Новая мутация в гене STK11, приводящая к синдрому Пейтца-Егерса

Резюме

Синдром Пейтца-Егерса - редкое наследственное заболевание, при котором наблюдаются гамартомный полипоз кишечника с высоким риском малигнизации полипов и характерные пигментные пятна на видимых слизистых оболочках. Ведущая генетическая причина заболевания - мутации в гене STK11, который относится к генам - супрессорам опухолевого роста. За время средней продолжительности жизни у носителей этой мутации риск развития онкологического заболевания составляет до 90%. В настоящей статье мы описываем новую мутацию c.326dupA в гене STK11, выявленную у пациентки с семейным случаем синдрома Пейтца-Егерса. В работе также обсуждаются современные подходы к динамическому наблюдению и хирургическому лечению этого заболевания.

Ключевые слова:синдром Пейтца-Егерса; семейный гамартомный полипоз; STK11; гены - супрессоры опухолей; резекция толстого кишечника; эндоскопическое удаление полипов

Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного финансирования НИР "Использование циркулирующей ДНК для оценки эффективности хирургического и лекарственного лечения пациентов с колоректальным раком" (0394-2021-0011).
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования: Исланов И.О., Беджанян А.Л., Заклязьминская Е.В. Новая мутация в гене STK11, приводящая к синдрому Пейтца-Егерса // Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал имени академика Б.В. Петровского. 2022. Т. 10, № 4. С. 80-86. DOI: https://doi.org/10.33029/2308-1198-2022-10-4-80-86

Синдром Пейтца-Егерса - редкое генетическое заболевание с аутосомно-доминантным типом наследования и подтвержденной генетической гетерогенностью [1], характеризующееся наличием гамартомного полипоза кишечника и пигментных пятен на коже и слизистых оболочках губ и щек. Для пациентов с установленным заболеванием риск развития одного из нескольких типов рака в течение жизни (от 15 до 64 лет) составляет 93% [2]. По актуальным данным на 2022 г., частота встречаемости заболевания оценивается от 1 на 25 тыс. до 1 на 300 тыс. человек в разных этнических группах [3]. По исследованию шанхайских клинических центров, в ряде китайских регионов встречаемость заболевания составляет до 1 на 8,3 тыс. человек [4].

Большинство (66-94%) случаев заболевания связаны с мутациями STK11/LKB1, приводящими к снижению функций гена [5]. В случаях заболевания без изменений в STK11 причиной являются мутации в других хромосомных локусах и генах, регулирующих активность STK11 [5-8]. В связи с высоким риском малигнизации полипов кишечника и развития других видов рака пациенты нуждаются в регулярных скрининговых обследованиях, а также в обследовании родственников (в том числе бессимптомных), для выявления пациентов высокого риска.

Генетическое исследование

ДНК была выделена из лейкоцитов периферической крови набором для выделения из цельной крови Quick-DNA Miniprep Plus Kit (Zymo Research, США). Поиск генетических вариантов осуществляли методом секвенирования нового поколения белок-кодирующих генов на платформе DNBSEQ-G400(MGISEQ-2000) (BGI Group, Китай) с набором для обогащения библиотек SureSelect Human All Exon V7 (Agilent, США).

Анализ данных секвенирования проходил с использованием биоинформатического пайплайна на основе индивидуальной комбинации программ общего доступа для дистрибутивов семейства операционных систем Linux. Оценка патогенности выявленных генетических вариантов проводилась согласно рекомендациям Российского общества медицинских генетиков (РОМГ, 2018) [9] и Американского колледжа медицинской генетики (ACMG, 2015) [10] с дополнительным использованием биоинформатических инструментариев AutoPVS1 [11] и NMDEscPredictor [12].

Клиническое наблюдение

В клинико-диагностический центр ФГБНУ "РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского" за медикогенетическим консультированием, уточнением диагноза и прогноза обратилась пациентка, 37 лет. С детского возраста она жаловалась на боли в животе, хронические расстройства пищеварения, периодические кишечные кровотечения, железодефицитную анемию. По данным предоставленных выписных эпикризов, при обследовании были выявлены множественные полипы желудка и толстого кишечника. В возрасте 34 лет по месту жительства ей выполнена лапаротомная резекция части тонкого и толстого кишечника с формированием стомы.

При осмотре выявлены ярко выраженные фенотипические особенности, характерные для семейного гамартомного полипоза: пигментация на слизистой оболочке губ, пигментные пятна на коже рук.

Семейный анамнез отягощен (рис. 1): у двоих сыновей отмечается выраженная пигментация слизистой оболочки губ, имеются жалобы на хроническое расстройство пищеварения, боли в животе, подтвержден множественный полипоз желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). У старшего сына в 14 лет был эпизод кишечного кровотечения. По материнской линии родственники имели сходные клинические проявления заболевания, тетя по материнской линии умерла в 45 лет от неуточненного заболевания кишечника.

Семейный аутосомно-доминантный характер заболевания, характерное сочетание полипоза кишечника и гиперпигментации слизистой в ротовой полости позволили предположить синдром Пейтца-Егерса (MIM:*175200). С целью верификации диагноза и уточнения прогноза пациентке проведено генетическое исследование - полноэкзомное секвенирование с поиском мутаций в генах виртуальной таргетной панели "Семейные онкосиндромы", 152 гена (см. Приложение).

По результатам генетического исследования выявлен ранее не описанный в литературных источниках генетический вариант NM_000455.5:c.326dupA (p.Asn109LysfsTer54) в гетерозиготном состоянии в последовательности 2-го экзона гена STK11 (рис. 2). Вариант был классифицирован как "вероятно патогенный" (IV класс патогенности) на основании следующих критериев: PVS1_VeryStrong (AutoPVS1), PM2 (отсутствие в популяционных базах данных).

Выявленная дупликация одного основания приводит к сдвигу рамки считывания, в результате которого биоинформатические ресурсы предсказывают появление преждевременного стоп-кодона через 54 смысловых триплета от точки возникновения мутации. Подавляющее большинство таких мутаций приводят к распознаванию аномального транскрипта системой контроля качества мРНК с его последующей деградацией.

Программа NMDEscPredictor, направленная на предсказание судьбы аномальных транскриптов, показывает, что выявленная нами NM_000455.5:c.326dupA (p.Asn109LysfsTer54) также должна подвергаться деградации. В результате в клетке синтезируется только нормальный белок STK11, но в сниженном количестве, и эта мутация реализуется через снижение функции гена.

Однако в работе Pecuchet и соавт. было показано, что при мутациях в экзонах 1-2 возможно существование экспрессируемых коротких изоформ STK11 в клетках немелкоклеточной карциномы легкого [13]. Было установлено, что такие короткие изоформы образуются в результате активации альтернативного инициирующего кодона в экзоне 3 и проявляют онкогенные свойства [14].

Таким образом, диагноз синдрома Пейтца-Егерса у пациентки П. был подтвержден, родственникам первой и второй степени родства (обоим сыновьям, матери, деду по материнской линии) рекомендован каскадный семейный скрининг [таргетный поиск варианта NM_000455.5:c.326dupA (p.Asn109LysfsTer54)].

Обсуждение

Ген STK11/LKB1 кодирует серин/треонин киназу 11 (печеночную киназу beta1) - фермент, который участвует в ряде важных процессов: в подавлении миграции клеток, поддержании энергетического гомеостаза, регуляции клеточного метаболизма и полярности клеток. Ген относится к классу супрессоров опухолевого роста. Функция онкосупрессии проходит за счет регуляции АМФ-активируемой протеикиназы (АМФК) - важного регулятора клеточного метаболизма (рис. 3) [15].

Белок STK11 состоит из 433 аминокислот и имеет 3 функционально значимых региона: N-концевой, основной киназный и C-концевой домены. Основной киназный каталитический домен с 49-й по 309-ю аминокислоту разделен на 3 поддомена: АТФ-связывающий сайт 49-106, каталитический сайт 123-148 и субстрат-связывающий сайт 171-225 [16]. Несколько исследований выявили взаимодействия между STK11 и различными комплексами и установили, как потеря доменов влияет на функции [5, 17-18]. В STK11-дефицитных клетках отсутствуют ограничения на клеточный рост из-за нарушения регуляции каскадного пути мишени рапамицина млекопитающих (mTOR) [15].

Мутации в STK11, приводящие к снижению функции белка, часто приводят к развитию не только колоректального рака, но и опухолей, локализованных вне ЖКТ: легких, репродуктивных органов, поджелудочной железы. В исследовании F.M. Giardiello и соавт. среди пациентов с синдромом Пейтца-Егерса риск развития рака легких был самый высокий [2], ~30% всех случаев немелкоклеточного рака легких были связаны с изменениями в гене STK11 [19]. В исследовании [20] при ретроспективном анализе 412 пациентов с синдромом Пейтца-Егерса, наблюдаемых с 2006 по 2021 г., у 109 было диагностировано 113 злокачественных новообразований различной локализации. Средний возраст при первом диагнозе составил 40 лет, наиболее часто встречались разные виды рака ЖКТ, 2/3 пришлись на колоректальный рак. 2-е место по частоте занимали рак легкого и рак репродуктивных органов.

Примечательно, что в родословной пациентки П. не было документально подтвержденных диагнозов онкологических заболеваний, включая деда по материнской линии (возраст на момент консультации 80 лет).

Высокий риск неоплазий различной локализации требует регулярного скрининга, поэтому неотъемлемой частью консультирования пациентов с верифицированным диагнозом синдрома Пейтца-Егерса является обсуждение программы пожизненного динамического наблюдения. Современные представления об алгоритме динамического наблюдения пациентов с синдромом Пейтца-Егерса представлены на рис. 4.

В исследовании пациентов с STK11/LKB1-опосредованным немелкоклеточным раком легких была выявлена резистентность к радиотерапии, поэтому таргетное лечение, направленное на KEAP1/NRF2, - метаболический путь, или ингибирование глутаминазы для радиосенсибилизации опухоли может стать наиболее эффективным методом лечения [21]. Для KRAS-положительной аденокарциномы установлено, что мутации с потерей функций в STK11/LKB1 ведут к резистентности ингибиторов PD-1 [22]. В исследовании метастазирования колоректального рака установлено, что метформин способен активировать АМФК и запустить АМФК-протеиназа B каскадный путь для ингибирования пролиферации клеток [23]. Большую проблему составляют метастазы в костях, что требует особого выбора тактики хирургического лечения [24].

Несколько исследований были посвящены поиску медикаментозной профилактики злокачественных новообразований у пациентов с синдромом Пейтца-Егерса: изучены ингибиторы СОХII, эверолимус, рапамицин, однако однозначных заключений по эффективности или рекомендаций пока не предложено.

В настоящее время ведущим подходом к лечению заболевания является хирургический; показана эффективность малоинвазивных (эндоскопических) методов к диагностике и к хирургическому лечению гамартомного полипоза [25], что существенно снижает риск послеоперационных осложнений и сохраняет качество жизни пациентов.

Заключение

Своевременная клиническая, инструментальная и генетическая диагностика наследственных онкосиндромов играет большую роль в сохранении здоровья и снижении инвалидизации и смертности в отягощенных семьях. Мутации в гене STK11 (серин/треонин киназы 11) сопровождаются высоким риском злокачественных новообразований, которые плохо поддаются лечению стандартными терапевтическими методами и требуют новых подходов. На основе собранных литературных данных мы предполагаем, что мутация c.326dupA ведет себя аналогично другим мутациям с потерей функций в первых двух экзонах с увеличением риска развития онкологических заболеваний. Всем пациентам с установленным синдромом рекомендована генетическая диагностика в раннем взрослом возрасте для определения дальнейшего прогноза, а также более частый и тщательный клинический скрининг (онкомаркеры/ЭГДС/колоноскопия/КТ/МРТ/ПЭТ-КТ) для раннего выявления неоплазий.

Приложение

Список генов виртуальной панели "Семейные онкосиндромы"

AIP, ALK, ANKRD26, APC, ATM, AXIN2, BAP1, BARD1, BLM, BMPR1A, BRAF, BRCA1, BRCA2, BRIP1, BUB1B, CBL, CD70, CDC73, CDH1, CDK4, CDKN1B, CDKN1C, CDKN2A, CEBPA, CEP57, CHEK2, CYLD, DDB2, DDX41, DICER1, DIS3L2, DKC1, EFL1, EGFR, ELANE, EPCAM, ERCC1, ERCC2, ERCC3, ERCC4, ERCC5, ETV6, EXO1, EXT1, EXT2, EZH2, FAM111B, FANCA, FANCB, FANCC, FANCD2, FANCE, FANCG, FANCI, FANCL, FANCM, FH, FLCN, GALNT12, GATA2, GPC3, GREM1, HNF1A, HOXB13, HRAS, IKZF1, KIT, KITLG, KRAS, LZTR1, MAP2K1, MAP2K2, MAX, MEN1, MET, MITF, MLH1, MLH3, MRE11, MSH2, MSH3, MSH6, MUTYH, NBN, NF1, NF2, NRAS, NSD1, NSUN2, NTHL1, PALB2, PAX5, PDGFRA, PHOX2B, PMS1, PMS2, POLD1, POLE, POLH, POT1, PPM1D, PRF1, PRKAR1A, PTCH1, PTEN, PTPN11, RAD50, RAD51C, RAD51D, RAF1, RASA2, RB1, RECQL, RECQL4, REST, RET, RHBDF2, RIT1, RPS20, RRAS, RUNX1, SAMD9, SAMD9L, SBDS, SDHA, SDHAF2, SDHB, SDHC, SDHD, SHOC2, SLX4, SMAD4, SMARCA4, SMARCB1, SOS1, SOS2, SPRED1, SRP72, STK11, SUFU, TERT, TINF2, TMEM127, TP53, TSC1, TSC2, VHL, WRN, WT1, XPA, XPC, XRCC2

Литература

1.     Lim W., Hearle N., Shah B., Murday V., Hodgson S.V., Lucassen A. et al. Further observations on LKB1/STK11 status and cancer risk in Peutz-Jeghers syndrome // Br. J. Cancer. 2003. Vol. 89, N 2. P. 308-313. DOI: https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6601030  

2.     Giardiello F.M., Brensinger J.D., Tersmette A.C., Goodman S.N., Petersen G.M., Booker S.V. et al. Very high risk of cancer in familial Peutz-Jeghers syndrome // Gastroenterology. 2000. Vol. 119, N 6. P. 1447-1453. DOI: https://doi.org/10.1053/gast.2000.20228  

3.     Wu M., Krishnamurthy K. Peutz-Jeghers syndrome // StatPearls [Electronic resource]. Treasure Island, FL : StatPearls Publishing, 2022. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30570978/  (date of access October 01, 2022)

4.     Huang Z., Miao S., Wang L., Zhang P., Wu B., Wu J. et al. Clinical characteristics and STK11 gene mutations in Chinese children with Peutz-Jeghers syndrome // BMC Gastroenterol. 2015. Vol. 15. P. 166. DOI: https://doi.org/10.1186/s12876-015-0397-9   

5.     de Leng W.W., Jansen M., Carvalho R., Polak M., Musler A.R., Milne A.N. et al. Genetic defects underlying Peutz-Jeghers syndrome (PJS) and exclusion of the polarity-associated MARK/Par1 gene family as potential PJS candidates // Clin. Genet. 2007. Vol. 72, N 6. P. 568-573. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1399-0004.2007.00907.x  

6.     Altamish M., Dahiya R., Singh A.K., Mishra A., Aljabali A.A.A., Satija S. et al. Role of the serine/threonine kinase 11 (STK11) or liver kinase B1 (LKB1) gene in Peutz-Jeghers syndrome // Crit. Rev. Eukaryot. Gene Expr. 2020. Vol. 30, N 3. P. 245-252. DOI: https://doi.org/10.1615/CritRevEukaryotGeneExpr.2020033451  

7.     Alhopuro P., Katajisto P., Lehtonen R., Ylisaukko-Oja S.K., Näätsaari L., Karhu A. et al. Mutation analysis of three genes encoding novel LKB1-interacting proteins, BRG1, STRADalpha, and MO25alpha, in Peutz-Jeghers syndrome // Br. J. Cancer. 2005. Vol. 92, N 6. P. 1126-1129. DOI: https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6602454  

8.     Thakur N., Reddy D.N., Rao G.V., Mohankrishna P., Singh L., Chandak G.R. A novel mutation in STK11 gene is associated with Peutz-Jeghers Syndrome in Indian patients // BMC Med. Genet. 2006. Vol. 7. P. 73. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2350-7-73  

9.     Рыжкова О.П., Кардымон О.Л., Прохорчук Е.Б., Коновалов Ф.А., Масленников А.Б., Степанов В.А. и др. Руководство по интерпретации данных последовательности ДНК человека, полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS) (редакция 2018, версия 2) // Медицинская генетика. 2019. Т. 18, № 2. С. 3-23. DOI: https://doi.org/10.25557/2073-7998.2019.02.3-23  

10. Richards S., Aziz N., Bale S., Bick D., Das S., Gastier-Foster J. et al.; ACMG Laboratory Quality Assurance Committee. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology // Genet. Med. 2015. Vol. 17, N 5. P. 405-424. DOI: https://doi.org/10.1038/gim.2015.30  

11. Xiang J., Peng J., Baxter S., Peng Z. AutoPVS1: An automatic classification tool for PVS1 interpretation of null variants // Hum. Mutat. 2020. Vol. 41, N 9. P. 1488-1498. DOI: https://doi.org/10.1002/humu.24051   URL: http://autopvs1.genetics.bgi.com/ (date of access September 20, 2022)

12. Coban-Akdemir Z., White J.J., Song X., Jhangiani S.N., Fatih J.M., Gambin T. et al. Identifying genes whose mutant transcripts cause dominant disease traits by potential gain-of-function alleles // Am. J. Hum. Genet. 2018. Vol. 103, N 2. P. 171-187. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2018.06.009  URL: https://nmdprediction.shinyapps.io/nmdescpredictor/  (date of access September 20, 2022)

13. Pécuchet N., Laurent-Puig P., Mansuet-Lupo A., Legras A., Alifano M., Pallier K. et al. Different prognostic impact of STK11 mutations in non-squamous non-small-cell lung cancer // Oncotarget. 2017. Vol. 8, N 14. P. 23 831-23 840. DOI: https://doi.org/10.18632/oncotarget.6379  

14. Dahmani R., Just P.A., Delay A., Canal F., Finzi L., Prip-Buus C. et al. A novel LKB1 isoform enhances AMPK metabolic activity and displays oncogenic properties // Oncogene. 2015. Vol. 34, N 18. P. 2337-2346. DOI: https://doi.org/10.1038/onc.2014.182  

15. DeVita V.T., Lawrence T.S., Rosenberg S.A. DeVita, Hellman, and Rosenberg-s Cancer: Principles & Practice of Oncology. 8th ed. Philadelphia : Lippincott Williams and Wilkins, 2008. Vol. 1. P. 159-167.

16. Forte G., Cariola F., De Marco K., Manghisi A., Guglielmi F.A., Armentano R. et al. A novel STK11 gene mutation (c.388dupG, p.Glu130Glyfs-33) in a Peutz-Jeghers family and evidence of higher gastric cancer susceptibility associated with alterations in STK11 region aa 107-170 // Genes Dis. 2021. Vol. 9, N 2. P. 288-291. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gendis.2021.11.002  

17. Shorning B.Y., Clarke A.R. Energy sensing and cancer: LKB1 function and lessons learnt from Peutz-Jeghers syn-
drome // Semin. Cell Dev. Biol. 2016. Vol. 52. P. 21-29. DOI: https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2016.02.015
  

18. Zhao N., Wu H., Li P., Wang Y., Dong L., Xiao H. et al. A novel pathogenic splice site variation in STK11 gene results in Peutz-Jeghers syndrome // Mol. Genet. Genomic Med. 2021. Vol. 9, N 8. Article ID e1729. DOI: https://doi.org/10.1002/mgg3.1729  

19. Bonanno L., Zulato E., Pavan A., Attili I., Pasello G., Conte P. et al. LKB1 and tumor metabolism: the interplay of immune and angiogenic microenvironment in lung cancer // Int. J. Mol. Sci. 2019. Vol. 20, N 8. P. 1874. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms20081874  

20. Zhiqing Wang, Zhi Wang, Ying Wang, Jianhua Wu, Zonglin Yu, Chudi Chen et al. High risk and early onset of cancer in Chinese patients with Peutz-Jeghers syndrome // Front. Oncol. 2022. Vol. 12. Article ID 900516. DOI: https://doi.org/10.3389/fonc.2022.900516  

21. Sitthideatphaiboon P., Galan-Cobo A., Negrao M.V., Qu X., Poteete A., Zhang F. et al. STK11/LKB1 mutations in NSCLC are associated with KEAP1/NRF2-dependent radiotherapy resistance targetable by glutaminase inhibition // Clin. Cancer Res. 2021. Vol. 27, N 6. P. 1720-1733. DOI: https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-20-2859  

22. Skoulidis F., Goldberg M.E., Greenawalt D.M., Hellmann M.D., Awad M.M., Gainor J.F. et al. STK11/LKB1 mutations and PD-1 inhibitor resistance in KRAS-mutant lung adenocarcinoma // Cancer Discov. 2018. Vol. 8, N 7. P. 822-835. DOI: https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-18-0099  

23. Chen Y., Liu Y., Zhou Y., You H. Molecular mechanism of LKB1 in the invasion and metastasis of colorectal cancer // Oncol. Rep. 2019. Vol. 41, N 2. P. 1035-1044. DOI: https://doi.org/10.3892/or.2018.6877  

24. Бухаров А.В., Державин В.А., Ядрина А.В., Ерин Е.А., Елхов Д.О., Алиев М.Д. и др. Хирургическое лечение пациентов с метастазами в кости // Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал имени академика Б.В. Петровского. 2022. Т. 10, № 3. С. 100-107. DOIhttps://doi.org/10.33029/2308-1198-2022-10-3-100-107  

25. Tacheci I., Kopacova M., Bures J. Peutz-Jeghers syndrome // Curr. Opin. Gastroenterol. 2021. Vol. 37, N 3. P. 245-254. DOI: https://doi.org/10.1097/MOG.0000000000000718

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Дземешкевич Сергей Леонидович
Доктор медицинских наук, профессор (Москва, Россия)
Вскрытие
Медицина сегодня
Конференция "Бронхоэктазы: муковисцидоз и не только-"

Уважаемые коллеги, приглашаем принять участие в конференции "Бронхоэктазы: муковисцидоз и не только-", которая состоится с 3 по 4 февраля в Ижевске! Организаторы: · Общероссийская общественная организация "Российское общество медицинских генетиков" · НМИЦ...

Образовательный форум специалистов регионов Российской Федерации "Открытая и эндоваскулярная хирургия в лечении патологии сердца и сосудов"

HandsHeart-2023 Образовательный форум специалистов регионов Российской Федерации "Открытая и эндоваскулярная хирургия в лечении патологии сердца и сосудов" 2-3 марта 2023 года, г. Казань Выбор метода лечения патологий аортального клапана, коронарных артерий и острого...

IX Евро-Азиатская конференция по офтальмохирургии "Дискуссионные вопросы современной офтальмохирургии"

IX Евро-Азиатская конференция по офтальмохирургии "Дискуссионные вопросы современной офтальмохирургии" 21-22 сентября 2023 года в Екатеринбурге состоится IX Евро-Азиатская конференция по офтальмохирургии (ЕАКО) "Дискуссионные вопросы современной офтальмохирургии". Свое...


Журналы «ГЭОТАР-Медиа»