משפחת האנזימים מפרקי המשתית MMP

משפחת האנזימים מפרקי המשתית MMP או Matrix Metalloproteinases, משמשים להערכה פרוגנוסטית של מחלת הסרטן

פרופ` בן-עמי סלע, מנהל המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-השומר; החוג לביוכימיה קלינית, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב.

מחלת הסרטן נצבת במקום השני בדרוג של גורמי המוות העיקריים לאחר מחלות לב וכלי-דם. מעריכים בארה"ב בלבד יתגלו השנה מליון מקרים חדשים של סרטן, וכ-500 אלף איש ימותו שם השנה מהמחלה. מעבר למאמץ המחקרי העצום לייצר תרופות המכוונות באופן סגולי כנגד תאים סרטניים, מנסים לבודד ולהבין טוב יותר גורמים או סמנים פרוגנוסטיים, שיעזרו להעריך את שלב המחלה, סיכויי הטיפולים העומדים לפני החולה בהתחשב בשלב מחלתו וסוג הטיפולים. סמנים פרוגנוסטיים אלה כוללים כמובן את גיל המטופל בעת אבחון המחלה, סוג הגידול וממדיו, נגיעותן של בלוטות הלימפה בתאים ממאירים, וכן מאות רבות של חלבונים או אף פפטידים קצרים, המופרשים לדם מתאי הסרטן, ואשר על בסיס ריכוזם בדם ניתן להעריך את שלב המחלה.

בדרך כלל אנו לומדים להכיר את סמני סרטן המסוימים בסוגי המחלה השונים: לדוגמה PSA המופרש מתאים סרטנים של בלוטת הערמונית, CA125 הייחודיים לסרטן השחלות, CA15.3 המלמדים על הופעת סרטן השד, CA19.9 במקרים של סרטן בלוטת הלבלב וכך הלאה. אך לאחרונה הצטבר מידע עשיר על התבטאות יתרה של משפחת אנזימים הידועים כ-MMP או האנזימים המפרקים את המשתית (matrix) או את החלבונים הבינתאיים כמו קולאגן, לַמינין ג`לטין או פיברונקטין למשל, בהשוואה להתבטאותם הצנועה יותר ברקמות בריאות. ואכן נמצא שניתן להסיק מרמת התבטאותם של אנזימי MMP על דרגת ההתקדמות של התהליך הסרטני, ולהסיק מסקנות לגבי הטיפול הרצוי.

הכינוי MMP מבטא את שלושת התכונות העקריות של אנזימים אלה: היותם מפרקים את ה-matrix שהיא רקמת החבור בינתאית המורכבת מחלבונים כקולאגן ואחרים, היותם משופעלים או נעזרים לפעולתם במתכות (metals) כמו סידן ואבץ, וכן היות אנזימים אלה endoproteases, דהינו מבקעים שרשרות חלבונים לאו דוקא בקצותיהם אלא באמצעיתם. היום ידועי כבר למעלה מ-20 אנזימים בני משפחה זו, ובאופן קלאסי מיחסים להם חשיבות רבה בתרומה ליכולת תאים סרטניים לפרוץ מאתר הִוָצרותם הראשוני (primary site) ולשלוח גורות לרקמות ואברים מרוחקים יותר, על ידי ביקוע רקמת ה-matrix העוטפת את הגידול הראשוני. יש נתונים רבים המדגימים פעילות יתר של אנזימי MMP שונים בסוגי סרטן שונים, כאשר משווים אותם לפעילות אנזימים אלה ברקמות בריאות. נראה שהשריית עודף הפעילות הזאת, נובעת באופן משני מתכונות הגידול, שגשוג והתפשטות של תאים סרטניים אלה. אכן, באותם מקרים בהם נמצא יחס ישיר בין הפעילות המוגברת של MMP’s ופרוגנוזה גרועה של סיכויי החולה, נמצא שעל ידי עיכוב פעילותם של האנזימים המסוימים, ניתן היה להשפיע על קצב התקדמותו של הגידול הסרטני.
וכך לדוגמה כאשר מצאו בחולים בשיטות הִסטוכימיות מציאות מוגברת של האנזים MMP-1 הדבר היה כרוך בפרוגנוזה גרועה או בזמן הישרדות נמוך יותר בחולים עם קרצינומה של הושט, באלה עם סרטן המעי הגס או בחולים עם מלנומה ממאירה של העור, וכן באלה עם סרטן שלפוחית השתן. בנשים עם קרצינומה של השד, נוכחות מוגברת של MMP-1 היתה כרוכה בשלב מתקדם יתר (stage) של המחלה ובחודרנות מואצת (invasion) לרקמות מרוחקות כמו גם לתאי לימפה אזוריים.

אחד האנזימים הנחקרים ביותר של משפחת MMP הוא האנזים MMP-2, שהיה גם אחד הראשונים שהתגלה על ידי Lance Liotta במאמר חשוב שהתפרסם ב-1980 בכתב העת Nature. שם תואר MMP-2 במקור כקולאגנזה, כלומר אנזים המפרק את החלבון קולאגן type IV הנמצא בממברנת הבסיס העוטפת את הגידול הסרטני, והריסתה היא תנאי הכרחי לפריצת התאים הסרטניים למרחב של הרקמות המקיפות אותו. כיום ידוע ש-MMP-2 הוא למעשה A gelatinase, או אנזים המפרק חלבון מסוג ג`לטין. סדרת נִסויים במודל של עכברים הדגימה את חשיבותו של MMP-2 בהתפשטות הסרטן לרקמות רחוקות. כאשר הזריקו תאים סרטניים לתוך וריד הזנב של זן עברים הידועים בחסר פעילות MMP-2 מספר הגידולים הסרטניים שהתפתחו בריאות עכברים אלה היה קטן בהרבה ממספר הגידול שהתגלו בריאותיהם של עכברים רגילים בהם יש פעילות תקינה של אנזים זה.
תוצאה דומה התגלתה כאשר הזריקו תאי סרטן לעכברים טרנסגניים ש"הונדסו" גנטית להיות חסרים את האנזים MMP-9 וגם באלה התפתחו בריאות פחות גרורות מאשר בעכברי האֵם עם פעילות תקינה של MMP-9. דוגמה רלבנטית נוספת: דגם של זן עכבר אחר המשולל פעילות האנזים MMP-11, שהזריקו לו את החומר הקרצינוגני (מחולל הסרטן) DMSF או dimethylbenzanthracene, ומצאו פחות התפתחות סרטן השד בהשוואה לעכברים רגילים.

מסתבר שכאשר מוצאים פעילות מוגברת של האנזים MMP-2 בחולי סרטן מסוגים שונים, אכן הדבר כרוך בפרוגנוזה גרועה ובהשרדות נמוכה יותר. מדובר בסרטן הקיבה, סרטן הראש והצוואר, סרטן הכליה,מלנומה של העור, קרצינומה של הערמונית או של שלפוחית השתן, סרטן השד או זה של ריריות השחלה, וכן בקרצינומת תאי הקשקש (squamous cell) של הפה והלשון האופיינית למעשנים, בקרצינומת דרכי השתן העליונים הידועה כ-transitional cell carcinoma או TCC, וכן סרטן הריאה מסוג non-small cell.
מענין לציין שיש רק סוג סרטן אחד, לימפומה ע"ש הודג`קין, בה פעילות מוגברת של MMP-2, כרוכה דווקא בהִשרדות טובה יותר! ראוי לציין את האנזיםMMP-14 , המשמש כמשפעל של האנזים MMP-2, על ידי שהוא מבקע מקטע חלבון קטן בצורת הקודמן הבלתי פעיל (זימוֹגֶן) של MMP-2 כדי להפכו לאנזים פעיל. מסתבר ש MMP-14 מוגבר מצביע על פרוגנוזה גרועה בחלק מאותם סוגי סרטן שהוזכרו קודם, ואין כל הפתעה בכך. סוג אחר של MMP הידוע כ- MMP-9, אף הוא בעל יכולת לפרק ג`לטין אלא שהוא בשונה מ-MMP-2, דווקא gelatinase B, וכאשר הוא נמצא מוגבר הדבר מבשר רעות בסוגי הסרטן הבאים: סרטני השד והשחלות, סרטן המעי הגס, סרטן ריאות, לימפומה ע"ש הודג`קין, לויקמיה של תאי B, סרטן הראש והצוואר וקרצינומת תאי הקשקש בפה. ראוי לציון שדווקא רמה מוגברת של MMP-9 בשלבים מוקדמים של סרטן השד היא בעלת משמעות פרוגנוסטית טובה יותר. מעניין שהאנזים MMP-12, פעיל בעיקר במערכת העיכול, אך בעוד שרמה מוגברת שלו מצביעה על פרוגנוזה גרועה בסרטן בלוטת הלבלב ובקרצינומת תאי הקשקש בושט, הרי שפעילות מוגברת של MMP-12 דווקא מבשרת השרדות ארוכה יותר בקרצינומה של הכבד וכן בקרצינומה של המעי הגס.

למרות שאנזימי ה-MMP מבוטאים בדרך כלל בעודף בסוגי סרטן שונים, לעתים קרובות אין אלה תאי הסרטן עצמם המייצרים ומפרישים אנזימים אלה כדי שייקלו עליהם בתהליך ההתפשטות, אלה דווקא הרקמות העוטפות את הגידול הסרטני הן המפרישות אנזימים אלה. אם ניקח כדוגמה את סרטן השד אנו מוצאים פעילות מוגברת של MMP-1 , MMP-2 , MMP-3 , MMP-9 , MMP-11 , MMP-12 ו-MMP-13 , אך מסתבר שכל האנזימים האלה לא נוצרו על ידי תאי הסרטן, אלא על ידי רקמת הסְטרוֹמָה (stroma) העוטפת את סרטן השד. זהו תהליך מורכב לפיו התאים הסרטניים "משדרים" לשכבת הסטרומה להפריש את האנזימים האמורים, כדי שהאחרונים יבקעו את החומר (matrix) המבודד אותם כך שדרכם ליצירת גרורות תהיה קלה יותר. אך גם בנושא זה אין חוקים קשיחים: מסתבר שדווקא MMP-7 כן מיוצר ומופרש על ידי התאים הסרטנים עצמם, ומשמעותו של MMP-7 בעיקר במערכת העיכול. אכן נמצא שכאשר גובר ייצורו של MMP-7 הפרוגנוזה גרועה יותר בקרצינומה של הקיבה או של כיס המרה, וכן בסוגי הקרצינומה השונים של הושט וכן באֲדֶנוֹ-קרצינומה של בלוטת הלבלב.

כאשר התברר לכאורה הקשר המנגנוני והנסיבתי בין ייצור עודף של אנזימי MMP על ידי תאים סרטניים והסטרומה העוטפת אותם לבין התפשטות מהירה של התהליך הממאיר לרקמות גוף מרוחקות, עלתה השאלה הבאה: ידוע שלאנזימי MMP יש מעכבים סגוליים הידועים כ-TIMP’s, או Tissue Inhibitors of MP. עד היום בודדו ארבעה סוגי TIMP, שהם חלבונים קטנים יחסית עם משקל מולקולארי של 21 עד 28 קילו-דלטון, והם נקשרים בחוזקה לאתר הקטליטי של אנזימי MMP. הבנת פעילותם של ה-TIMP`s השונים נמצאת בעיצומה: מסתבר שפרט לעיכוב אנזימי MMP ל-TIMP-1 וכן ל-TIMP-2 גם תכונות של מיטוגנים, כלומר חומרים היכולים להשרות חלוקת תאים, ואילו TIMP-3 יכול להשרות מות תאים מתוכנת (אפופטוזיס) בתאי מלנומה של העור וקרצינומה של המעי הגס באדם. האם טיפול על ידי ערוי או הזרקה של מעכבים אלה יוכלו לסייע בנטרולם של אנזימי MMP, וממילא להפחית את קצב התפשטותם. כמקובל, נעשו נסויים ראשונים בחיות מעבדה בהם הושרו גדולים סרטניים, ואשר הוזרקו עם המעכבים האמורים של MMP והתוצאות היו בהחלט מעודדות בכך שקצב יצירת הגרורות הואט או אף עוכבו לחלוטין התהליכים הגרורתיים.
אך נראה שכמו במערכות נסוי רבות אחרות, לא תמיד התגובה בחיות מעבדה דומה בהכרח לתגובה בבני אדם. סקירה מקיפה של Fingleton שהתפרסמה בשנת 2003, הצביעה על אכזבה מכשלון הטיפול במעכבי MMP בחולי סרטן להשיג תוצאות מעודדות של עיכוב התהליך הגרורתי, וממילא לא היה שיפור בתוחלת החיים של מטופלים אלה. כשלון זה יוחס לשני גורמים: בניגוד לחיות הנסוי המינון של מעכבים אלה היה מוגבל לריכוזים נמוכים יחסית, שכן מנון גבוה יותר הביא לתופעות לוואי בלתי רצויות. כמו כן הנסויים בבני-אדם נעשו בדרך כלל באלה עם מחלה סרטנית בשלב מתקדם יחסית, ונראה שבשלב זה לא היה סִכוי רב להשפיע על מהלך המחלה המתפרצת.

במאבק הממושך בין מחלת הסרטן והתבונה המחקרית האנושית, עדיין המערכה הכבדה ניטשת ולא נראה סיום קרוב בו יוכתר הידע הביולוגי המתרבה ומתעצם שלנו כמנצח. פריצות הדרך שמכריזים עליהן השכם והערב העוזרות לנו להבין את גורמי הסרטן ולהתמודד איתם, הן כפי שמסתבר בדיעבד, צעדים קטנים בדרך ארוכה. אך גם אם בשלב זה הבנתנו את תפקיד אנזימי MMP בהחשת התהליך הממאיר, לא סייעה למנעו על ידי עכובם של אנזימים אלה, אין ספק שגם אם לא נעשתה עדין פריצת הדרך המקוּוָה, יצאנו נשכרים בהבנה קטנה נוספת של התהליך הממאיר.

בברכה, פרופ` בן עמי סלע

להלן שלושת ספריו של פרופ` בן עמי סלע:
"הומוציסטאין" ו"המדריך לבדיקות מעבדה רפואיות"
" חידושים בהבנת מחלות כלי-דם"