Αποδείξεις ότι το ένζυμο CYP1B1 είναι Παγκοσμίως Αναγνωρισμένος Καρκινικός Δείκτης Δρ. Dan Burke, Σεπτέμβριος 2007

Η Πρώτη Απόδειξη

 

Ο ισχυρισμός ότι το ένζυμο CYP1B1 είναι καθολικός καρκινικός δείκτης βασίζεται σε αποδείξεις τουλάχιστον δεκαπέντε ερευνών ή μελετών, αξιολογημένων από ομότιμους ειδικούς, οι οποίες έχουν δημοσιευτεί από το 1997. Η πρώτη απόδειξη δημοσιεύτηκε τη χρονιά αυτή από την ερευνητική ομάδα του καθηγητή Burke στο πανεπιστήμιο Aberdeen, η οποία έδειξε, χρησιμοποιώντας καθιερωμένες ανοσοϊστοχημικές τεχνικές του κλάδου της παθολογίας σε συνδυασμό με τη μεθοδολογία της βιοχημικής ανοσοαποτύπωσης Western, ότι η πρωτεΐνη CYP1B1 ήταν παρούσα στα καρκινικά κύτταρα σε δείγματα βιοψίας για καρκίνο της ουροδόχου κύστης, του εγκεφάλου, του μαστού, του κόλον, του συνδετικού ιστού, του οισοφάγου, του νεφρού, του πνεύμονα, των λεμφαδένων, των ωοθηκών, του δέρματος, του στομάχου, των όρχεων και της μήτρας, ενώ ήταν μη ανιχνεύσιμη στα φυσιολογικά κύτταρα του καρκινικού ιστού και στους φυσιολογικούς ιστούς. [1] Τα δείγματα συγκεντρώθηκαν από συνολικά 127 καρκινοπαθείς, με 6-12 ασθενείς ανά τύπο καρκίνου. Το ένζυμο CYP1B1 ανιχνεύθηκε στο 96% των δειγμάτων βιοψίας και σε όλους τους διαφορετικούς τύπους καρκίνου. Αντιθέτως, το ένζυμο δεν ήταν ανιχνεύσιμο σε κανένα από τα 130 δείγματα του ίδιου εύρους φυσιολογικών ιστών, ούτε στο ήπαρ ή το λεπτό έντερο.

 

Περαιτέρω έρευνα

 

Περαιτέρω έρευνα που διεξήχθη από την ομάδα του Aberdeen και διάφορα ανεξάρτητα εργαστήρια —εφαρμόζοντας ανοσοϊστοχημεία σε βιοψίες ασθενών— έχει τόσο επιβεβαιώσει όσο και διευρύνει τις αρχικές αυτές παρατηρήσεις, σε βαθμό που το ένζυμο CYP1B1 θεωρείται πλέον βιοδείκτης του νεοπλασματικού φαινοτύπου [2] και έχει περιγραφεί από ερευνητές του Ινστιτούτου για τον Καρκίνο Dana-Farber (Βοστόνη, Ηνωμένες Πολιτείες) ως “ένα αντιγόνο που σχετίζεται με όλους τους τύπους καρκίνου και που απαντάται σε όλες σχεδόν τις ανθρώπινες κακοήθεις νεοπλασίες που έχουν εξετασθεί μέχρι σήμερα” [3] (είναι, δηλαδή, ένας καθολικός καρκινικός δείκτης ικανός να ανιχνευτεί με την τεχνολογία αντισωμάτων). Όπου αναφέρεται η ενδοκυτταρική τοποθεσία του ενζύμου CYP1B1 σε επιστημονικά άρθρα, σημειώνεται ως κυτοπλασματικό. Αυτό, σε ιστολογικούς όρους, συνάδει με βιοχημικά ευρήματα που υποστηρίζουν ότι το ένζυμο CYP1B1 αποτελεί μέρος του ενδοπλασματικού δικτύου του κυττάρου. Οι κακοήθεις όγκοι είναι συγκεντρώσεις καρκινικών και φυσιολογικών κυττάρων, ενώ σε όλες τις περιπτώσεις, όπου το δείγμα έχει υποστεί ανοσοϊστοχημική χρώση για την ανίχνευση του ενζύμου CYP1B1, τα αποτελέσματα της χρώσης δείχνουν ότι η δράση του εν λόγω ενζύμου περιορίζεται στα νεοπλασματικά κύτταρα. Σύμφωνα με την επί του παρόντος επικρατέστερη επιστημονική άποψη, το ένζυμο CYP1B1 συναντάται σε υπερβολικό βαθμό στις περισσότερες κακοήθεις νεοπλασίες ανθρώπων και ελάχιστα στους υγιείς ιστούς κριτικής σημασίας. [3]

 

Περίληψη της επιστημονικής βιβλιογραφίας

 

Στη συνέχεια, παρουσιάζεται μια περίληψη της επιστημονικής βιβλιογραφίας σχετικά με την παρουσία του ενζύμου CYP1B1 στις περιπτώσεις καρκίνου, ξεκινώντας από την αρχική δημοσίευση του 1997.

 

  • Σε διαφορετικούς τύπους και στάδια του καρκίνου του μαστού, το ένζυμο ανιχνεύθηκε στα καρκινικά κύτταρα του 77% των δειγμάτων 60 ασθενών, ωστόσο δεν είναι ανιχνεύσιμο στα στρωματικά κύτταρα και τον συνδετικό ιστό, [4] ενώ σε άλλη, ανεξάρτητη μελέτη, ανιχνεύθηκε στο 82% τριάντα τεσσάρων περιπτώσεων. [5]
  • Σε διάφορους τύπους και στάδια του καρκίνου των ωοθηκών, το ένζυμο ανιχνεύθηκε σε περισσότερους από το 92% των πρωταρχικών όγκων 172 ασθενών, ενώ υπήρχε μεγάλος συσχετισμός της παρουσίας του στις μεταστάσεις. Ωστόσο, ήταν μη ανιχνεύσιμο στον φυσιολογικό ιστό των ωοθηκών. [6]
  • Σε διαφορετικά στάδια του ορθοκολικού αδενοκαρκινώματος, το ένζυμο ανιχνεύθηκε σε μεγάλα ποσοστά στα καρκινικά κύτταρα όλων των δειγμάτων από 61 ασθενείς, ανεξαρτήτως του βαθμού μετάστασης στους λεμφαδένες. [7] Πρόσφατη μελέτη που διεξήχθη από την ομάδα του Aberdeen επιβεβαίωσε ότι το ένζυμο CYP1B1 συναντάται σε μεγάλο βαθμό στα καρκινικά κύτταρα του κόλον και στις μεταστάσεις στους λεμφαδένες. Ομοίως, προς έκπληξή της, η ομάδα εντόπισε χαμηλή συγκέντρωση του ενζύμου στο εν τρίτον περίπου των δειγμάτων από φυσιολογικούς ιστούς του κόλον σε ασθενείς που είχαν κριθεί κλινικά απαλλαγμένοι από τον καρκίνο. [8]
  • Στις περιπτώσεις καρκίνου του μαστού, των ωοθηκών, και του κόλον, το ένζυμο ανιχνεύθηκε σε ιδιαίτερα μεγάλα ποσοστά σε νεοπλασματικά κύτταρα, αλλά καθόλου στα στρωματικά κύτταρα ή στους γύρω υγιείς ιστούς, ενώ υπάρχει έντονη παρουσία στην οξεία λεμφοκυτταρική λευχαιμία, στην οξεία μυελοειδή λευχαιμία, στο καρκίνωμα του οισοφάγου, στον καρκίνο του πνεύμονα, στο λέμφωμα και στο ραβδομυοσάρκωμα. [3]
  • Το ένζυμο ανιχνεύθηκε σε μεγάλο βαθμό στο 100% των 22 περιπτώσεων καρκινώματος της ουροδόχου κύστης (μεσαίου έως προχωρημένου σταδίου) και στο 75% των 27 περιπτώσεων καρκινώματος του προστάτη (μεσαίου σταδίου σύμφωνα με το ογκολογικό σύστημα μέτρησης Gleason), ενώ απουσίαζε από τον περιβάλλοντα στρωματικό ιστό. [9] Ομοίως, μια άλλη, ανεξάρτητη μελέτη ανέφερε ότι το ένζυμο ανιχνεύθηκε στο 79% των δειγμάτων από 33 ασθενείς με καρκίνο του προστάτη. [10]
  • Σε 269 ξεχωριστές περιπτώσεις καρκίνου των νευρογλοιακών κυττάρων, το ένζυμο ανιχνεύθηκε σε ποσοστό μεταξύ 61% και 84% των περιπτώσεων, ανάλογα με τον τύπο και το στάδιο του όγκου, με την παρουσία του ενζύμου να συνδέεται με μείωση στο προσδόκιμο ζωής του ασθενούς. [11] Απεναντίας, το ένζυμο δεν είναι ανιχνεύσιμο σε υγιείς εγκεφαλικούς ιστούς. [12]
  • Στο καρκίνωμα νεφρικών κυττάρων, φαίνεται πως τοCYP1B1 διαθέτει ενζυμική ενεργότητα ως μονοοξυγενάση. [13]

 

Υπάρχουν στοιχεία που αποδεικνύουν ότι το ένζυμο είναι πρώιμος καρκινικός δείκτης ικανός να ανιχνεύσει καρκινικά κύτταρα, ακόμη και στα αρχικά στάδια της μετάλλαξής τους. Το CYP1B1 εμφανίζεται στον προκαρκινικό και υπερπλαστικό προστατικό ιστό, ο οποίος σχετίζεται με καρκίνωμα του προστάτη. [9, 10] Φαινομενικά φυσιολογικοί ιστοί του κόλον, των οποίων λήφθηκε δείγμα από απόσταση περίπου 30 εκατοστών από τα ορθοκολικά αδενοκαρκινώματα έδειξαν, κατά την εμφάνιση της χρώσης, μια μικρή ποσότητα του ενζύμου. [7] Οι δικές μας (ανέκδοτες) μελέτες έδειξαν ότι το ένζυμο είναι ξεκάθαρα ανιχνεύσιμο σε προκαρκινικά κύτταρα του κόλον και του τραχήλου.

 

Εγκυρότητα

 

Η εγκυρότητα των ανοσοϊστοχημικών μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα έρευνα έχει τεκμηριωθεί σε μελέτη πάνω στον καρκίνο των ωοθηκών που δημοσιεύτηκε το 2005, επιβεβαιώνοντας ότι το ένζυμο CYP1B1 ήταν μη ανιχνεύσιμο στους φυσιολογικούς ιστούς των ωοθηκών (σε αντίθεση με τα καρκινικά κύτταρα των ωοθηκών), ενώ πολυάριθμες άλλες μορφές του CYP ανιχνεύθηκαν σε μεγάλη συγκέντρωση τόσο στα καρκινικά κύτταρα όσο και στους φυσιολογικούς ιστούς. [14] Επιπλέον, ενώ στο υγιές ήπαρ εμφανίζονται πολλές διαφορετικές μορφές του CYP, το ένζυμο CYP1B1 είναι μη ανιχνεύσιμο. [1, 15]

 

Αποδείξεις παρουσίας (έκφρασης) του ενζύμου CYP1B1

 

Σημαντική αιτία σύγχυσης όσον αφορά την επιλεκτική παρουσία του CYP1B1 στον καρκίνο αποτελεί το γεγονός ότι το mRNA του εμφανίζεται τόσο σε καρκινικά όσο και σε υγιή κύτταρα. Παρά τα άφθονα αποδεικτικά στοιχεία για το αντίθετο, ορισμένοι επιστήμονες έχουν εσφαλμένα υποθέσει ότι, όπου υπάρχει το mRNA του ενζύμου, θα υπάρχει απαραιτήτως και το ίδιο το ένζυμο. [2, 12] Η παρανόηση αυτή θα αποκατασταθεί κατ’ ελπίδαν με την πρόσφατη δημοσίευση ερευνών, με αποδεικτικά στοιχεία για την ύπαρξη αξιόπιστων μηχανισμών που μπορούν να εξηγήσουν τον διαχωρισμό στην έκφραση του ενζύμου και του mRNA του στα υγιή κύτταρα. Το 2003, προτάθηκε ότι η ρύθμιση της παρουσίας του ενζύμου θα πραγματοποιούταν κατόπιν μεταγραφής. [16] Το 2005, προτάθηκαν δύο διαφορετικοί μηχανισμοί ρύθμισης της παρουσίας του ενζύμου, με πειραματικές αποδείξεις, για να εξηγήσουν την έντονη παρουσία (έκφρασή) του σε καρκινικά κύτταρα. Η πρώτη πρόταση ήταν η μεταγραφική ρύθμιση μέσω υπομεθυλίωσης της περιοχής προώθησης/ανάπτυξης του γονιδίου του ενζύμου, μέθοδος η οποία θα μπορούσε να μειώσει την ποσότητα του mRNA που παράγεται στα φυσιολογικά κύτταρα. [10] Η δεύτερη πρόταση ήταν η μετα-μεταγραφική ρύθμιση μέσω εκφαυλισμού του πρωτεοσωματίου της πρωτεΐνης CYP1B1 στα υγιή κύτταρα. Ο εκφαυλισμός αυτός πραγματοποιείται μέσω ιχνηθέτησης της πρωτεΐνης με πολυουβικιτίνη, δίχως φωσφορυλίωση αυτής. [17] Ωστόσο, ο πιο πειστικός μηχανισμός (επίσης κατόπιν μεταγραφής) ορίζει ότι η έντονη παρουσία του ενζύμου στα καρκινικά κύτταρα οφείλεται στο γεγονός ότι τα τελευταία δεν διαθέτουν microRNA, το οποίο σε υγιή κύτταρα αναστέλλει τη μετατροπή του mRNA του ενζύμου σε πρωτεΐνη. [18]

 

Βιβλιογραφία

 

  1. Murray, G., Taylor, M., McFadyen, M., et al., Tumor-specific expression of cytochrome P450 CYP1B1. Cancer Res, (1997) 57: 3026-3031.
  2. McFadyen, M. and Murray, G., Cytochrome P450 1B1: a novel anticancer therapeutic target. Future Oncology, (2005) 1: 259-263.
  3. Maecker, B., Sherr, D., Vonderheide, R., et al., The shared tumor-associated antigen cytochrome P450 1B1 is recognized by specific cytotoxic T cells. Blood, (2003) 102: 3287-3294.
  4. McFadyen, M., Breeman, S., Payne, S., et al., Immunohistochemical localization of cytochrome P450 CYP1B1 in breast cancer with monoclonal antibodies specific for CYP1B1. J Histochem Cytochem, (1999) 47: 1457-1464.
  5. Oyama, T., Morita, M., Isse, T., et al., Immunohistochemical evaluation of cytochrome P450 (CYP) and p53 in breast cancer. Front Biosci, (2005) 10: 1156-1161.
  6. McFadyen, M., Cruickshank, M., Miller, I., et al., Cytochrome P450 CYP1B1 over-expression in primary and metastatic ovarian cancer. Br J Cancer, (2001) 85: 242-246.
  7. Gibson, P., Gill, J., Kahn, P., et al., Cytochrome P450 1B1 (CYP1B1) is overexpressed in human colon adenosarcomas relative to normal colon: implications for drug development. Mol Cancer Ther, (2003) 2: 527-534.
  8. Kumarakulasingham, M., Rooney, P., Dundas, S., et al., Cytochrome P450 profile of colorectal cancer: identification of markers of prognosis. Clin Cancer Res, (2005) 11: 3758-3765.
  9. Carnell, D., Smith, R., Daley, F., et al., Target validation of cytochrome P450 CYP1B1 in prostate carcinoma with protein expression in assoaited hyperplastic and premalignant tissue. Int J Radiat Oncol Biol Phys, (2004) 58: 500-509.
  10. Tokizane, T., Shiina, H., Igawa, M., et al., Cytochrome P450 1B1 is overexpressed and regulated by hypomethylation in prostate cancer. Clin Cancer Res, (2005) 11: 5793-5801.
  11. Barnett, J., Urbauer, D., Murray, G., et al., Cytochrome P450 1B1 expression in glial cell tumours: an immunotherapeutic target. Clin Cancer Res, (2007) 13: 3559-3567.
  12. McFadyen, M., Murray, G., and Melvin, W., Cytochrome P450 CYP1B1 mRNA in normal human brain. J Clin Pathol: Mol Pathol, (1999) 52: 164.
  13. McFadyen, M., Melvin, W., and Murray, G., Cytochrome P450 CYP1B1 activity in renal cell carcinoma. Br J Cancer, (2004) 91: 966-971.
  14. Downie, D., McFadyen, M., Rooney, P., et al., Profiling cytochrome P450 expression in ovarian cancer:identification of prognostic markers. Clin Cancer Res, (2005) 11: 7369-7375.
  15. Edwards, R., Adams, D., Watts, P., et al., Development of a comprehensive panel of antibodies against the major xenobiotic metabolising forms of cytochrome P450 in humans. Biochem Pharmacol, (1998) 56: 377-387.
  16. McFadyen, M., Rooney, P., Melvin, W., et al., Qualitative analysis of the Ah receptor/cytochrome P450 CYP1B1/CYP1A1 signalling pathway. Biochem Pharmacol, (2003) 65: 1663-1674.
  17. Bandiera, S., Weidlich, S., Harth, V., et al., Proteosomal degradation of humn CYP1B1: effect of the Asn453Ser polymorphism an the post-translational regulation of CYP1B1 expression. Mol Pharmacol, (2005) 67: 435-443.
  18. Tsuchiya, Y., Nakajima, M., Takagi, S., et al., MicroRNA regulates the expression of human cytochrome P450 1B1. Cancer Res, (2006) 66: 9090-9098.