI / SNF از شایع‌ترین تغییرات ژنتیکی در سرطان‌های متعددند. در سرطان پستان، عامل از دست رفتن عملکرد ARID1A، جهش‌هایی هستند که در محیط متاستاتیک مقاوم به درمان هورمونی افزایش یافته‌اند. پاسخ ضعیف بیماران جهش‌یافته ARID1A به SERDها، نقش احتمالی آن‌ها در مقاومت را مطرح می‌کند. از نظر سازوکار، فقدان ARID1A دسترسی کروماتین، اتصال عامل‌های رونویسیِ کنترل‌کننده سرنوشت لومینال و نیز اتصال ERα و FOXA1 به کروماتین را کم می‌کند؛ شکل 4. فرض می‌شود سرکوب طولانی ERα، کلون‌های دارای جهش غیرفعال‌کننده ARID1A را پدید آورد و گذار فنوتیپ لومینال به بازال را تحریک کند. افزایش جهش‌های ARID1A در سرطان پستان مقاوم و شیوعشان در سرطان‌های دیگر، نیاز به راهبرد هدفمند علیه سرطان جهش‌یافته ARID1A را بیشتر می‌کند.

در سرطان تخمدان، جهش ARID1A و مهار EZH2 کشندگی مصنوعی دارند و مهار HDAC2 آن را تقویت می‌کند؛ شکل 4. در سلول فاقد ARID1A، HDAC2 به مهارکننده پیام‌رسانی PI3K/AKT که از ژن‌های هدف مشترک ARID1A / EZH2 است جذب می‌شود و این مسیر میتوژنیک را غیرعادی فعال می‌کند. این دو رویداد، یعنی فقدان عملکرد ARID1A و فعالیت PI3K/AKT، اغلب در سلول سرطان پستان مقاوم به هورمون‌درمانی دیده می‌شوند. بنابراین پیشنهاد شده در سرطان پستان جهش‌یافته ARID1A، هدف گرفتن EZH2 گزینه درمانی معتبری برای پژوهش باشد؛ شکل 4.

شکل 4: مسیرهای اپی‌ژنتیکی مختل در سرطان پستان ER+ مقاوم به درمان، با هدف‌های بالقوه برای داروهای اپی‌ژنتیکی تازه

پنل‌های آبی و زرد: مسیر PI3K/AKT می‌تواند DNMT1 را فسفریله و روی کروماتین پایدار کند و هیپرمتیلاسیون DNA را حفظ کند. EZH2 نیز، با کاهش سطح ژنومی H3K27me3، به‌وسیله PI3K/AKT فسفریله می‌شود. همچنین PI3K/AKT با فسفریلاسیون KMT2D، اتصال FOXA1 و در نتیجه ERα به کروماتین را با کاهش H3K4me1 / 2 کم می‌کند و به مقاومت هورمونی می‌انجامد. مهارکننده PI3K می‌تواند این مسیرهای غیرعادی را هدف بگیرد. پایدار شدن DNMT1 و مهار EZH2 را هم به‌ترتیب می‌توان با عامل هیپومتیله‌کننده DNA و مهارکننده HDAC هدف گرفت.

پنل بنفش: جذب HDAC به پروموتر ESR1، H3K27ac را کم می‌کند؛ در پی آن هیپرمتیلاسیون پروموتر با واسطه DNMT1 و کاهش بیان ESR1، مقاومت دارویی می‌آورد. مهار HDAC با انتینوستات می‌تواند کاهش بیان ESR1 با واسطه HDAC را معکوس کند.

پنل نارنجی: KDM5 یا KDM5A / B، خانواده‌ای از دمتیلازهای هیستون H3 در لیزین 4 است که با مقاومت درمانی در سرطان‌های مختلف مرتبط است. افزایش فعالیت آنزیم‌های KDM5، سطح H3K4me3 را کاهش می‌دهد و ناهمگنی رونویسی را بیشتر می‌کند. به‌ویژه سطح بالای بیان KDM5B با پیش‌آگهی بد در سرطان پستان ER+ ارتباط دارد. مهارکننده‌های تعدیل‌کننده فعالیت خانواده KDM5 ممکن است پاسخ به عامل‌های هورمونی مانند فولوسترانت را بهتر کنند.

پنل سبز: فقدان KMT2C، ERα را به ژن‌های تنظیم‌شده با AP-1 بازتوزیع می‌کند و رونویسی مستقل از هورمون اما وابسته به Erα را تقویت می‌کند؛ این موضوع، SERDهایی مانند فولوسترانت و مهار CDK4/6 را گزینه‌های درمانی قابل‌بررسی نشان می‌دهد.

پنل قرمز: ARID1A جزئی از مجموعه SWI / SNF است؛ جهش آن دسترسی کروماتینی ERαα و FOXA1 به ژن‌های تعیین‌کننده سرنوشت لومینال را محدود و گذار از فنوتیپ لومینال به شبه‌بازال را تقویت می‌کند. جهش ARID1A را می‌توان با مهارکننده‌های EZH2، HDAC، BET و PI3K/AKT هدف گرفت.

مسیرهای اپی‌ژنتیکی در راه درمان هورمونی

اختلال اپی‌ژنتیکی عامل مهم تومورزایی و مقاومت دارویی است. تاکنون اپی‌داروها عمدتاً به بدخیمی خونی محدود بوده‌اند و در تومور توپر موفقیت اندکی داشته‌اند. انعطاف مرتبط با بازبرنامه‌ریزی اپی‌ژنتیکی، توان کلی سلول سرطان را بالا می‌برد و درمان اختصاصی را پیچیده‌تر می‌کند. شواهد پیش‌بالینی و بالینی مختلف، هم‌افزایی اپی‌داروها با ایمنی‌درمانی، پرتودرمانی و درمان هورمونی را پشتیبانی می‌کنند. در واقع، ساخت مولکول‌های کوچکِ هدف‌گیرنده تنظیم‌کننده کروماتین، از فعال‌ترین حوزه‌های کنونی کشف داروست. تلاش‌های تازه همچنین پیشنهاد می‌کنند ابزارهای تغییر RNA برای پیشرفت سرطان و مقاومت درمانی مهم‌اند و به‌عنوان هدف‌های نامزدِ درمان تازه ظرفیت دارند؛ پژوهش‌ها این ظرفیت را آشکار کرده‌اند.

اختلال اپی‌ژنتیکی در سرطان پستان مقاوم به هورمون‌درمانی شایع است. برای نمونه، هیپرمتیلاسیون پروموتر ESR1 در حدود %20 بیمارانِ دارای پیشرفت حین تاموکسیفن، بیان ERα را از بین می‌برد. انتینوستات یا HDACi و لتروزول یا AI می‌توانند بیان ERα و آروماتاز را در رده سلولی سرطان پستان ER− بازگردانند و رشد را مهار کنند؛ این کار اثر مداخله اپی‌ژنتیکی در القای حساسیت هورمونی را نشان می‌دهد؛ شکل 4. بااین‌حال، بازگشت بیان ERα هرگز در محیط بالینی دیده نشده است؛ این نشان می‌دهد در خاموشی ESR1 سازوکارهای سرکوبگر دیگری نقش دارند.

سلول مقاوم به تاموکسیفن، با افزایش استیلاسیون هیستون‌ها، عامل‌های رونویسی و پروتئین شوک حرارتی (heat shock proteins)، کاتالیزشده با HATهایی مانند P300 / CBP، نیز مشخص می‌شود. در سرطان پروستات مقاوم به اخته‌سازی، مهارکننده کاتالیتیک انتخابی p300 / CBP به نام A-485، برنامه رونویسی گیرنده آندروژن را مهار می‌کند. باید آزمود که هدف گرفتن تعادل فعالیت HAT و HDAC، در سرطان پستان هم به همان شکل بر رونویسی با واسطه ERα اثر دارد یا نه.

عامل‌های اپی‌ژنتیکی سازوکار مرگ سلول در پاسخ به درمان هورمونی را هم فعال می‌کنند. تاموکسیفن، اتوفاژی سلول سرطان پستان ER+ را القا می‌کند که بقا را تقویت و سرطان مقاوم به تاموکسیفن را پدید می‌آورد. ترکیب HDACi و تاموکسیفن می‌تواند با این فنوتیپ مقابله کند؛ با کاهش BCL2 و القای بیان پروتئین‌های پیش‌آپوپتوزی BAX و BAK، سلول را دوباره به آپوپتوز می‌راند. همچنین، درمان‌های اپی‌ژنتیکی مانند HDACi، همراه تاموکسیفن برای بازگرداندن حساسیت هورمونی نتایج امیدوارکننده دارند و اکنون همراه مهارکننده CDK4/6 و AI در کارآزمایی بالینی‌اند.

شواهد تازه نشان می‌دهند جهش عامل‌های اپی‌ژنتیکی مانند متیل‌ترانسفراز هیستون، شایع است و علاقه به ساخت اپی‌داروهای دیگر برای تنظیم‌کننده‌های گوناگون کروماتین بیشتر شده است. برای نمونه، متیل‌ترانسفراز هیستون KMT2C یکی از نه ژن محرک با شایع‌ترین جهش در سرطان پستان متاستاتیک گیرنده‌هورمونی‌مثبت شناخته می‌شود. فقدان KMT2C، بیان ژن وابسته به ERa را کم و ERα را به ژن‌های تنظیم‌شده با AP-1 بازجای‌گیری می‌کند تا رشد مستقل از هورمون حفظ شود؛ شکل 4.

پیام‌رسانی سرطان‌زا از راه PI3K/AKT مستقیم بر تعادل اپی‌ژنتیکی اثر دارد؛ بنابراین ترکیب مهارکننده‌های PI3K/AKT با داروی اپی‌ژنتیکی، راهبرد درمانی نامزد است.

پیشرفت تازه فناوری سلولی، پرسش‌هایی مانند سهم تفاوت سلول‌به‌سلول در مقاومت را قابل‌بررسی کرده است. در سرطان پستان ER+، دمتیلاز H3K4me3 به نام KDM5B، ناهمگنی ترنسکریپتومی سلول را تنظیم می‌کند. KDM5B در تومور پستان لومینال ER+ اغلب تکثیر ژنی و افزایش بیان دارد؛ در پی آن ناهمگنی ترنسکریپتومی و مقاومت هورمونی بیشتر می‌شوند. مهارکننده این آنزیم در رده‌های سلولی حساس به هورمون و مقاوم، حساسیت به فولوسترانت را بیشتر کرده است؛ این یافته اثرگذاری بالقوه آن‌ها را در محیط بالینی مطرح می‌کند.

درمان هورمونی، مرگ‌ومیر و عود سرطان پستان ER+ را کم می‌کند؛ اما متأسفانه در بیشتر موارد بیماری به وضعیتی درمان‌ناپذیر پیش می‌رود. افزایش تغییرات ژنتیکی پس از درمان هورمونی، کاربرد ترکیب با داروهایی مانند مهارکننده CDK4/6 یا mTOR را پشتیبانی می‌کند و این به مقاومت می‌انجامد. اپی‌داروها فرصتی برای بازپیوند سلول خفته به حالتی تکثیرشونده و حساس به درمان فراهم می‌کنند. باوجود هیجان فراوان، در راه کاربرد بالینی این عامل‌ها هنوز مانع‌هایی هست. متأسفانه نتایج بالینی از نظر اثربخشی و سمیت، انتظارات پیش‌بالینی را برآورده نمی‌کنند. این مشاهده‌ها ممکن است به تنظیم‌کننده‌های اپی‌ژنتیکی با بسترهای فراوان، شامل پروتئین هیستونی و غیرهیستونی، نسبت داده شوند. برای افزایش سود ترکیب‌های درمانی و کاهش سمیت، تنظیم و دوز اپی‌داروها به پژوهش دقیق نیاز دارد. برگشت‌پذیری تغییر اپی‌ژنتیکی نیز نگرانی اصلی است، زیرا بیان دوباره ژن‌های سرکوبگر تومور ممکن است در نبود اپی‌دارو یا بیش‌فعالی سازوکارها رخ دهد.

خلاصه و پرسش‌های بی‌پاسخ

ثابت شده درمان هورمونی گزینه‌ای ضروری برای سرطان پستان حساس به هورمون است؛ اما نیاز جدی به روش‌های هدف گرفتن فنوتیپ مقاومِ به‌ظاهر گریزناپذیر همچنان وجود دارد. پیشرفت تازه اپی‌داروها نشانه ورود درمان مبتنی بر اپی‌ژنتیک به دوره‌ای تازه برای غربالگری و درمان چندین بیماری، از جمله سرطان پستان، است. مانند هر پژوهش تازه، این مطالعات هم افزون بر کشف‌ها، پرسش‌های تازه آورده‌اند. چند نکته مهمِ منتظر پاسخ عبارت‌اند از:

1. سلولی که تومور پستان از آن منشأ می‌گیرد چه ویژگی‌هایی دارد؟
2. آیا سازوکار اپی‌ژنتیکی واسطه انتخاب کلونی در جایگاه‌های متاستاتیک مختلف است؟
3. فضای مزانشیمی در پیشرفت سرطان پستان چه نقشی دارد؟ کدام سازوکار اپی‌ژنتیکی ریزمحیط تومور پستان را حفظ می‌کند؟
4. آیا برای پرهیز از انتخاب فنوتیپ مقاوم، می‌توان از ماهیت پویای تغییر اپی‌ژنتیکی در طراحی راهبرد کوتاه‌مدت درمانی بهره گرفت، یا سازوکار زیرین خود اپی‌داروها هم در پیدایش مقاومت نقش دارد؟
5. آیا می‌توان برای پایش پیشرفت بیماری و پاسخ درمانی از امضاهای اپی‌ژنتیکی استفاده کرد؟