Współcz Onkol (2006) vol. 10; 1 (24–27)
Rak płuca, z uwagi na dużą i ciągle rosnącą liczbę zachorowań oraz niezadowalające wyniki leczenia, stanowi istotny problem medyczny i społeczny. W ostatnich kilku latach pojawiło się wiele doniesień wskazujących, że zastosowanie leczenia chemicznego w uzupełnieniu metod miejscowych może przyczynić się do niewielkiej, ale klinicznie istotnej poprawy wyników leczenia. Wiele danych wskazuje, że lepsze poznanie cech biologicznych tej grupy nowotworów mogłoby stanowić element pomocny w opracowaniu nowych strategii leczniczych, w tym terapii genowej. Terapia ta w przyszłości pozwoli prawdopodobnie na dobranie indywidualnego sposobu leczenia dla konkretnego chorego w odniesieniu do zaburzeń genetycznych, które u niego występują. Gen supresorowy WAF1/CIP1 (WAF1, Cip1, sdi1, CAP20), zlokalizowany na chromosomie 6p21.2, koduje białko o masie cząsteczkowej 21 kDa. Produkt białkowy tego genu – białko p21WAF1/CIP1 indukowany jest przez dziką formę białka p53 i uczestniczy w zahamowaniu cyklu komórkowego pomiędzy fazami G1/S [1]. p21WAF1/CIP1 inaktywując kinazy zależne od cyklin (cdk), powoduje zatrzymanie fosforylacji białka pRb [2]. Jest ono zaangażowane w regulację naprawy DNA [3], w proces różnicowania komórek [4] oraz w zahamowanie procesu apoptozy [5, 6]. p21WAF1/CIP1 poprzez hamowanie białka PCNA, uczestniczy w zatrzymaniu replikacji DNA [3]. Zaburzenia regulacji stężenia białka p21WAF1/CIP1 odgrywają istotną rolę w procesie transformacji nowotworowej [7]. Ze względu na zaangażowanie w zahamowanie apoptozy gen WAF1/CIP1 może prawdopodobnie odgrywać rolę, nie tylko jako gen supresorowy, ale również jako protoonkogen [6]. Po uszkodzeniu DNA, p53-zależna indukcja białka p21WAF1/CIP1 powoduje zatrzymanie cyklu komórkowego [1]. W komórkach, które utraciły dziką formę białka p53 lub zawierają zmutowane białko p53, stężenie białka p21WAF1/CIP1 jest bardzo niskie lub p21WAF1/CIP1 jest całkowicie nieobecne. Brak białka p21WAF1/CIP1 przy równoczesnym braku funkcjonalnego białka p53 może spowodować przejście komórki do fazy S, bez zatrzymania w fazie G1, pomimo uszkodzenia nici DNA. W konsekwencji może dojść do niestabilności genetycznej komórki oraz indukcji onkogenezy [8]. Z drugiej strony białko p21WAF1/CIP1 może w różnych sytuacjach działać niezależnie od p53 [9] np. podczas fizjologicznego rozwoju tkanek czy różnicowania komórek [4]. Kliniczne znaczenie występowania białka p21WAF1/CIP1 w komórkach NDKRP pozostaje tematem kontrowersji [10–13]. Dodatkowo niewiele jest prac dotyczących łącznej oceny współwystępowania białka p21WAF1/CIP1 wraz z pozostałymi białkami zaangażowanymi w regulację cyklu komórkowego (m.in. p53, pRb, mdm2, PCNA). Jak dotąd w odniesieniu do wielu białek (m.in. p53, pRb) dysponujemy niedoskonałymi przeciwciałami, które nie pozwalają w pełni ustalić z jakim zaburzeniem mamy do czynienia. Ocena współwystępowania czynników, które podlegają regulacji białka p53 i pRb, może w znacznym stopniu poszerzyć nasze rozumienie, które funkcje danego genu zostały zaburzone w komórce nowotworowej. I tak np. występowanie białka p21WAF1/CIP1 w lepszy sposób ocenia stan funkcjonalny genu P53 niż sama ocena występowania białka p53. Dzieje się tak dlatego, ponieważ białko p21WAF1/CIP1 ulega akumulacji w przypadku pobudzenia genu P53 [1, 14]. W piśmiennictwie światowym odsetek guzów z obecnością białka p21WAF1/CIP1 w komórkach NDKRP wahał się pomiędzy 27 a 80 proc. [10, 11, 15–25]. Tak duża rozpiętość ekspresji p21WAF1/CIP1 w komórkach NDKRP może wynikać z różnic metodologicznych, dotyczących barwienia immunohistochemicznego. Drugą istotną kwestią jest przyjęcie przez różnych autorów niejednolitych punktów odcięcia, w których preparaty zostały zakwalifikowane jako dodatnie. Stosowano punkty odcięcia od 0 proc. [26], przez 1 proc. [23], 5 proc. [10, 11] do 10 proc. [16, 18, 19]. W badaniach na liniach komórkowych wykazano, że białko p21WAF1/CIP1 jako inhibitor PCNA, blokuje replikację DNA komórki oraz jej proliferację [3, 27]. W pracach dotyczących NDKRP nie stwierdzono zależności pomiędzy występowaniem białka p21WAF1/CIP1 a wskaźnikiem proliferacji komórkowej, ocenianym za pomocą występowania białka PCNA [10, 22]. Nie stwierdzono również zależności pomiędzy występowaniem białka p21WAF1/CIP1 a ilością komórek apoptotycznych [10]. Interesującą korelacją obserwowaną w komórkach NDKRP była zależność pomiędzy białkiem p21WAF1/CIP1 a akumulacją produktu białkowego protoonkogenu MDM2 [16]. W chwili obecnej trudno jest ocenić bezpośredni związek pomiędzy funkcjonowaniem białek p21WAF1/CIP1 oraz mdm2. Powstawanie białka p21WAF1/CIP1 [1, 14], podobnie jak i białka mdm2 [28], ściśle zależy od białka p53. Być może wspólne nagromadzenie się białek p21WAF1/CIP1 oraz mdm2 jest konsekwencją tego samego procesu – aktywacji genu P53. Z drugiej strony możliwe jest, że białka mdm2 i p21WAF1/CIP1 wiążą się ze sobą w sposób niezależny od białka p53 [16, 17]. Ostatnia hipoteza znajduje potwierdzenie w pracy Aikawy i wsp., w której wykazano istnienie związku pomiędzy białkiem mdm2 i p21WAF1/CIP1, czemu nie towarzyszył związek pomiędzy występowaniem białka p21WAF1/CIP1 a p53 oraz p53 a mdm2 [16]. Brak zależności pomiędzy p21WAF1/CIP1 a p53 obserwowano również w innych pracach dotyczących NDKRP [10, 11, 15-20, 22, 26]. Kolejną interesującą korelacją w NDKRP jest współwystępowanie białka p21WAF1/CIP1 oraz cykliny D1 [29]. Stwierdzono ją również w badaniach dotyczących raka pęcherza moczowego [27] oraz nowotworów jelita grubego i odbytnicy [30]. Do tej pory podkreślano jedynie wspólne uczestnictwo białka p21WAF1/CIP1 oraz cykliny D1 w regulacji procesu fosforylacji białka pRb [1, 14]. Coraz więcej danych sugeruje jednak, ze pomiędzy tymi białkami istnieje dodatkowo inny związek. Ustalenie tego związku wydaje się być szczególnie istotne, zwłaszcza że oba białka uczestniczą w regulacji tej samej fazy cyklu komórkowego oraz ze względu na postulowaną ostatnio rolę białka p21WAF1/CIP1 nie tylko jako genu supresorowego, ale również jako protoonkogenu [6]. Dane na temat zależności pomiędzy białkiem p21WAF1/CIP1 a cechami klinicznymi chorych na NDKRP są rozbieżne. Autorzy analizowali częstość występowania białka p21WAF1/CIP1 w odniesieniu do wieku i płci chorych, stopnia zaawansowania klinicznego choroby, rodzaju histopatologicznego oraz stopnia zróżnicowania guza nowotworowego. W dostępnym piśmiennictwie nie stwierdzono zależności pomiędzy występowaniem białka p21WAF1/CIP1 a wiekiem i płcią chorych na NDKRP [10, 11, 21], w wielu pracach nie przeprowadzono jednak tej analizy [16, 18, 19, 22, 24, 26].
W jednym z badań białko p21WAF1/CIP1 występowało częściej u chorych z I oraz II stopniem zaawansowania klinicznego choroby w porównaniu z chorymi z stopniem zaawansowania IIIA (40,2 proc. vs 22,5 proc., p=0,048) [11]. W innym badaniu uzyskano przeciwne wyniki, ponieważ białko p21WAF1/CIP1 występowało częściej w u chorych z wyższym stopniem zaawansowania klinicznego choroby [16]. W kolejnych pracach nie wykazano związku pomiędzy nagromadzeniem białka p21WAF1/CIP1 a stopniem zaawansowania klinicznego nowotworu [10, 21, 22, 24, 26]. W pracy Aikawy i wsp. białko p21WAF1/CIP1 występowało częściej w gruczolakorakach niż raku płaskonabłonkowym [16]. Autorzy tej pracy ocenili występowanie białka p21WAF1/CIP1 u chorych z różnymi stopniami zaawansowania klinicznego, a obecność białka p21WAF1/CIP1 stwierdzili w 38 proc. gruczolakoraków w porównaniu do 15 proc. raków płaskonabłonkowych (p<0,01) [16]. W innych badaniach nie potwierdzono związku pomiędzy występowaniem białka p21WAF1/CIP1 a rodzajem histopatologicznym guza nowotworowego [10, 11, 21, 22, 24, 26]. Kolejną zależnością ocenianą przez autorów była korelacja pomiędzy ekspresją białka p21WAF1/CIP1 a stopniem zróżnicowania guza nowotworowego. W jednej z prac wykazano, że białko p21WAF1/CIP1 występowało częściej w guzach o wyższym stopniu zróżnicowania komórek nowotworowych [26], podczas gdy w innych badaniach obecność białka p21WAF1/CIP1 stwierdzana była częściej w guzach o niskim stopniu zróżnicowania [22, 24]. W kolejnych pracach nie wykazano związku pomiędzy występowaniem p21WAF1/CIP1 a stopniem zróżnicowania guza nowotworowego [10, 21].
W piśmiennictwie światowym istnieje wiele prac dotyczących obecności białka p21WAF1/CIP1 w komórkach NDKRP [10, 11, 15–26], natomiast zaledwie kilka z nich dotyczy rokowniczego znaczenia tego parametru [10, 11, 21, 24–26]. Wyniki tych prac są rozbieżne. Część autorów sugeruje brak rokowniczego znaczenia ekspresji białka p21WAF1/CIP1 w NDKRP [11, 16, 26], jakkolwiek inni uważają, że obecność p21WAF1/CIP1 wiąże się z lepszym rokowaniem w tym nowotworze [10, 24, 25]. Lepsze rokowanie obserwowano również w podgrupie chorych z fenotypem p21WAF1/CIP1+/p53, w porównaniu do grupy o fenotypie p21WAF1/CIP1-/p53+ [10]. W innych pracach dotyczących NDKRP, nie stwierdzono wpływu na przeżycie żadnego ze złożonych fenotypów p21WAF1/CIP1 /p53 [11, 24, 26]. W największym badaniu dotyczącym występowania białka p21WAF1/CIP1 przeprowadzonym w NDKRP wykazano, że jego obecność wiąże się z lepszym rokowaniem (n=233, p=0,006). Związek ekspresji białka p21WAF1/CIP1 z przeżyciem chorych potwierdzono również w analizie wieloczynnikowej [10]. W badaniu tym, po podziale chorych na podgrupy w zależności od stopnia zaawansowania procesu nowotworowego, lepsze rokowanie obserwowano tylko w stopniu IA (n=64, p=0,007) oraz w II (n=26, p=0,038) w przeciwieństwie do stopnia IB (n=71, p=0,440) oraz IIIA (n=72, p=0,972) [10]. Badania naszego zespołu, po podziale chorych na podobne podgrupy, nie potwierdziły tych obserwacji [21]. W ostatniej pracy badana grupa była prawie dwukrotnie mniejsza niż w badaniu Shoji i wsp. (109 vs 233). Składała się z chorych w I, II i IIIA stopniu zaawansowania klinicznego odpowiednio w 44 proc., 15 proc. i 41 proc. chorych [21], podczas gdy w badaniu Shoji i wsp., I, II i IIIA stopień zaawansowania klinicznego występował odpowiednio w 58 proc., 11 proc. i 31 proc. przypadków [10]. W badaniu Shoji i wsp. prawdopodobieństwo 5-letniego przeżycia dla całej grupy wynosiło 68 proc., podczas gdy w naszym badaniu wynosiło zaledwie 42 proc. [21]. Podsumowując powyższe rozważania wydaje się, że ocena klinicznego znaczenia oraz wartości rokowniczej występowania białka p21WAF1/CIP1 w NDKRP wymaga dalszych badań, ponieważ gen WAF1/CIP1 z jednej strony pełni funkcję genu supresorowego, z drugiej zaś może uczestniczyć w aktywacji onkogenezy [6].
Piśmiennictwo
1. el-Deiry WS, Tokino T, Velculescu VE i wsp. WAF1, a potential mediator of p53 tumor suppression. Cell 1993; 75: 817-25. 2. Dotto GP. p21 (WAF1/Cip1): more than a break to the cell cycle? Biochim Biophys Acta 2000; 1471: M43-56. 3. Li R, Waga S, Hannon GJ, Beach D, Stillman B. Differential effects by the p21 CDK inhibitor on PCNA-dependent DNA replication and repair. Nature 1994; 371: 534-7. 4. Macleod KF, Sherry N, Hannon G, Beach D, Tokino T, Kinzler K, Vogelstein B, Jacks T. p53-dependent and independent expression of p21 during cell growth, differentiation, and DNA damage. Genes Dev 1995; 9: 935-44. 5. Polyak K, Waldman T, He TC, Kinzler KW, Vogelstein B. Genetic determinants of p53-induced apoptosis and growth arrest. Genes Dev 1996; 10: 1945-52. 6. Roninson IB. Oncogenic functions of tumour suppressor p21 (Waf1/Cip1/Sdi1): association with cell senescence and tumour-promoting activities of stromal fibroblasts. Cancer Lett 2002; 179: 1-14. 7. Papandreou CN, Bogenrieder T, Loganzo F, Albino AP, Nanus DM. Expression and sequence analysis of the p21 (WAF1/CIP1) gene in renal cancers. Urology 1997; 49: 481-6. 8. Marx J. New link found between p53 and DNA repair. Science 1994; 266: 1321-2. 9. Michieli P, Chedid M, Lin D, Pierce JH, Mercer WE, Givol D. Induction of WAF1/CIP1 by a p53-independent pathway. Cancer Res 1994; 54: 3391-5. 10. Shoji T, Tanaka F, Takata T i wsp. Clinical significance of p21 expression in non-small-cell lung cancer. J Clin Oncol 2002; 20: 3865-71. 11. Komiya T, Hosono Y, Hirashima T i wsp. p21 expression as a predictor for favorable prognosis in squamous cell carcinoma of the lung. Clin Cancer Res 1997; 3: 1831-5. 12. Saitoh G, Sugio K, Ishida T, Sugimachi K. Prognostic significance of p21waf1, cyclin D1 and retinoblastoma expression detected by immunohistochemistry in non-small cell lung cancer. Oncol Rep 2001; 8: 737-43. 13. Singhal S, Vachani A, Antin-Ozerkis D, Kaiser LR, Albelda SM. Prognostic implications of cell cycle, apoptosis, and angiogenesis biomarkers in non-small cell lung cancer: a review. Clin Cancer Res 2005; 11: 3974-86. 14. el-Deiry WS, Harper JW, O’Connor PM i wsp. WAF1/CIP1 is induced in p53-mediated G1 arrest and apoptosis. Cancer Res 1994; 54: 1169-74. 15. Vonlanthen S, Heighway J, Kappeler A, Altermatt HJ, Borner MM, Betticher DC. p21 is associated with cyclin D1, p16INK4a and pRb expression in resectable non-small cell lung cancer. Int J Oncol 2000; 16: 951-7. 16. Aikawa H, Sato M, Fujimura S i wsp. MDM2 expression is associated with progress of disease and WAF1 expression in resected lung cancer. Int J Mol Med 2000; 5: 631-3. 17. Marchetti A, Doglioni C, Barbareschi M i wsp. p21 RNA and protein expression in non-small cell lung carcinomas: evidence of p53-independent expression and association with tumoral differentiation. Oncogene 1996; 12: 1319-24. 18. Xue Q, Sano T, Kashiwabara K, Oyama T, Nakajima T. Aberrant expression of pRb, p16, p14ARF, MDM2, p21 and p53 in squa- mous cell carcinomas of lung. Jpn J Cancer Res 2001; 92: 285-92. 19. Xue Q, Sano T, Kashiwabara K, Saito M, Oyama T, Nakajima T. Aberrant expression of pRb, p16, p14ARF, MDM2, p21 and p53 in stage I adenocarcinomas of the lung. Pathol Int 2002; 52: 103-9. 20. Takeshima Y, Yamasaki M, Nishisaka T, Kitaguchi S, Inai K. p21WAF1/CIP1 expression in primary lung adenocarcinomas: heterogeneous expression in tumor tissues and correlation with p53 expression and proliferative activities. Carcinogenesis 1998; 19: 1755-61. 21. Dworakowska D, Jassem E, Jassem J i wsp. Absence of prognostic significance of p21 (WAF1/CIP1) protein expression in non-small cell lung cancer. Acta Oncol 2005; 44: 75-9. 22. Groeger AM, Caputi M, Esposito V i wsp. Expression of p21 in non small cell lung cancer relationship with PCNA. Anticancer Res 2000; 20: 3301-5. 23. Akita K, Inagaki H, Sato S i wsp. p185 (HER-2/neu) and p21 (CIP1/WAF1) expression in primary tumors and lymph node metastases in non-small cell lung cancer. Jpn J Cancer Res 2002; 93: 1007-11. 24. Caputi M, Esposito V, Baldi A, De Luca A, Dean C, Signoriello G, Baldi F, Giordano A. p21WAF1/CIP1mda-6 expression in non-small-cell lung cancer: relationship to survival. Am J Respir Cell Mol Biol 1998; 18: 213-7. 25. Esposito V, Baldi A, Tonini G i wsp. Analysis of cell cycle regulator proteins in non-small cell lung cancer. J Clin Pathol 2004; 57: 58-63. 26. Bennett WP, el-Deiry WS, Rush WL i wsp. p21WAF1/CIP1 and transforming growth factor beta 1 protein expression correlate with survival in non-small cell lung cancer. Clin Cancer Res 1998; 4: 1499-506. 27. Liukkonen T, Lipponen P, Raitanen M, Kaasinen E, Ala-Opas M, Rajala P, Kosma VM. Evaluation of p21WAF1/CIP1 and cyclin D1 expression in the progression of superficial bladder cancer. Finbladder Group. Urol Res 2000; 28: 285-92. 28. Wu X, Bayle JH, Olson D, Levine AJ. The p53-mdm-2 autoregulatory feedback loop. Genes Dev 1993; 7: 1126-32. 29. Brambilla E, Moro D, Gazzeri S, Brambilla C. Alterations of expression of Rb, p16 (INK4A) and cyclin D1 in non-small cell lung carcinoma and their clinical significance. J Pathol 1999; 188: 351-60. 30. Holland TA, Elder J, McCloud JM, Hall C, Deakin M, Fryer AA, Elder JB, Hoban PR. Subcellular localisation of cyclin D1 protein in colorectal tumours is associated with p21 (WAF1/CIP1) expression and correlates with patient survival. Int J Cancer 2001; 95: 302-6.
Adres do korespondencji
dr med. Dorota Dworakowska Klinika Chorób Wewnętrznych, Endokrynologii i Zaburzeń Hemostazy Akademia Medyczna ul. Dębinki 7 80-211 Gdańsk tel. +48 58 349 28 42 faks +48 58 349 29 41 e-mail: ddw@amg.gda.pl
