Результат интеллектуальной деятельности: Способ прогнозирования выживаемости больных раком тела матки на основании уровня экспрессии гена ESR1

Изобретение относится к медицине, а именно к молекулярной биологии, онкологии, и касается способа прогнозирования благоприятного/неблагоприятного прогноза заболевания по уровню относительной экспрессии гена ESR1 у больных раком тела матки.

Рак тела матки является самой распространенной злокачественной опухолью органов малого таза у женщин (World Cancer Report 2014. World Health Organization. Chapter 5.12). Рак тела матки относят к гормонально зависимым опухолям. Эндометрий, являясь «тканью-мишенью» для половых гормонов, чрезвычайно чувствителен к действию эстрогенов (Causes, Risk Factors, and Prevention TOPICS - Do we know what causes endometrial cancer? - cancer.org - American Cancer Society - Retrieved 5 January 2015). Биологический эффект эстрогенов реализуется через их взаимодействие с эстрогенными рецепторами, которые, в свою очередь, активируют гены-мишени во многих тканях. Показано, что повышенная экспрессия ERα (ESR1) сопровождает процессы онкотрансформации во многих тканях (Bardin А., Boulle N., Lazennec G., Vignon F. Loss of ERb expression as a common step in estrogen-dependent tumor progression// Endocrine-Related Cancer. 2004. Vol. 11. P. 537-551). Поэтому в качестве маркеров для прогнозирования вероятности благоприятного/неблагоприятного прогноза заболевания у больных раком тела матки адекватно использовать уровень относительной экспрессии гена эстрогенного рецептора α (ESR1).

Рецидивы являются одной из ведущих причин неудач в лечении рака тела матки и определяют неблагоприятный прогноз заболевания. Частота возникновения рецидивов варьирует от 28 до 40% при железисто-плоскоклеточном раке и до 5-10% при высокодифференцированной аденокарциноме эндометрия (Урманчеева А.Ф., Ульрих Е.А., Нейштадт Э.Л. и др. Серозно-папиллярный рак эндометрия (клинико-морфологические особенности. Вопр онкологии 2002; 48 (6): 679-83.). Более 80% рецидивов возникает в первые 2 года после радикального лечения (Кузнецов В.В., Нечушкина В.М. Хирургическое лечения рака тела матки. Практ. онкология 2004; (17): 25-32.). С увеличением промежутка времени после операции прогрессивно снижается вероятность появления местного рецидива. Развитие рецидива рака тела матки наиболее часто отмечают в течение первых 16-21 месяцев после операции. По срокам клинического проявления рецидивы разделяют на ранние, установленные в первые 2 года после операции, и поздние, выявленные в срок более 2 лет (например, через 12 лет). Причинами возникновения ранних рецидивов являются крайне агрессивное течение заболевания, имплантационный путь метастазирования, неадекватный объем хирургического вмешательства. Причины и сроки возникновения поздних рецидивов не определены и достаточно не изучены, но, скорее всего, зависят от биологических особенностей опухоли.

Анализ патентных источников показал наличие следующих (близких по тематике данному) изобретений:

1) «Способ прогнозирования выживаемости больных эндометриоидным раком тела матки» (Заявка: 2006103550/14, 08.02.2006, RU

(11) 2299690(13) C1, опубликовано: 27.05.2007): на основе оценки исходного соматического состояния больной и ряда иммуногистохимических параметров опухоли прогнозируется выживаемость больной эндометриоидным раком тела матки. В качестве иммуногистохимических параметров используются Ki-67 и HER2.

2) «Способ определения эффективности лечения рака тела матки» (Заявка: 2010127670/15, 05.07.2010): на основе определения коэффициента соотношения тетрагидро-11-дезоксикортизола к кортизолу через 1,5-2 недели после окончания лечения в суточной моче прогнозируют длительность безрецидивного периода.

3) «Способ прогнозирования развития рецидива при раке тела матки» (Заявка: 2002132759/15, 05.12.2002, RU 2250077 C2, Опубликовано: 20.04.2005, Патентообладатель(и): Ростовский научно-исследовательский онкологический институт (RU), Сидоренко Юрий Сергеевич (RU), Моисеенко Татьяна Ивановна (RU), Франциянц Елена Михайловна (RU), Черярина Наталья Дмитриевна (RU), по данным на 07.07.2015 - прекратил действие): включает биохимическое исследование в ткани злокачественной опухоли и эндометрия, при этом до и после проведения комплексного лечения определяют активности катепсина Д и кислотостабильных ингибиторов, рассчитывают коэффициент соотношения катепсина Д и кислотостабильных ингибиторов, и при уровне коэффициента, превышающем показатели, характерные для ткани интактного эндометрия, более чем в 2,4-2,8 раза, прогнозируют развитие рецидива рака эндометрия в срок до 6 месяцев.

Описанные изобретения используют более трудоемкие и сложные в анализе способы, при этом обладающие меньшей чувствительностью и специфичностью, чем предлагаемый нами.

Изобретение «Способ прогнозирования выживаемости больных раком тела матки на основании уровня экспрессии гена ESR1» является новым, так как относительная экспрессия данного гена ранее не использовалась для заявленной в способе цели.

Целью заявляемого изобретения является создание нового, простого в исполнении, недорогостоящего и более точного способа прогнозирования выживаемости пациенток с диагнозом рак тела матки.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что получают кДНК на матрице тотальной РНК с помощью реакции обратной транскрипции, проводят амплификацию кДНК с высокоспецифичными праймерами для генов ESR1 и АСТВ, анализируют первичные данные и вычисляют коэффициент относительной экспрессии (К) (соотношения относительной экспрессии гена ESR1 в опухолевой ткани относительно условно нормальной ткани матки), сравнивают полученные значения К с интервалом прогностического коэффициента экспрессии, и при значении К в пределах 0,31≤K_ESR1≤0,81 прогнозируют благоприятный исход заболевания, а при значении К в пределах 5,84≤К_ESR1≤9,32 прогнозируют неблагоприятный исход заболевания.

Заявленный анализ основан на определении экспрессии гена ESR1, предварительно нормализованного относительно референтного локуса АСТВ, и последующем вычислении соотношения экспрессии гена в опухолевой ткани по отношению к нормальной ткани: К=E_cancer/E_normal.

Заявленный способ включает следующие приемы: выделение тотальной РНК из тканевых проб с помощью метода гуанидин-тиоционат-фенол-хлороформной экстракции; определение относительной экспрессии генетических локусов методом ПЦР-РВ в присутствии красителя EvaGreen Dye и специфичных праймеров на матрице синтезированной кДНК; анализ первичных данных с помощью программного продукта амплификатора; расчет экспрессии гена на основании соотношения сигналов, продуцируемых ампликонами изучаемой и референсной последовательностей, и обработка данных на соответствие значениям коэффициентов экспрессии, характерным для групп пациенток с благоприятным или неблагоприятным исходом заболевания.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

На первом этапе отбирают образцы тканей пациенток - опухолевые и условно здоровые, из операционного или биопсийного материала. Образцы для транспортировки в лабораторию и хранения замораживают в жидком азоте.

Фрагменты ткани измельчают скальпелем и/или ножницами, дополнительно растирают в фарфоровых ступках в присутствии лизирующего раствора, содержащего 4 М гуанидин тиоцианат, 25 мМ цитрат натрия, 0,5% саркозил и 0,1 М 2-меркаптоэтанол. Затем в лизат добавляют 1 М цитрат Na рН 4,0, кислый фенол и смесь хлороформ/изоамиловый спирт, перемешивают на вортексе и охлаждают образцы при 0°C в течение 15 мин. Дальнейшее выделение РНК из тканей проводят по методу по P. Chomczynski & N. Sacchi (2006) (Chomczynski Р, Sacchi N. The single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction: twenty-something years on. Nat Protoc. 2006; 1(2): 581-5). Выделенная РНК обрабатывается ДНКазой. Перед проведением реакции обратной транскрипции для проверки качества выделенной РНК проводят электрофорез в 2% геле агарозы по методу Masek Т. et al. (Masek Т., Vopalensky V., Suchomelova P., Pospisek M. Denaturing RNA electrophoresis in TAE agarose gels. // Anal Biochem. - 2005 - 336 (1) - P. 46-50). Также перед проведением реакции обратной транскрипции необходимо измерить концентрацию полученных препаратов РНК на флюориметре и нормализовать ее до 2 нг/мкл. Синтез кДНК можно проводить с использованием коммерческих наборов основанных на применении обратной транскриптазы M-MuLV Reverse Transcriptase и случайных праймеров (random hexamer). Реакцию обратной транскрипции проводили при 37°C в течение 30 минут.

Анализируемые последовательности генетических локусов амплифицировали в 25 мкл ПЦР-смеси, содержащей 12 нг кДНК, 0,25 мМ dNTPs, 2,5 мМ MgCl2, 1х-ый ПЦР-буфер и 0,1 е.а. ДНК-полимеразы Thermus aquaticus, краситель EVA-Green и по 230 нМ прямого и обратного праймеров для референтного гена (актина, АСТВ) или гена-мишени. Прямые и обратные праймеры были разработаны с использованием референсных последовательностей NCBI GenBank (таблица 1).

Количественную ПЦР-РВ амплификацию проводили на термоциклере в соответствии с инструкциями производителя по следующей программе. Первичная денатурация: t=95°C в течение 3 мин. 40 циклов: t=95°C в течение 10 с, t=60°C в течение 30 с, t=72°C в течение 15 с. В одной постановке в качестве матрицы использовали одновременно кДНК опытной (опухоль) и контрольной (условно здоровая ткань) пробы для определения сигналов, продуцируемых амплификатами локусов ESR1 и референсного АСТВ, каждого в трех повторностях.

Относительная экспрессия генетических локусов вычислялась следующим образом:

- рассчитывали медиану C_t по трем повторам для целевого локуса и референсного АСТВ,

- далее рассчитывали величину ΔC_t=C_t(ESR1)-C_t(ACTB),

- относительную экспрессию генетического локуса (RE) рассчитывали по формуле 2^-ΔCt.

Вывод об изменении экспрессии гена делали, сравнивая показатели относительной экспрессии генетических локусов в опухолевой и условно здоровой ткани. Для этого вычисляли медиану RE_оп опухолевых образцов и медиану RE_к контрольных (условно здоровая ткань) для каждого генетического локуса и рассчитывали соотношение относительной экспрессии генов в опухолевой ткани по отношению к нормальной ткани матки: К=RE_cancer/RE_normal.

Далее сравнивают полученные значения К с интервалом прогностического коэффициента экспрессии, и при значении К в пределах 0,31≤К_ESR1≤0,81 прогнозируют благоприятный исход заболевания, а при значении К в пределах 5,84≤К_ESR1≤9,32 прогнозируют неблагоприятный исхода заболевания. В таблице 2 представлены коэффициенты экспрессии гена ESR1 в операционных биоптатах у пациенток с благоприятным и неблагоприятным исходом заболевания.

Для доказательства прогностической ценности гена ESR1 приводится 2 выписки из историй болезни.

1) Больная С. 61 года госпитализирована в марте 2013 г. в онкогинекологическое отделение РНИОИ с верифицированным диагнозом рак тела матки после биопсии эндометрия по месту жительства. Морфологическое заключение о наличии эндометриоидной аденокарциномы было подтверждено при пересмотре в РНИОИ.

К_ESR1 в биоптате у данной пациентки составил 9,30.

На этапе догоспитального обследования при комбинированном сонографическом исследовании гениталий и органов брюшной полости, малого таза было обнаружено минимальное распространение процесса в пределах полости матки, без перехода на цервикальный канал. В зоне срединного М-эха обнаружились участки повышенной эхогенности с толщиной эндометрия до 5-6 мм. В тазовых и парааортальных лимфатических узлах при СРКТ признаков метастатического поражения не выявлено, что позволило предположить до операции стадию T1NxM0. Сопутствующее гинекологическое заболевание - мелкоузловая миома матки. Рак эндометрия у больной развился на фоне метаболического синдрома в менопаузе более 7 лет. 16.03.2013 г. больной было выполнено хирургическое вмешательство согласно стандарту лечения: нервосберегающая пангистерэктомия, тазовая и селективная парааортальная лимфаденэктомия. При макроскопической оценке в удаленной матке была обнаружена полиповидная экзофитная опухоль, распространяющаяся на всю полость матки, исключая цервикальный канал. Послеоперационное течение - без особенностей. Морфологический анализ после операции №9060-58 обнаружил в полости матки эндометриоидную аденокарциному G2 с инвазией в миометрий на глубину 2 мм при толщине стенки матки 2,5 см; в удаленных лимфоузлах и по линии резекции влагалища признаков опухолевого роста не обнаружено. Таким образом, степень распространения процесса, согласно классификации TNM соответствовала T1aN0M0. Учитывая общую площадь поражения полости матки карциномой эндометрия и умеренную степень дифференцировки опухоли, в апреле-мае 2010 г. больная получила курс адъювантной сочетанно-лучевой терапии: ТА=40 Гр, ТВ=40 Гр и эндовагинальную γ-терапию в дозе 40 Гр. В октябре 2013 г. при очередном диспансерном осмотре в культе влагалища у больной был обнаружен рецидив, подтвержденный цитологически (ц.а. №34721-23 аденокарцинома). В этой связи больной было проведено 6 курсов полиохимиотерапии по схеме САР. (циклофосфан-адриамицин-цисплатин). На фоне проведения последнего курса в марте 2014 г. в правой паховой области у пациентки появился метастаз. Опухоль верифицирована (ц.а. №2943-44 - метастаз аденокарциномы). Больная консультирована в РОНЦ им. Н.Н. Блохина в апреле 2014 года, где во время обследования были обнаружены метастатические лимфоузлы в правой аксиллярной области, верифицированные при пункционной биопсии как аденокарцинома. В апреле 2014 года начата II линия полихимиотерапии по схеме AUC-7, которую больная не закончила из-за продолжающейся неконтролируемой генерализации с метастазами в легкие. Смерть больной наступила в мае 2014 года, через 15 месяцев после стандартного радикального лечения.

* * *

2) Больная Б. 63 лет, госпитализирована в онкогинекологическое отделение РНИОИ 27 ноября 2013 г. с верифицированным и подтвержденным при пересмотре в РНИОИ диагнозом: рак тела матки в глубокой менопаузе (г.а. №4597-99 - аденокарцинома). На догоспитальном этапе при сонографическом комбинированном исследовании была обнаружена матка без признаков миомы, нормальных размеров, с неравномерно утолщенным эндометрием до 6-8 мм, местами повышенной эхогенности в зоне срединного М-эха. При СРКТ признаков отдаленного метастазирования и поражения тазовых и парааортальных лимфоузлов не обнаружено. Сопутствующая соматическая патология - гипертоническая болезнь, сахарный диабет II типа, избыточный вес - признаки метаболического синдрома. 30 ноября 2013 г. больной выполнена стандартная операция: нервосберегающая пангистерэктомия, тазовая и селективная парааортальная лимфаденэктомия. Макроскопически преимущественно в области дна и верхней половины полости матки обнаружена экзофитная опухоль с инфильтрацией в миометрий и очагами деструкции. Послеоперационный период - без осложнений. Морфологический анализ №73365-72-G2 эндометриоидная аденокарцинома с инвазией 1/2 стенки матки.

К_ESR1 в биоптате у данной пациентки составил 0,72.

В лимфатических узлах и по линии резекции влагалища признаков опухолевого роста не обнаружено, что позволило определить степень распространения процесса, как T1bN0M0. Согласно стандарту комбинированного лечения больная получила курс адъювантной сочетано-лучевой терапии общей СОД: ТА=50 Гр, ТВ=40, FP и эндовагинально 40 Гр.

Больная наблюдается по апрель 2015 г. без признаков рецидива и метастазов.

Предлагаемым способом было осуществлено прогнозирование выживаемости 25 пациенток с диагностированным раком тела матки.

Технико-экономическая эффективность изобретения. «Способ прогнозирования выживаемости больных раком тела матки на основании уровня экспрессии гена ESR1» позволяет с высокой точностью прогнозировать исход такого заболевания, как рак тела матки. Заявляемый способ является экономически оправданным для уточнения особенностей течения заболевания и дает возможность скорректировать тактику лечения, осуществляется в условиях стандартной лаборатории молекулярной биологии (ПЦР), без использования специального дорогостоящего оборудования; обладает высокой чувствительностью и специфичностью, универсален, его осуществление возможно с операционными биоптатами, способ занимает не более 10 часов.