СТВОЛОВЫЕ ОПУХОЛЕВЫЕ КЛЕТКИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ГЛИАЛЬНЫХ ОПУХОЛЕЙ МОЗГА

За последние 10 лет достигнут значительный прогресс в изучении природы опухолей, уточнении механизмов контроля пролиферации клеток, апоптоза, инвазии, ангиогенеза, метастазирования. Эти новые данные были получены при изучении клеточного состава и структуры опухолей, различных путей передачи внутриклеточных сигналов, молекулярных процессов онкогенеза. Фундаментальные достижения в онкологии стали основой для разработки новых и усовершенствования существующих методов лечения, например целенаправленной терапии молекулярного действия, хотя результаты такой терапии сегодня достаточно скромные.

Известно, что солидные опухоли, включая и опухоли мозга, гетерогенны по своей гистологической структуре и включают различные опухолевые клетки, строму, сосудистую сеть, воспалительные инфильтраты и т.д. Среди популяций различных типов клеток, присутствующих как при гемобластозах, так и в солидных опухолях, была выявлена небольшая субпопуляция клеток со свойствами стволовых, получившая название раковых, или опухолевых стволовых клеток (ОСК), что послужило основанием для создания новой опухоле-стволовой теории онкогенеза [1–9].

Первоначально ОСК были выявлены и выделены при острой лейкемии, были изучены их колониеобразующие свойства и установлена фенотипическая характеристика как CD34+-, так и CD38–-стволовых клеток, которые присутствуют в небольшом количестве также и в нормальном костном мозге [1]. Трансплантация этих клеток иммунодефицитным мышам приводила к развитию лейкемии, тогда как CD34–-клетки не вызывали опухоли даже при введении в 100–500 раз большего их количества [1, 7]. В последние годы ОСК выявлены при многих видах злокачественных процессов, включая лейкемию, рак простаты, кишечника, легкого, печени и т.д. [1, 9–14]. Способность к индукции опухоли при ксеногенной трансплантации (клетки человека вводили мышам) явилась одним

из основных свойств ОСК и послужила важным аргументом для опухоле-стволово-клеточной теории онкогенеза [14, 15]. Эта популяция клеток была способна индуцировать рост опухоли у иммунодефицитных животных. Кроме того, она ответственна за такие свойства опухоли, как способность к метастазированию, инфильтративному росту и рецидивированию, а также за устойчивость к химиои лучевому лечению [3, 6, 14, 16].

Среди большого количества исследований по этой проблеме, проводимых при разных видах и локализации злокачественных новообразований, особое место занимает изучение ОСК, выделенных из злокачественных глиальных опухолей нервной системы, ввиду, во-первых, биологических особенностей этих опухолей и, во-вторых, большой схожести ОСК, выделенных из глиом, с нейральными стволовыми клетками (НСК) эмбрионального или взрослого мозга [3, 6, 9, 14, 16, 17].

Известно, что глиобластомы и анапластические астроцитомы являются одними из наиболее злокачественных опухолей головного мозга, при которых средняя продолжительность жизни больных колеблется от 1 до 3 лет в зависимости от степени анаплазии опухоли [18–22]. Клетки глиобластомы имеют высокую способность проникать в окружающую ткань, мигрировать далеко от места роста, например в контрлатеральное полушарие мозга, вызывать рецидивы заболевания, несмотря на агрессивную комбинированную терапию [19–23]. Более того, инфильтративный характер роста опухоли часто ограничивает возможность полного ее удаления [20, 24]. Еще в 30-е годы XX в. W. Dahely [25] описывал повторные контрлатеральные глиальные опухоли даже после удаления целой гемисферы мозга. Радиотерапия и химиотерапия при глиобластомах дают ограниченный эффект в силу своей токсичности и снижения качества жизни, а также устойчивости опухолевых клеток к этим методам лечения [22, 21, 26, 27]. И наконец, глиомы воздействуют на иммунную систему, вызывают угнетение иммунных функций, индуци-

руют появление регуляторных супрессорных клеток в ткани опухоли в организме [28, 29].

Нормальные НСК, на которые похожи ОСК глиобластом, изучаются давно и уже достаточно хорошо изучены. НСК — это популяция клеток, которая экспрессирует нестин и CD133+_маркер [30] и не окрашивается красителем Hoechst due 33342, а также обладает способностью к образованию при культивировании так называемых побочных популяций (side population) [30–32]. Нормальные НСК при культивировании в условиях присутствия факторов роста и отсутствия сыворотки образуют в течение 10–12 дней так называемые нейросферы — скопление незрелых стволовых клеток, способных к самовоспроизведению и пролиферации. При добавлении питательной сыворотки и дифференцировочных факторов эти клетки превращались в прогениторные дифференцированные нервные клетки [30, 32]. Аналогичные клетки с подобными свойствами были выделены из мультиформных глиобластом, эпиндимом, медуллобластом [3, 6, 14, 16, 33]. Первые работы по этой проблематике показали, что недифференцированные ОСК присутствуют в глиобластомах, экспрессируют CD133+— антиген на своей поверхности, подобно нормальным НСК. Кроме того, выделенная из глиобластом очищенная CD133+-популяция ОСК способна индуцировать опухоль у иммунодефицитных мышей, тогда как популяция CD133–-клеток не вызывала опухолевого роста у иммунодефицитных животных [3, 14].

Многими авторами установлено, что стволовые клетки, как мезинхимальные, так и нервные, имеют тропизм к опухолям, они способны мигрировать из контрлатеральной гемисферы в опухоль. Этот тропизм связан с определенными цитокиновыми рецепторными комбинациями [32, 35–37]. Молекулярные основы тропизма стволовых клеток к опухоли еще плохо изучены, но уже указано на важность хемоатрактантов семейства SCF/K-kit, HGF/C-Met, MCP-1/CCR2, экспрессируемых на НСК и определяющих направленную миграцию стволовых клеток в опухоль [38–41]. Миграция НСК зависит от С-Met и фосфоинозитинкиназного сигнального пути стволовых клеток [42].

В свою очередь, злокачественные глиомы активно выделяют антиогенные цитокины, ИЛ-8, фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), нейротрофин-3, которые активно привлекают мезенхимальные стволовые клетки [43–45]. Помимо этого, такие молекулы адгезии, как В-1- и В-2-интетрин и L-селектин, играют роль как в мобилизации, так и в накоплении мезенхимальных стволовых клеток в глиоме [46, 47]. В процессе миграции стволовых клеток в опухоль принимают участие матриксные металлопротеиназы (ММР), такие как ММР-2 и мембранно-связанная ММР-14 (МТ1- ММР) [48]. На стволовых клетках экспрессирован хемокиновый рецептор CXCR-4, а его лиганд SDF- 1a экспрессируется на активированных астроцитах, эндотелиальных и опухолевых клетках, что приводит к их взаимодействию и способствует миграции и проникновению стволовых клеток в паренхиму опухоли.

Если же ингибировать этот рецептор, то такой миграции в опухоль не отмечается [49]. Антагонисты CXCR- 4 подавляют миграцию стволовых клеток как в глиобластому, так и медуллобластому [50]. Этот механизм взаимодействия CXCR-4/SDF-1a характерен не только для клеток опухолей мозга, но и для других опухолей. В частности, блокада CXCR-4-рецептора на клетках рака легкого приводила к торможению метастазирования этого рака в мозг [51].

Следовательно, уже известно достаточно много различных молекулярных механизмов, которые участвуют в процессах миграции в ткань опухоли мозга нормальных стволовых (как нервных, так и мезенхимальных) клеток. Многие из этих механизмов характерны и для ОСК, выделенных из глиом мозга. Разработана технология выделения ОСК из злокачественных глиальных опухолей. Изучены такие их свойства, как высокая инвазивность, устойчивость к химиои лучевой терапии, способность к миграции на далекое расстояние в мозговую паренхиму [3, 9, 14, 35, 52, 53]. Сегодня еще не до конца изучены и природа ОСК, и их происхождение. Предполагается, что эти клетки возникли либо из нормальных стволовых и прогениторных нервных клеток в силу мутации последних, либо путем дедифференцировки зрелых глиальных клеток под действием мутаций и канцерогенов. В общем обе гипотезы происхождения ОСК имеют место [5, 34, 43, 53].

В последнее время накапливается все больше информации о туморогенных свойствах эмбриональных стволовых клеток (ЭСК). Так, показано, что подкожное введение ЭСК иммунодефицитным сингенным или аллогенным мышам вызывает развитие у них тератом в 95% случаев [54]. Это является доказательством того, что стволовые клетки и без мутаций могут вызывать опухолевый рост. Последнее формирует проблемы и круг спорных вопросов, касающихся потенциального использования клеточной терапии стволовыми клетками в регенеративной медицине.

Трансплантация крысам с болезнью Паркинсона дифференцированных in vitro ЭСК в дофаминергические прогениторы не вызывала развития тератом, несмотря на введение циклоспорина [55]. Однако в более поздних работах было продемонстрировано, что и дифференцированные in vitro прогениторы при трасплантации мышам на фоне введения циклоспорина индуцировали развитие тератом у небольшой части животных (у 2 из 15) [56]. В экспериментах с ксенотрансплантацией человеческих ЭСК крысам с патологией центральной нервной системы было установлено, что иммуносупрессия необходима для лучшей интеграции, но при этом повышается риск образования опухолей. Эта проблема к настоящему времени изучена еще недостаточно. Тератомы могут возникать при введении ЭСК или их дифференцированных прогениторов и в других тканях, включая печень [57, 58], миокард [59]. В то же время имеются работы, в которых доказано, что предварительная дифференцировка ЭСК in vitro может предупреждать или снижать риск развития тератом [60].

Благодаря этому возникла гипотеза, что трансплантация ЭСК в иммуносупрессивный аллогенный организм ведет к развитию опухоли, тогда как дифференцировка ЭСК in vitro снижает туморогенность трансплантата [61].

В более поздней работе R. Dressel et al. [54] установлено, что способность дифференцированных прогениторов вызывать тератому связана с тем, что среди этих клеток присутствует до 10% недифференцированных ЭСК, за счет которых происходит индукция опухоли. Эти авторы показали, что и ЭСК, и дифференцированные нейрональные прогениторы в дозе 1·106 клеток в 95% случаев вызывают тератомы у сингенных, но не у несингенных животных. Но если ЭСК вводить иммуносупрессированным животным (после введения циклоспорина) или с генетическим или приобретенным дефектом иммунной системы, то наблюдается рост тератом. Наличия минимальных различий в экспрессии HLA-антигенов достаточно для запуска иммунных реакций, которые тормозят развитие тератом. Угнетение иммунной системы или ее дефект блокирует развитие реакций отторжения, что приводит к формированию тератом. Однако полной ясности в этом вопросе пока еще нет. Приведенные выше данные доказывают, что ЭСК, которые обладают тотии мультипотентными свойствами, способны вызывать развитие опухолей без дополнительного мутагенного на них воздействия. В то же время для тканеспецифических стволовых клеток, например гематогенных или нейрогенных, по-видимому, необходимо определенное онкогенное воздействие, которое приводило бы к превращению их в ОСК.

ОСК, выделенные из глиальных опухолей, в настоящее время интенсивно изучаются. Уже установлено, что это неоднородная гетерогенная популяция клеток, среди которой наиболее важными являются те, которые способны индуцировать рост повторной опухоли в мозге больного или первичную опухоль у иммунодефицитных животных при введении им этой субпопуляции ОСК [62].

Кроме того, эти клетки экспрессируют CD133-молекулу — променин-1, которая относится к разряду молекул адгезии. В ОСК экспрессируется онкоген с-Муc, белок с-Мус необходим для поддержания пролиферативного потенциала этих клеток.Блокада гена или полное его выключение (нокаут) приводит к снижению пролиферации ОСК, остановке клеток на фазе G0/G1, с последующим апоптозом. В других (нестволовых) опухолевых глиальных клетках блокада гена с-Мус не влияет на пролиферативный потенциал. Снижение уровня с-Мус-белка приводит к потере клетками CD133+ способности образования нейросферы в культуре и неспособности индуцировать рост опухоли человека у мышей при введении ОСТ. Эти данные позволили авторам утверждать, что с-Мус является одним из регуляторов пролиферации и выживания ОСК [63].

CD133+ ОСК присутствуют и в опухолевых клеточных линиях, например в клеточной линии медуллобластом. Введение клеток этой линии nude- мышам приводило к развитию CD133+ медуллобластомы, а факторы роста (эпидермальный (EGF) и эндотелия сосудов (VEGF)) стимулировали увеличение количества CD133+-клеток в культуре, а также усиливали экспрессию ММР , в частности, МТ1ММР, что приводило к более быстрому росту опухоли при введении животным этих активированных клеток [64]. Помимо ММР, на активность ОСК влияет экспрессия молекул адгезии L-ІCAM, которые выявляются на CD133+-клетках. Подавление экспрессии этих молекул приводило к апоптозу и торможению роста опухоли [65, 66]. Авторы считают, что L-ІCAM связана с транскрипционными факторами olig2 и p21, которые регулируют пролиферацию клеток, и рекомендуют использовать L-ІCAM как мишень для терапии глиом [67].

Содержание в опухоли ОСК может зависеть от многих условий, в том числе от гипоксии; усиление гипоксии или нарушение функции митохондрий химическим путем способствовало увеличению количества CD133+-клеток [58]. Авторы считают, что, регулируя гипоксию ткани опухоли или корригируя митохондриальную дисфункцию, можно достигнуть снижения уровня CD133+-клеток в опухоли, а следовательно — снижения их агрессивности и возможности возникновения рецидивов.

Согласно стволово-клеточной теории онкогонеза [2, 3] предполагается, что именно в нормальных стволовых клетках происходят наиболее значимые мутации, приводящие к неограниченной пролиферации, нарушению апоптоза, инвазии и миграции, экспансивному, инфильтративному росту и способности индуцировать новые, повторные опухоли [7, 17, 67, 68]. Имеется достаточно много данных о том, что нормальные НСК и их прогениторы могут превращаться в ОСК и вызывать рост опухоли [62, 64] более часто, чем дифференцированные клеточные типы; показано много общего между прогениторными клетками и клетками глиобластом [68]. В обоих типах клеток задействованы одни и те же сигнальные пути [69]. Исследования на мышах показали, что генетические альтерации, способствующие делеции опухолевых супрессоров, при активации онкогенов могут приводить к злокачественной трансформации как стволовых клеток, так и их прогениторов [67, 68, 70].

Ретровирусная трансфекция Аkt и Ras в мозг приводила к трансформации недифференцированных нестин+-прогениторных клеток в опухолевые со свойствами агрессивности и инвазивности, как у глиобластом. Экспрессия H-Ras или Мус в олигодендроглиальных прогениторных клетках способствовала развитию высокозлокачественной глиомы [71, 72]. В других опытах показано, что введение методом трансфекции гена рецептора EGF в линию НСК приводило к приобретению агрессивной формы злокаче-

ственного роста, как у глиобластомы. В то же время в дифференцированных линиях астроцитарных прогениторов трансфекция этого рецептора не вызывала появления характеристик злокачественной трансформации [45, 69]. Астроцитарным клеткам мозга необходимо для превращения в опухолевые клетки как минимум 3 генетических нарушения: экспрессия теломеразы и постоянная активация Ras- и Аkt-путей передачи сигнала [73, 74]. Число генетических мутаций и аберраций различно в первичных и вторичных глиомах, что указывает на генетические различия между рецидивирующими и нерецидивирующими глиобластомами [68, 75].

ОСК (CD133+) малочувствительны к современным химиопрепаратам, в частности к темозоломиду. Только сублетальные дозы препарата индуцировали апоптоз и ингибировали пролиферацию ОСК. Устойчивость к темозоломиду объясняется наличием метилглютамин — ДНК-метилтрансферазы, которая подавляет его действие [76]. Сопоставление содержания этого фермента в ОСК больных с глиобластомами с клинической эффективностью темозоломида показало, что чем выше уровень фермента, тем ниже активность темозоломида в клинике и наоборот [76]. Облучение глиальной опухоли в терапевтическом диапазоне не влияет на ОСК, и более того — имеются данные, что низкодозированное облучение усиливает агрессивность и резистентность опухолевых клеток за счет 10–20-кратного увеличения содержания белка сурвивина, ответственного за устойчивость к химиои лучевой терапии [77]. Важное значение для ОСК, помимо молекулы СD133+, имеет экспрессия и других дифференцировочных антигенов, в частности белка нестина, характерного для стволовых нервных клеток и очень ранних их прогениторов.

Следует упомянуть результаты изучения 2 групп мультиформных глиобластом, содержащих либо много, либо мало CD133+-клеток в опухоли, согласно которым эти варианты опухоли имели идентичную, характерную для этих глиобластом гистологическую картину. Однако клетки глиобластом, в которых CD133+-клеток было мало, имели более высокий пролиферативный и ангиогенный потенциал, чем опухоли, в которых этих клеток было много [79]. Авторы исследований пришли к заключению, что вопреки многочисленным исследованиям есть основание полагать, что CD133–-клетки глиобластом также способны индуцировать рост опухоли. Причина таких противоречий в результатах пока что не ясна, возможно, присутствуют и другие инициирующие рост опухоли клетки, которые не экспрессируют CD133+-маркер.

ОСК, выявляемые в глиобластомах, отличаются от НСК, хотя многие их признаки сходны, а именно: способность к образованию нейросфер, способность к мультипотентной дифференцировке при действии ее факторов [33]. НСК отличается от ОСК как минимум по 3 признакам: первый — ОСК спо-

собны индуцировать опухоль у иммунодефицитных животных; второй — даже после дифференцировки они снова образуют нейросферу. И, наконец, третий — после введения очищенной популяции ОСК иммунодефицитным животным развивается смешанная опухоль, содержащая как нейрональные, так и глиальные клетки [33].

Выделение ОСК из опухоли возможно либо путем разделения CD133–— и CD133+-клеток на проточном цитофлуориметре, либо с помощью применения методики «побочной популяции» («Side population» (SP)) [50–52]. Эта техника была разработана для выделения стволовых клеток из костного мозга и основана на их неспособности окрашиваться липофильными красителями (Hoechst due 33342), что позволяет выделить неокрашенную фракцию клеток с высоким содержанием гематогенных стволовых клеток. Данный метод применяют и для выделения ОСК из многих типов опухолей, в том числе и из опухолей мозга [51].

Таким образом, сегодня существует как минимум 3 метода идентификации ОСК: образование in vitro нейросфер, выявление экспрессии CD133 и определение SP популяции клеток [53].

Практически все авторы указывают на различное содержание CD133+ ОСК в одной и той же опухоли. Например, содержание CD133+-клеток в пилоцитических астроцитомах колеблется от 3,5 до 37,1%, в медуллобластомах — от 6,1 до 45,4% [3], а в глиобластомах — от 0,1 до 46,8%, причем в 5 из 20 наблюдений CD133+-клеток было больше 15%, тогда как во всех остальных — меньше 5%. Содержание CD133+ ОСК в опухоли зависит во многом от методики исследования, их количество можно определять во взвеси опухолевых клеток in vitro на проточном цитофлуориметре. Результаты будут приблизительно такими, как приведено выше. Если же выполняются иммуногистохимические исследования на гистологических препаратах, то учет содержания CD133+-клеток в ткани опухоли ведется несколько иначе. Так, например, в последней работе Zhang M. et al. [78] приведены данные иммуногистохимического исследования 125 глиальных опухолей различной степени анаплазии, причем 69 из них были высокой степени анаплазии, а 56 — низкой. Оценку содержания CD133+-клеток проводили по градации от 0 до 3, где 0 — это отсутствие в опухоли CD133+— клеток, 1 (или мало) — наличие до 3% клеток, 2 (или среднее) — от 30 до 60% и 3 (или много) — определяется больше 60% CD133+-клеток в опухоли. Среди опухолей низкой степени анаплазии (астроцитомы, эпендимомы и олигодендроцитомы) количество новообразований, в которых не было CD133+-клеток, колебалось от 0 до 50%. Частота опухолей с высоким (более 60%) содержанием CD133+-клеток была следующей. Из 18 астроцитом ни в одном случае не было выявлено, чтобы опухоль содержала больше 60% CD133+-клеток; из 15 эпендимом только в 1 образце таких клеток было выявлено больше 60%. В злокаче-

ственных опухолях (48 глиобластом) СD133+-клетки отсутствовали в 10,4% случаев, высокое их содержание установлено в 14 случаях (29,2%). Среди анапластических астроцитом (11 наблюдений) в 2 образцах не было установлено СD133+-клеток, в 2 — было выявлено более 60%; остальные опухоли имели средние уровни содержания CD133+-клеток [78]. Детальное описание содержания CD133+-клеток в отдельных образцах глиальных опухолей необходимо для более полного представления о сложной и неоднозначной трактовке результатов подобных исследований. При одном и том же гистологическом варианте опухоли, например глиобластомах, возможно как полное отсутствие CD133+-клеток (в 10%), так и их высокая концентрация (до 30%). Однако при доброкачественных астроцитомах эти клетки отсутствовали в 50% образцов, а в остальных 50% содержалось от 10 до 60% клеток, экспрессирующих CD133. Отсюда возникают следующие заключения. Во-первых, различное содержание CD133+ ОСК в близких по гистологии злокачественных опухолях, например глиобластомах, наводит на мысль, что развитие глиобластом возможно и без ОСК, или же CD133 (променин) не является единственным маркером ОСК и нужно параллельно исследовать и другие маркеры. Во-вторых, если в доброкачественных опухолях имеется какое-то содержание CD133+-клеток (то есть ОСК), а эти опухоли являются более дифференцированными, то можно предположить, что доброкачественные новообразования возникли не из собственно стволовых клеток (НСК), а уже из дифференцированных прогениторов; однако это еще требуется доказать. И, наконец, в-третьих, почему присутствие (почти в половине образцов) в доброкачественных астроцитомах и эпендимомах большого числа CD133+-клеток не приводит к их более злокачественному течению (подобно глиобластомам) и почему нет рецидивирования этих опухолей? Перечень вопросов и предположений, вытекающих из факта различного содержания CD133+-клеток как в добро-, так и злокачественных опухолях можно продолжить, и это требует дополнительных исследований.

В той же работе M. Zhang et al. [78] параллельно с CD133+-клетками исследовали содержание нестин+-клеток в опухолевой ткани методом иммуногистохимии. Были получены близкие по величине и распределению результаты содержания CD133+ и нестин+-клеток в разных по степени анаплазии глиальных опухолях. Послеоперационная продолжительность жизни больных зависела от наличия в их опухолях обоих типов клеток — CD133+ или нестин+. Так, 100% выживаемость больных до 30 мес после операции была лишь в группе пациентов, опухоли которых не содержали указанных клеток, тогда как в группе с большим содержанием в опухолях клеток обоих типов выжило лишь 40% больных. К 70 мес в первой группе выжило 81–86%, а во второй лишь 20% больных. На основании этих данных, несмотря на разное содержание

CD133+— и нестин+-клеток в опухолях одного гистологического типа, авторы рекомендуют содержание CD133+— и нестин+-клеток в опухоли считать важным прогностическим показателем послеоперационной длительности жизни больных [78].

Химиорезистентность клеток глиом считается одной из причин их прогрессивного роста. Последними исследованиями доказано, что ОСК резистентны к современным таргетным препаратам типа темозоломида [76]. Известно много механизмов устойчивости опухолевых клеток к xимиопрепаратам.

Одним из механизмов химиорезистентности при глиомах может быть повышенная экспрессия молекул-транспортеров, которые выталкивают из клетки токсические агенты [24]. SP-клетки, первоначально описанные как первичные примитивные CD133+ ОСК, имеют свойство выталкивать из клетки липофильный краситель Hoechst due 33342, что также является проявлением химиорезистентности [81–83]. В то же время нормальные НСК чувствительны к химиотерапевтическим агентам [82, 83]. Применение ВCNU, цисплатина или цитарабина вызывало у мышей повреждение физиологических мест расположения стволовых клеток, так называемых ниш (субвентрикулярная зона третьего желудочка, зубчатая извилина гиппокампа, мозолистое тело). Уязвимость НСК и их прогениторов к химиотерапевтическим средствам является одним из отличий нормальных стволовых клеток и ОСК [84].

Теория об ОСК имеет не только теоретическое значение для понимания патогенеза глиом мозга, она дает новые подходы, новую стратегию в терапии глиальных опухолей, которая должна строиться на учете различий между нормальными и опухолевыми стволовыми клетками, что в конечном итоге должно приводить к гибели ОСК и сохранению НСК организма, необходимых для восстановления неврологического дефицита. Эти воздействия должны быть направлены на различные процессы, связанные с индукцией ОСК опухолей мозга. По мнению С. Hedjipaneyis, Е. Meir [62], уже сегодня следует рассматривать как минимум 6 терапевтических стратегий, приводящих к стимуляции дифференцировки ОСК, разрушению физиологических ниш, подавлению миграционной способности и химиорезистентности ОСК, иммунои вирусонколитической терапии. Например, дифференцировка ОСК связана с воздействием ВМР-протеинов (bone morphogenetic proteins), которые относятся к семейству цитокинов, регулируют дифференциацию нормальных стволовых клеток [85, 86], в том числе являются промоторами пролиферации и дифференцировки НСК. Обработка одним из белков этого семейства (а именно ВМР-4) CD133+ ОСК приводила in vitro к уменьшению их числа и торможению пролиферации. Введение этого белка животным с опухолями, вызванными введением CD133+-клеток, способствовало торможению роста опухоли, уменьшению инвазивности

и инфильтративного роста опухоли. Обработанные ВМР-4 in vitro CD133+-клетки при введении в мозг иммунодефицитным животным вызывали рост опухолей меньшего размера, состоявших из более зрелых и менее инвазивных клеток [87, 88]. Перспективным способом воздействия на ОСК в физиологических нишах является разрушение их сосудистой сети [89]. Применение антител против фактора роста эндотелия сосудов (антиVEGF) или ингибитора тирозинкиназного рецептора VEGF было эффективно у больных с глиобластомами [90]. Антитела к VEGF практически не влияли на сами ОСК, но на способность эндотелиальных клеток капилляров воспринимать секретируемый ОСК-фактор роста оказывали действие. Вследствие этого тормозилась миграция эндотелиальных клеток и образование капилляров [91]. Перспективным может быть использование воздействий на стромальные клетки, представленные достаточно широко в опухолевой ткани; механизм взаимодействия ОСК и стромальных клеток практически не изучен, хотя известно, что стромальные клетки могут вырабатывать факторы роста и поддерживать опухолевую прогрессию.

Наличие в опухоли различных типов опухолевых клеток, в частности инициирующих и дифференцированных, предопределяет необходимость направлять усилия на все эти клетки, используя их как мишени для терапии [62, 69, 92]. Выявление ОСК с инициирующими свойствами и их идентификация дадут более полную картину об их локализации, миграции и эффективности терапии, направленной против них. Большие надежды возлагаются на нанотехнологии, которые способны захватить токсические агенты или создавать локальную гипертермию в опухоли [93, 94]. По-видимому, в ближайшем будущем будут разработаны разные методы воздействия на ОСК.

В заключение необходимо отметить, что тео-

ния такого инкурабельного заболевания, как злокачественные глиомы головного мозга.

ЛИТЕРАТУРА

1. Bonnet D, Dick JE. Human acute myeloid leukemia is organized as a hierarchy that originates from a primitive hematopoietic cell. Nat Med 1997; 3: 730–7.

2. Reya T, Morrison SJ, Clarke MF, et al. Stem cells, cancer, and cancer stem cells. Nature 2001; 414: 105–11.

3. Singh SK, Clarke ID, Terasaki M, et al. Identification of a cancer stem cell in human brain tumors. Cancer Res 2003; 63: 5821–8.

4. Al-Hajj M, Becker MW, Wicha M, et al. Therapeutic implications of cancer stem cells. Curr Opin Genet Dev 2004; 14: 43–7.

5. Wicha MS, Liu S, Dontu G. Cancer stem cells: an old idea – a paradigm shift. Cancer Res 2006; 66: 1883–90.

6. Hemmati HD, Nakano I, Lazareff JA, et al. Cancerous stem cells can arise from pediatric brain tumors. Proc Natl Acad Sci 2003; 100 (25): 15178–83.

7. Wang JC, Lapidot T, et al. Hidh level engraftment of NOD/ SCID mice by primitive normal and leukaemic hematopoietic cells from patients with chronic myeloid leukaemia in chronic phase. Blood 1998; 91: 2406–14.

8. Pardal R, Clarke M, Morrison S. Applying the principles of stem-cell biology to cancer. Nat Rev Cancer 2003; 3: 895–902.

9. Tu SM, Lin SH, Logothetis CJ. Stem-cell origin of metastasis and heterogeneity in solid tumours. Lancet Oncol 2002; 3 (8): 508–13.

10. Ricci-Vitiani L, Lombardi DG, Pilozzi E, et al. Identification and expansion of human colon-cancer-initiating cells. Nature 2007; 445: 111–15.

11. Suetsugu A, Nagaki M, Aoki H, et al. Characterization of CD133+hepatocellular carcinoma cells as cancer stem/progenitor cells. Biochem Biophys Res Commun 2006; 351: 820–4.

12. Eramo A, Lotti F, Sette G, et al. Identification and expansion of the tumorigenic lung cancer stem cell population. Cell Death Differ 2008; 15: 504–14.

13. Tang NG, Patvarol L, et al. Prostate cancer stem/ progenitor cells: Identification, characterization, and implications. Mol Carcinog 2007; 46: 1–14.

14. Singh SK, Hawkins C, Clarke ID, et al. Identification of human brain tumour initiating cells. Nature 2004; 432: 396–

    рия ОСК является весьма перспективной для онко-

    400.

15. Tang NG, Park CY, Ailles LE, et al. The cancer stem cell

    логии, особенно нейроонкологии. Она позволяет отойти от устоявшихся догм о природе опухолей и о причинах неэффективности различных методов лечения при глиобластомах в связи с их быстрым инвазивным ростом, рецидивированием и резистентностью к химиои лучевой терапии. Если, например, ОСК, вышедшие из первичного очага опухоли, посредством терапевтических агентов превратить в дифференцированную популяцию клеток, которая не сможет мигрировать в отдаленные от опухоли участки мозга, то такие клетки не смогут вызывать рост повторной опухоли и не будет продолженного роста или рецидива. Выделив популяцию ОСК из опухоли, можно воспроизвести последнюю у иммунодефицитных животных, что является лабораторной моделью и для широкого поиска и изучения эффективности различных методов лечения, и для последующего изучения свойств ОСК. [62, 86]. Дальнейшие исследования по этой проблеме, возможно, позволят найти эффективные схемы лече-

    hypothesis: a work in progress. Lab Invest 2006; 86: 1203–7.

16. Galli R, Binda E, Orfanelli U, et al. Isolation and characterization of tumorigenic, stem-like neural precursors from human glioblastoma. Cancer Res 2004; 64: 7011–21.

17. Dietrich J, Imitola J, Kesari S. Mechanisms of disease: the role of stem cells in the biology and treatment of gliomas. Nat Clin Pract Oncol 2008; 5 (7): 393–404.

18. Зозуля ЮА, Васильева ИГ, Главацкий АЯ и др. Глиомы головного мозга. Киев: Уипк «ЕксОб», 2007; 630 с.

19. Wen PY, Kesari S. Malignant gliomas in adults. N Engl J Med 2008; 359 (5): 492–507.

20. McGirt MJ, Chaichana KL, Attenello FJ, et al. Extent of surgical resection is independently associated with survival in patients with hemispheric infiltrating low-grade gliomas. Neurosurgery 2008; 63 (4): 700–5.

21. Beier D, Röhrl S, Pillai DR, et al. Temozolomide preferentially depletes cancer stem cells in glioblastoma. Cancer Res 2008; 68 (14): 5706–15.

22. Holland EC. Glioblastoma multiforme: the terminator. Proc Natl Acad Sci 2000; 97 (12): 6242–4.

23. Chaichana KL, McGirt MJ, Frazier J, et al. Relationship of glioblastoma multiforme to the lateral ventricles predicts survival following tumor resection. J Neurooncol 2008; 89 (2): 219–24.

24. Shaw E, Arusell R, Scheithauer B, et al. Prospective randomized trial of low-versus high-dose radiation therapy in adults with supratentorial low-grade glioma: initial report of a North Central Cancer Treatment Group/Radiation Therapy Oncology Group/Eastern Cooperative Oncology Group study. J Clin Oncol 2002; 20 (9): 2267–76.

25. Dandy W. Removal of right cerebral hemispheres for certain tumors with hemiplegia: preliminary report. JAMA 1928; 90: 823–5.

26. DeAngelis LM, Burger PC, Green SB, et al. Malignant glioma: who benefits from adjuvant chemotherapy? Ann Neurol 1998; 44 (4): 691–5.

27. Karim AB, Maat B, Hatlevoll R, et al. A randomized trial on dose-response in radiation therapy of low-grade cerebral glioma: European Organization for Research and Treatment of Cancer (EORTC) Study 22844. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1996; 36 (3): 549–56.

28. Fecci P, Mitchell D, Whitesides J, et al. Increased regulatory T-cell fraction amidst a diminished CD4 compartment explains cellular immune defects in patients with malignant glioma. Cancer Res 2006; 66 (6): 3294–302.

29. Лисяный НИ. Изменение иммунных реакций при различных видах глиом. В: Глиомы головного мозга / Под ред акад ЮА Зозули / Киев: УИПК «ЕксОб», 2007: 235–52.

30. Uchida N, Buck DW, He D, et al. Direct isolation of human central nervous system stem cells. Proc Natl Acad Sci 2000; 97: 14720–5.

31. Hirschmann-Jax C, Foster AE, Wulf GG, et al. A distinct

    «side population» of cells with high drug efflux capacity in human tumor cells. Proc Natl Acad Sci 2004; 101: 14228–33.

32. Aboody KS, Brown A, Rainov NG, et al. Neural stem cells display extensive tropism for pathology in adult brain: evidence from intracranial gliomas. Proc Natl Acad Sci 2000; 97 (23): 12846–51.

33. Yuan X, Curtin J, Xiong Y, et al. Isolation of cancer stem cells from adult glioblastoma multiforme. Oncogene 2004; 23: 9392–400.

34. Annabi B, Rojas-Sutterlin S, Laflamme C, et al. Tumor environment dictates medulloblastoma cancer stem cell expression and invasive phenotype. Mol Cancer Res 2008; 6 (6): 907–16.

35. Xu F, Zhu JH. Stem cells tropism for malignant gliomas. Neurosci Bull 2007; 23 (6): 363–9.

36. Hakamura K, Ito Y, Kawano Y, et al. Antitumor effect of genetically engineered mesenchymal stem cells in a rat glioma model. Gene Ther 2004; 11 (14): 1155–64.

37. Xu F, Zhu JH. Stem cells tropism for malignant gliomas. Neurosci Bull 2007; 23 (6): 363–9.

38. Sun L, Lee J, Fine HA. Neuronally expressed stem cell factor induces neural stem cell migration to areas of brain injury. J Clin Invest 2004; 113 (9): 1364–74.

39. Serfozo P, Schlarman MS, Pierret C, et al. Selective migration of neuralized embryonic stem cells to stem cell factor and media conditioned by glioma cell lines. Cancer Cell Int 2006; 6: 234–8.

40. Widera D, Holtkamp W, Entschladen F, et al. MCP-1 induces migration of adult neural stem cells. Eur J Cell Biol 2004; 83 (8): 381–7.

41. Heese O, Disko A, Zirkel D, et al. Neural stem cell migration toward gliomas in vitro. Neuro Oncol 2005; 7 (4): 476–84.

42. Kendall SE, Najbauer J, Johnston HF, et al. Neural stem cell targeting of glioma is dependent on phosphoinositide 3-kinase signaling. Stem Cells 2008; 26 (6): 1575–86.

43. Schmidt NO, Przylecki W, Yang W, et al. Brain tumor tropism of transplanted human neural stem cells is induced by vascular endothelial growth factor. Neoplasia 2005; 7 (6): 623–9.

44. Schichor C, Birnbaum T, Etminan N, et al. Vascular endothelial growth factor A contributes to glioma-induced migration of human marrow stromal cells (hMSC). Exp Neurol 2006; 199 (2): 301–10.

45. Bachoo RM, Maher EA, Ligon KL, et al. Epidermal growth factor receptor and Ink4a/Arf: convergent mechanisms governing

    terminal differentiation and transformation along the neural stem cell to astrocyte axis. Cancer Cell 2002; 1 (3): 269–77.

46. Rafii S, Lyden D. Therapeutic stem and progenitor cell transplantation for organ vascularization and regeneration. Nat Med 2003; 9 (6): 702–12.

47. Wysoczynski M, Reca R, Ratajczak J, et al. Incorporation of CXCR4 into membrane lipid rafts primes homing-related responses of hematopoietic stem/progenitor cells to an SDF-1 gradient. Blood 2005; 105 (1): 40–8.

48. Ries C, Egea V, Karow M, et al. MMP-2, MT1-MMP and TIMP-2 are essential for the invasive capacity of human mesenchymal stem cells: differential regulation by inflammatory cytokines. Blood 2007; 109 (9): 4055–63.

49. Ehtesham M, Yuan X, Kabos P, et al. Glioma tropic neural stem cells consist of astrocytic precursors and their migratory capacity is mediated by CXCR4. Neoplasia 2004; 6 (3): 287–93.

50. Rubin JB, Kung AL, Klein RS, et al. A small-molecule antagonist of CXCR4 inhibits intracranial growth of primary brain tumors. Proc Natl Acad Sci 2003; 100 (23): 13513–8.

51. Liang Z, Wu T, Lou H, et al. Inhibition of breast cancer metastasis by selective synthetic polypeptide against CXCR4. Cancer Res 2004; 64 (12): 4302–8.

52. Sakariassen PO, Immervoll H, Chekenya M. Cancer stem cells as mediators of treatment resistance in brain tumors: status and controversies. Neoplasia 2007; 9: 882–92.

53. Stiles CD, Rowitch DH. Glioma stem cells: a midterm exam. Neuron 2008; 58 (6): 832–46.

54. Dressel R, Schindehütte J, Kuhlmann T, et al. The Tumorigenicity of Mouse Embryonic Stem Cells and In Vitro Differentiated Neuronal Cells Is Controlled by the Recipients’ Immune Response. PLoS ONE 2008; 3 (7): 2622–34.

55. Kim JH, Auerbach JM, Rodriguez-Gomez JA, et al. Dopamine neurons derived from embryonic stem cells function in an animal model of Parkinson’s disease. Nature 2002; 418: 50–6.

56. Thinyane K, Baier PC, Schindehütte J, et al. Fate of pre-differentiated mouse embryonic stem cells transplanted in unilaterally 6-hydroxydopamine lesioned rats: histological characterization of the grafted cells. Brain Res 2005; 1045: 80– 7.

57. Fair JH, Cairns BA, Lapaglia MA, et al. Correction of factor IX deficiency in mice by embryonic stem cells differentiated in vitro. Proc Natl Acad Sci 2005; 102: 2958–63.

58. Griguer CE, Oliva CR, Gobin E, et al. CD133 is a marker of bioenergetic stress in human glioma. PLoS One 2008; 3 (11): 3655–61.

59. Kolossov E, Bostani T, Roell W, et al. Engraftment of engineered ES cell-derived cardiomyocytes but not BM cells restores contractile function to the infarcted myocardium. J Exp Med 2006; 203: 2315–27.

60. Erdö F, Buhrle C, Blunk J, et al. Host-dependent tumorigenesis of embryonic stem cell transplantation in experimental stroke. J Cereb Blood Flow Metab 2003; 23: 780–5.

61. Fukuda H, Takahashi J, Watanabe K, et al. Fluorescence- activated cell sorting-based purification of embryonic stem cell-derived neural precursors averts tumor formation after transplantation. Stem Cells 2006; 24: 763–71.

62. Hadjipanayis CG, Van Meir EG. Tumor initiating cells in malignant gliomas: biology and implications for therapy. J Mol Med 2009; 87 (4): 363–74.

63. Wang J, Wang H, Li Z, et al. c-Myc is required for maintenance of glioma cancer stem cells. PLoS One 2008; 3 (11): 3769–76.

64. Annabi B, Rojas-Sutterlin S, Laflamme C, et al. Tumor environment dictates medulloblastoma cancer stem cell expression and invasive phenotype. Mol Cancer Res 2008; 6 (6): 907–16.

65. Bao S, Wu Q, Li Z, et al. Targeting cancer stem cells through L1CAM suppresses glioma growth. Cancer Res 2008; 68 (15): 6043–8.

66. Kosztowski T, Zaidi H, Quiñones-Hinojosa A. Applications of neural and mesenchymal stem cells in the treatment of gliomas. Expert Rev Anticancer Ther 2009; 9 (5): 597–612.

67. Ligon KL, Huillard E, Mehta S, et al. Olig2-regulated lineage-restricted pathway controls replication competence in neural stem cells and malignant glioma. Neuron 2007; 53: 503–17.

68. Furnari FB, Fenton T, Bachoo RM, et al. Malignant astrocytic glioma: genetics, biology, and paths to treatment. Genes Dev 2007; 21: 2683–710.

69. Lee J, Kotliarova S, Kotliarov Y, et al. Tumor stem cells derived from glioblastomas cultured in bFGF and EGF more closely mirror the phenotype and genotype of primary tumors than do serum-cultured cell lines. Cancer Cell 2006; 9: 391–403.

70. Holland EC, Celestino J, Dai C, et al. Combined activation of Ras and Akt in neural progenitors induces glioblastoma formation in mice. Nat Genet 2000; 25: 55–7.

71. Barnett SC, Robertson L, Graham D, et al. Oligodendrocyte- type-2 astrocyte (O-2A) progenitor cells transformed with c-myc and H-ras form high-grade glioma after stereotactic injection into the rat brain. Carcinogenesis 1998; 19: 1529–37.

72. Guo AM, Sheng J, Scicli GM, et al. Expessiron of CYP4A1 in U251 human glioma cell induces hyperproliferative phenotype in vitro and rapidly growing tumors in vivo. J Pharmacol Exp Ther 2008; 327 (1): 10–9.

73. Sonoda Y, Ozawa T, Hirose Y, et al. Formation of intracranial tumors by genetically modified human astrocytes defines four pathways critical in the development of human anaplastic astrocytoma. Cancer Res 2001; 61: 4956–60.

74. Sonoda Y, Ozawa T, Aldape KD, et al. Akt pathway activation converts anaplastic astrocytoma to glioblastoma multiforme in a human astrocyte model of lioma. Cancer Res 2001; 61: 6674–8.

75. Ishii N, Tada M, Hamou MF, et al. Cells with TP53 mutations in low grade astrocytic tumors evolve clonally to malignancy and are an unfavorable prognostic factor. Oncogene 1999; 8: 5870–8.

76. Beier D, Röhrl S, Pillai DR, et al. Temozolomide preferentially depletes cancer stem cells in glioblastoma. Cancer Res 2008; 68 (14): 5706–15.

77. Nandi S, Ulasov IV, Tyler MA, et al. Low-dose radiation enhances survivin-mediated virotherapy against malignant glioma stem. Cancer Res 2008; 68 (14): 5778–84.

78. Zhang M, Song T, Yang L, et al. Nestin and CD133: valuable stem cell-specific markers for determining clinical outcome of glioma patients. J Exp Clin Cancer Res 2008; 27: 85–92.

79. Joo KM, Kim SY, Jin X, et al. Clinical and biological implications of CD133-positive and CD133-negative cells in glioblastomas. Lab Invest 2008; 88 (8): 808–15.

80. Patrawala L, Calhoun T, Schneider-Broussard R, et al. Side population is enriched in tumorigenic, stem-like cancer cells, whereas ABCG2+ and ABCG2-cancer cells are similarly tumorigenic. Cancer Res 2005; 65: 6207–11.

81. Kondo T, Setoguchi T, Taga T. Persistence of a small subpopulation of cancer stem-like cells in the C6 glioma cell line. Proc Natl Acad Sci 2004; 101: 781–6.

82. Goodell MA, Rosenzweig M, Kim H, et al. Dye efflux studies suggest that hematopoietic stem cells expressing low or undetectable levels of CD34 antigen exist in multiple species. Nat Med 1997; 3: 1337–45.

83. Harris MA, Yang H, Low BE, et al. Cancer stem cells are enriched in the side population cells in a mouse model of glioma. Cancer Res 2008; 68: 10051–9.

84. Donnenberg VS, Donnenberg AD. Multiple drug resistance in cancer revisited: the cancer stem cell hypothesis. J Clin harmacol 2005; 45: 872–7.

85. Panchision DM, McKay RD. The control of neural stem cells by morphogenic signals. Curr Opin Genet Dev 2002; 12: 478–87.

86. Nakano I, Saigusa K, Kornblum HI. BMPing off glioma stem cells. Cancer Cell 2008; 13: 3–4.

87. Piccirillo SG, Reynolds BA, Zanetti N, et al. Bone morphogenetic proteins inhibit the tumorigenic potential of human brain tumour-initiating cells. Nature 2006; 444: 761–5.

88. Lee J, Son MJ, Woolard K, et al. Epigenetic-mediated dysfunction of the bone morphogenetic protein pathway inhibits differentiation of glioblastoma-initiating cells. Cancer Cell 2008; 13: 69–80.

89. Gilbertson RJ, Rich JN. Making a tumour’s bed: glioblastoma stem cells and the vascular niche. Nat Rev Cancer 2007; 7: 733–6.

90. Calabrese C, Poppleton H, Kocak M, et al. A perivascular niche for brain tumor stem cells. Cancer Cell 2007; 11: 69–82.

91. Bao S, Wu Q, Sathornsumetee S, et al. Stem cell-like glioma cells promote tumor angiogenesis through vascular endothelial growth factor. Cancer Res 2006; 66: 7843–8.

92. Rich JN. Cancer stem cells in radiation resistance. Cancer Res 2007; 67: 8980–4.

93. Maier-Hauff K, Rothe R, Scholz R, et al. Intracranial thermotherapy using magnetic nanoparticles combined with external beam radiotherapy: results of a feasibility study on patients with glioblastoma multiforme. J Neurooncol 2007; 81: 53–60.

94. Jordan A, Scholz R, Maier-Hauff K, et al. The effect of thermotherapy using magnetic nanoparticles on rat malignant glioma. J Neurooncol 2006;78: 7–14.