Current Issues in Carcinogenesis

REVIEWS , , , , , ,

IV Vysotskaya1, VP Letyagin2, MA Shabanov2, VYu Kirsanov1, EA Kim1, NV Levkina1

1 IM Sechenov First Moscow State Medical University, 8 bld. 2 Trubetskaya str., Moscow, Russian Federation, 119991

2 NN Blokhin National Medical Cancer Research Center, 24 Kashirskoye sh., Moscow, Russian Federation, 115478

For correspondence: Prof. Irina Viktorovna Vysotskaya, MD, PhD, 8 bld. 2 Trubetskaya str., Moscow, Russian Federation, 119991; e-mail: vysotskaya.irina@mail.ru

For citation: Vysotskaya IV, Letyagin VP, Shabanov MA, et al. Current Issues in Carcinogenesis. Clinical oncohematology. 2019;12(1):101–6.

DOI: 10.21320/2500-2139-2019-12-1-101-106

ABSTRACT

The review presents current data on the major pathogenetic mechanisms underlying uncontrolled growth and dissemination of tumor and its resistance to conventional treatment. Cell genetic instability associated with accumulation of mutations in genes controlling cell growth and differentiation is a key factor in tumor proliferation. Due understanding and detailed analysis of carcinogenesis processes provide the basis for creation of new anticancer drugs which in turn enables optimization and individualization of cancer treatment.

Keywords: carcinogenesis, initiation, promotion, repair, proto-oncogenes, suppressor genes, Ras, TP53, targeted therapy.

Received: June 27, 2018

Accepted: December 20, 2018

Read in PDF 

REFERENCES

  1. Лихтенштейн А.В., Шапот В.С. Опухолевый рост: ткани, клетки, молекулы. Патологическая физиология. 1997;3:35–48.

    [Likhtenshtein AV, Shapot VS. Tumor growth: tissues, cells, molecules. Patologicheskaya fiziologiya. 1997;3:35–48. (In Russ)]

  2. Вельшер Л.З., Матякин Е.Г., Дудицкая Т.К., Поляков Б.И. Онкология: учебник для вузов. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. 512 с.

    [Vel’sher LZ, Matyakin EG, Duditskaya TK, Polyakov BI. Onkologiya: uchebnik dlya vuzov. (Oncology: textbook for universities.) Moscow: GEOTAR-Media Publ.; 512 p. (In Russ)]

  3. Имянитов Е.Н., Хансон К.П. Молекулярная онкология: клинические аспекты. СПб.: МАПО, 2007. 211 с.

    [Imyanitov EN, Khanson KP. Molekulyarnaya onkologiya: klinicheskie aspekty. (Molecular oncology: clinical aspects.) Saint Petersburg: MAPO Publ.; 2007. 211 p. (In Russ)]

  4. Черезов А.Е. Общая теория рака: тканевый подход. М.: Изд-во МГУ, 1997. 252 с.

    [Cherezov AE. Obshchaya teoriya raka: tkanevyi podkhod. (General theory of cancer: tissue approach.) Moscow: MGU Publ.; 1997. 252 p. (In Russ)]

  5. Рукавишников А.И. Азбука рака. Волгоград: Изд-во ВГМУ, 360 с.

    [Rukavishnikov AI. Azbuka raka. (The ABCs of cancer.) Volgograd: VGMU Publ.; 2007. 360 p. (In Russ)]

  6. Лекции по общей патологической анатомии. Под ред. М.А. Пальцева. М., 2003. 254 с.

    [Pal’tsev MA, ed. Lektsii po obshchei patologicheskoi anatomii. (Lectures on general pathological anatomy.) Moscow; 20 254 p. (In Russ)]

  7. Ермоленко А.Е. Этиологическая классификация опухолей и механизмы канцерогенеза. Математическая морфология: электронная математика и медико-биологический журнал. 2012;1(2):24–34.

    [Ermolenko AE. The etiological classification of tumors and the mechanisms of carcinogenesis. Matematicheskaya morfologiya: Elektronnyi matematicheskii i mediko-biologicheskii zhurnal. 2012;1(2):24–34. (In Russ)]

  8. Патологоанатомическая диагностика опухолей человека: руководство в 2 томах. Под ред. Н.А. Краевского, А.В. Смольянникова, Д.С. Саркисова. М.: Медицина, 1993.

    [Kraevskii, NA, Smol’yannikov AV, Sarkisov DS, Patologoanatomicheskaya diagnostika opukholei cheloveka: rukovodstvo v 2 tomakh (Pathology diagnostics of human tumors: guidelines in 2 volumes.) Moscow: Meditsina Publ.; 1993. (In Russ)]

  9. Knudson AG. Mutation and cancer: statistical study of retinoblastoma. Proc Natl Acad Sci USA. 1971;68(4):820–3. doi: 10.1073/pnas.68.4.820.

  10. Гарькавцева Р.Ф., Гарькавцев И.В. Молекулярно-генетические аспекты злокачественных новообразований. Вестник РАМН. 1999;2:38–44.

    [Gar’kavtseva RF, Gar’kavtsev IV. Molecular genetic aspects of malignant neoplasms. Vestnik RAMN. 1999;2:38–44. (In Russ)]

  11. Negrini S, Gorgoulis VG, Halazonetis TD. Genomic instability – an evolving hallmark of cancer. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010;11(3):220–8. doi: 1038/nrm2858.

  12. Павлов В.Н., Измайлов А.А., Викторова Т.В. и др. Генетические факторы риска развития рака мочевого пузыря. Экспериментальная и клиническая урология. 2010;2:25–31.

    [Pavlov VN, Izmailov AA, Viktorova TV, et al. Genetic risk factors in the development of bladder cancer. Eksperimental’naya i klinicheskaya urologiya. 2010;2:25–31. (In Russ)]

  13. Webb СР, Vande Woude GF. Genes that regulate metastases and angiogenesis. J Neurooncol. 2000;50(1–2):71–87.

  14. Новик А.А., Новик Т.А., Камилова А.А., Цыган В.Н. Генетика в клинической медицине. СПб.: ВМедА, 2001. 219 с.

    [Novik AA, Novik TA, Kamilova AA, Tsygan VN. Genetika v klinicheskoi meditsine. (Genetics in clinical medicine.) Saint Petersburg: VMedA Publ.; 2001. 219 p. (In Russ)]

  15. Аничков Н.М., Плотникова Н.А. О морфологии и классификации опухолеподобных и раковых поражений предстательной железы. Архив патологии. 2001;63(5):44–50.

    [Anichkov NM, Plotnikova NA. On the morphology and classification of prostate tumors and cancerous lesions. Arkhiv patologii. 2001;63(5):44–50. (In Russ)]

  16. Лихтенштейн А.В. Исследования рака: бег с препятствиями. Биохимия. 2014;79(5):493–500.

    [Likhtenshtein AV. Cancer research: a hurdle race. Biokhimiya. 2014;79(5):493–500. (In Russ)]

  17. Копнин Б.П. Мишени действия онкогенов и опухолевых супрессоров: ключ к пониманию базовых механизмов канцерогенеза. Биохимия. 2000;65(1):5–33.

    [Kopnin BP. Targets of oncogenes and tumor suppressors: the key to understanding basic mechanisms of carcinogenesis. 2000;65(1):5–33. (In Russ)]

  18. Рак предстательной железы. Под ред. Н.Е. Кушлинского, Ю.Н. Соловьева, М.Ф. Трапезниковой. М.: Изд-во РАМН, 2002. 432 c.

    [Kushlinskii NE, Solov’ev YuN, Trapeznikova MF, eds. Rak predstatel’noi zhelezy. (Prostate cancer.) Moscow: RAMN Publ.; 432 р. (In Russ)]

  19. Кушлинский Н.Е., Немцова М.В. Молекулярно-биологические характеристики злокачественных новообразований. Вестник РАМН. 2014;69(1–2):5–15. doi: 10.15690/vramn.v69i1-2.934.

    [Kushlinskii NE, Nemtsova MV. Molecular biological characteristics of cancer. Annals of the Russian academy of medical sciences. 2014;69(1–2):5–15. doi: 10.15690/vramn.v69i1-2.934. (In Russ)]

  20. Зильбер Л.А. Специфические антигены опухолей. Успехи в изучении рака. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960. С. 186–277.

    [Zil’ber LA. Spetsificheskie antigeny opukholei. Uspekhi v izuchenii raka. (Tumor-specific antigens. Advances in cancer research.) Moscow: Inostrannaya Literatura Publ.; рр. 186–277. (In Russ)]

  21. Aguirre-Ghiso JA. Models, mechanisms and clinical evidence for cancer dormancy. Nat Rev Cancer. 2007;7(11):834–46. doi: 11038/nrc2256.

  22. Coghlin C, Murray GI. Current and emerging concepts in tumour metastasis. J Pathol. 2010;222(1):1–15. doi: 1002/path.2727.

  23. Egeblad M, Nakasone ES, Werb Z. Tumors as organs: complex tissues that interface with the entire organism. Dev Cell. 2010;18(6):884–901. doi: 1016/j.devcel.2010.05.012.

  24. Williams GM. Mechanisms of chemical carcinogenesis and application in human cancer risk assessment. Toxicology. 2001;166(1–2):3–10. doi:1016/s0300-483x(01)00442-5.

  25. Аничков Н.М. Биологические и клинико-морфологические аспекты учения о метастазировании злокачественных опухолей. Медицинский академический журнал. 2003;1:3–13.

    [Anichkov NM. Biological and morphological aspects of the doctrine of metastasis of malignant tumors. Meditsinskii akademicheskii zhurnal. 2003;1:3–13. (In Russ)]

  26. Худолей В.В. Канцерогены: характеристики, закономерности, механизмы действия. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1999. 419 с.

    [Khudolei VV. Kantserogeny: kharakteristiki, zakonomernosti, mekhanizmy deistviya. (Carcinogens: characteristics, patterns, mechanisms of action.) Saint Petersburg: SPbGU Publ.; 1999. 419 p. (In Russ)]

  27. Aльтштейн А.Д. Вирусный канцерогенез и роль вирусов в возникновении опухолей человека. В кн.: Канцерогенез. Под ред. Д.Г. Заридзе. М.: Медицина, 2004. С. 251–74.

    [Al’tshtein AD. Viral carcinogenesis and the role of viruses in the occurrence of human tumors. In: Zaridze DG, ed. Kantserogenez. (Carcinogenesis.) Moscow: Meditsina Publ.; 2004. рр. 251–74. (In Russ)]

  28. Киселев Ф.Л. Онкогенный потенциал вирусов и механизмы его проявления. В кн.: Канцерогенез. Под ред. Д.Г. Заридзе. М.: Медицина. С. 274–87.

    [Kiselev FL. Oncogenic potential of viruses and mechanisms of its manifestation. In: Zaridze DG, ed. Kantserogenez. (Carcinogenesis.) Moscow: Meditsina Publ.; 2004. рр. 274–87. (In Russ)]

  29. Hausen H. Infections causing human cancers. New York: Wiley-VCH, Weinheim; 2006. 517 p.

  30. Fernandez AF, Rosales C, Lopez-Nieva P. et al. The dynamic DNA methylomes of double-stranded DNA viruses associated with human cancer. Genome Res. 2009;19(3):438–51. doi: 1101/gr.083550.108.

  31. Fernandez A, Esteller M. Viral epigenomes in human tumorigenesis. Oncogene. 2010;29(10):1405–20. doi: 1038/onc.2009.517.

  32. Junttila MR, Evan GL. p53 – a Jack of all trades but master of none. Nat Rev Cancer. 2009;9(11);821–9. doi: 1038/nrc2728.

  33. Bertram JS. The molecular biology of cancer. Mol Aspects Med. 2001;21(6):167–223. doi: 10.1016/s0098-2997(00)00007-8.

  34. Плешкан В.В., Алексеенко И.В., Зиновьева М.В. и др. Промоторы со специфической активностью в раковых клетках при генной терапии меланомы. Acta Naturae. 2011;3(2):14–23.

    [Pleshkan VV, Alekseenko IV, Zinov’eva MV. Promoters with cancer cell-specific activity for melanoma gene therapy. Acta Naturae. 2011;3(2):14–23. (In Russ)]

  35. Burdall SE, Hanby AM, Lansdown MR, Speirs V. Breast cancer cell lines: friend or foe? Breast Cancer Res. 2003;5(2):89–95. doi: 10.1186/bcr577.

  36. Ковалева О.В., Назарова О.Р., Матвеев В.Б., Грачев А.Н. Молекулярные особенности почечно-клеточного рака: ранняя диагностика и перспективы терапии. Успехи молекулярной онкологии. 2014;1(2):36–43.

    [Kovaleva OV, Nazarova OR, Matveev VB, Grachev AN. Molecular features of renal cell carcinoma: early diagnosis and perspectives for therapy. Uspekhi molekulyarnoi onkologii. 2014;1(2):36–43. (In Russ)]

  37. Berger AH, Knudson AG, Pandolfi PP. A continuum model for tumour suppression. 2011;476(7359):163–9. doi: 10.1038/nature10275.

  38. Jones RG, Thompson CB. Tumor suppressors and cell metabolism: a recipe for cancer growth. Genes Dev. 2009;23(5):537–48. doi: 1101/gad.1756509.

  39. Berdasco M, Esteller M. Aberrant epigenetic landscape in cancer: how cellular identity goes awry. Dev Cell. 2010;19(5):698–711. doi: 1016/j.devcel.2010.10.005.

  40. Артамонова Е.В., Огнерубов Н.А., Тупицын Н.Н., Летягин В.П. Рак молочной железы: иммунологические факторы прогноза. Воронеж: Изд-во ВГУ, 2005. 240 с.

    [Artamonova EV, Ognerubov NA, Tupitsyn NN, Letyagin VP. Rak molochnoi zhelezy: immunologicheskie faktory prognoza. (Breast cancer: immunological prognostic) Voronezh: VGU Publ.; 2005. 240 p. (In Russ)]

  41. Артамонова Е.В. Иммунологическая микрогетерогенность РМЖ: Дис.… канд. мед. наук. М., 1992.

    [Artamonova EV. Immunologicheskaya mikrogeterogennost’ raka molochnoi zhelezy. (Immunological microheterogeneity of breast cancer.) [dissertation] Moscow; 1992. (In Russ)]

  42. Тешелова В.Т. Канцерогенез и активация периферических лимфоцитов. Успехи современной биологии. 2003;123(5):495–505.

    [Teshelova VT. Carcinogenesis and activation of peripheral lymphocytes. Uspekhi sovremennoi biologii. 2003;123(5):495–505. (In Russ)]

  43. Bindea G, Mlecnik B, Fridman WH. Natural immunity to cancer in humans. Curr Opin Immunol. 2010;22(2):215–22. doi: 1016/j.coi.2010.02.006.

  44. Grivennikov S, Greten FR, Karin M. Immunity, inflammation and cancer. Cell. 2010;140(6):883–99. doi: 1016/j.cell.2010.01.025.

  45. Mougiakakos D, Choudhury A, Lladser A, et al. Regulatory T cells in cancer. Adv Cancer Res. 2010;107:57–117. doi: 1016/S0065-230X(10)07003-X.

  46. Brabletz T, Jung A, Spaderna S, et al. Migrating cancer stem cells – an integrated concept of malignant tumour progression. Nat Rev Cancer. 2005;5(9):744–9. doi: 1038/nrc1694.

  47. Gupta PB, Chaffer CL, Weinberg RA. Cancer stem cells: mirage or reality? Nat Med. 2009;15(9):1010–2. doi: 1038/nm0909-1010.

  48. Semenza GL. Tumor metabolism: cancer cells give and take lactate. J Clin Invest. 2008;118(12):3835–7. doi: 1172/JCI37373.

  49. Sleeman JP. The metastatic niche and stromal progression. Cancer Metast Rev. 2012;31(3–4):429–40. doi: 1007/s10555-012-9373-9.

  50. Straus DC, Thomas JM. Transmission of donor melanoma by organ transplantation. Lancet Oncol. 2010;11(8):790–6. doi: 1016/S1470-2045(10)70024-3.

  51. Gazdar AF, Girard L, Lockwood WW, et al. Lung cancer cell lines as tools for biomedical discovery and research. J Natl Cancer Inst. 2010;102(17):1310–21. doi: 1093/jnci/djq279.