Результат интеллектуальной деятельности: Способ прогнозирования метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки

Изобретение относится к медицине, в частности к онкологии, и может быть использовано в качестве способа прогнозирования риска метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки.

В мире, по данным 2012 г., колоректальный рак стоит на четвертом месте по заболеваемости и смертности после рака легкого, молочной и предстательной железы. В России колоректальный рак входит в первую десятку злокачественных опухолей как по заболеваемости, так и по смертности. В общей структуре онкологических заболеваний пятое место занимает ободочная кишка (6,5%), седьмое - прямая кишка (4,9%) (см. Каприн Д.А Злокачественные новообразования в России в 2013 году (заболеваемость и смертность) / Д.А Каприн, В.В. Старинский, Г.В. Петрова. - М: ФГБУ МНИОИ им. П.А. Герцена Минздрава России. - 2015. - 250 с.).

Раком ободочной и прямой кишки чаще болеют мужчины (20,6 и 10,0 соответственно на 100 тыс. населения), чем женщины (14,3 и 6,9 соответственно на 100 тыс. населения) (см. Джемал А., Винеис П., Брей Ф., Торре Л., Форман Д. Атлас по онкологии. Издание второе. Атланта, штат Джорджия: Американское онкологическое общество; 2014 г. 136 с.).

Колоректальный рак по-прежнему остается одной из наиболее распространенных форм опухолей, прогрессируя до IV стадии у 70% больных. Синхронное метастатическое поражение печени диагностируется у 25% больных, еще у 35-45% вторичные опухоли выявляются в последующие годы (преимущественно в первые 3 года даже на фоне противоопухолевой терапии) (см. Скипенко О.Г., Полищук Л.О. Хирургическое лечение метастазов колоректального рака в печени. Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова, 2009; №5, С. 15-22).

На сегодняшний день известны различные способы прогнозирования распространения или метастазирования рака толстой кишки.

В частности, из патентных источников известен «Способ прогнозирования прогрессирования метастатического поражения печени при колоректальном раке», включающий исследование циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) в крови больных, отличающийся тем, что на 10-е сутки после оперативного вмешательства на толстой кишке и резекции печени определяют число ЦОК, при содержании циркулирующих опухолевых клеток до трех в 7,5 мл крови считают оперативное вмешательство оптимальным циторедуктивным, ликвидирующим все проявления опухоли и метастазов, без прогрессирования метастатического поражения печени, при уровне ЦОК более трех в 7,5 мл крови прогнозируют прогрессирование метастатического поражения колоректального рака в 100% случаев (заявка RU 2014118819 А, МПК G01N 33/48). Однако данный способ требует особого дорогостоящего оборудования.

Известен «Способ прогнозирования развития метастазов у больных раком прямой кишки» (см. RU 2420742, МПК G01N 7, опубл. 10.06.2011, Бюл. №16), сущностью которого является то, что из удаленного во время операции препарата выделяют образцы опухолевой ткани и ткани перифокальной зоны и в них радиоиммунным методом определяют содержание гормонов пролактина и тестостерона, при уровне пролактина в опухоли, равном 692,0 нг/г ткани, и уровне тестостерона в опухоли, равном 48,0 нг/г ткани, а в перифокальной зоне при уровне тестостерона, равном 42,0 нг/г ткани, прогнозируют развитие через 3 мес метастазов в печени, при уровнях пролактина в опухоли в границах 160-390 нг/г ткани и уровне тестостерона в опухоли в границах 20-40 нг/г ткани, а в перифокальной зоне при уровне тестостерона в границах 24-26 нг/г ткани прогнозируют развитие метастазов через 29-43 мес. Однако данный способ, по нашему мнению, не обладает четкой прогностической значимостью, т.к. гормонам свойственны колебания их уровня в зависимости от различных факторов.

Задачей изобретения является разработка прогностической дискриминантной модели, которая по совокупности иммунологических показателей позволяет до осуществления инструментальных методов диагностики прогнозировать развитие метастазов местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года.

Технический результат настоящего изобретения заключается в своевременном, индивидуальном прогнозе метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки после хирургического лечения за счет использования косвенных иммунологических признаков.

Технический результат достигается тем, что проводят иммунофенотипирование лимфоцитов крови, взятой из локтевой вены до оперативного вмешательства, а также лимфоцитов ткани опухоли и перитуморальной области, с целью выявления субпопуляций лимфоцитов, таких как

αβ_кр - Т-лимфоциты с рецептором αβ в крови (X1),

CD4+_Пери - Т-хелперно-индукторные лимфоциты в перитуморальной зоне (Х2),

CD8+_Пери - цитотоксические Т-лимфоциты в перитуморальной зоне (X3),

CD19+_Пери - В-лимфоциты в перитуморальной зоне (Х4),

CD19+_Оп - В-лимфоциты в опухолевой зоне (Х5),

затем на основании полученных данных определяют показатель риска метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки

Р_м=-0,3+0,001⋅αβ_кр+0,017⋅CD4_Пери-0,004⋅CD8_Пери+0,002⋅CD19_Пери+0,008⋅CD19_Оп,

где -0,3 - свободный член суммы, 0,001; 0,017; - 0,004; 0,002; 0,008 - коэффициенты и при значении Р_м, равном 0,5 и более, прогнозируют появление метастазов местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года, при значении Р_м менее 0,5 прогнозируют отсутствие риска метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года.

Способ осуществляется следующим образом.

Прогностическая модель, позволяющая прогнозировать появление метастазов местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года до осуществления инструментальных методов диагностики получена методом множественной регрессии, используя одноименный модуль в программе Statistica 7. Общее назначение множественной регрессии состоит в анализе связи между несколькими независимыми переменными (называемыми также регрессорами или предикторами) и зависимой переменной.

Для расчета величины вероятности метастазирования опухолевого процесса при местно-распространенном раке толстой кишки значения факторов, входящих в модель (αβ_кр - Т-лимфоциты с рецептором αβ в крови, CD4+_Пери - Т-хелперно-индукторные лимфоциты в перитуморальной зоне, CD8+_Пери - цитотоксические Т-лимфоциты в перитуморальной зоне, CD19+_Пери - В-лимфоциты в перитуморальной зоне, CD19+_Оп - В-лимфоциты в опухолевой зоне) необходимо умножить на соответствующие значения коэффициентов, представленных в таблице 1.

Затем находят общую сумму значений, суммируют свободный член суммы и определяют риск метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки. Если рассчитанное значение вероятности равно или более 0,5, то у больного прогнозируют появление метастазов местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года, при рассчитанном значении менее 0,5 констатируют отсутствие риска развития метастазов местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года.

Математическое выражение:

Р_м=-0,3+0,001⋅αβ_кр+0,017⋅CD4_Пери-0,004⋅CD8_Пери+0,002⋅CD19_Пери++0,008⋅CD19_Оп,

где Р_м - вероятность метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки,

X1 - αβ_кр - Т-лимфоциты с рецептором αβ в крови,

Х2 - CD4+_Пери - Т-хелперно-индукторные лимфоциты в перитуморальной зоне,

Х3 - CD8+_Пери - цитотоксические Т-лимфоциты в перитуморальной зоне,

Х4 - CD19+_Пери - В-лимфоциты в перитуморальной зоне,

Х5 - CD19+_Оп - В-лимфоциты в опухолевой зоне.

При разработке модели методом множественной регрессии была сформирована выборка больных с диагнозом местно-распространенный рак толстой кишки. В течение двух лет у пациентов прослеживали наличие или отсутствие метастазов опухолевого процесса. Ранжировали результат наблюдения следующим образом: 0 - отсутствие метастазов в ближайшие два года после операции, 1 - наличие метастазов.

У этих же пациентов проводили полное иммунофенотипирование лимфоцитов крови, взятой из локтевой вены до оперативного вмешательства, а также лимфоцитов ткани опухоли и перитуморальной области в ходе оперативного вмешательства методом 6-цветной проточной цитофлюориметрии на анализаторе Becton Dickinson.

Далее включали в регрессионную модель группирующую (риск развития метастазов 0/1) и зависимые переменные (иммунологические показатели). По результатам предварительного анализа выбирали переменные, которые с доверительной вероятностью р<0,05 определяли риск развития метастазов местно-распространенного рака толстой кишки.

При расчете риска развития метастазов местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года предикторы были ограничены переменными: αβ_кр - Т-лимфоциты с рецептором αβ в крови, CD4+_Пери - Т-хелперно-индукторные лимфоциты в перитуморальной зоне, CD8+_Пери - цитотоксические Т-лимфоциты в перитуморальной зоне, CD19+_Пери - В-лимфоциты в перитуморальной зоне, CD19+_Оп - В-лимфоциты в опухолевой зоне.

Эти показатели имели статистически значимую (р<0,05) высокую прогностическую значимость в отношении риска развития метастазов. Ограничив предикторы, которые со статистической значимостью влияют на риск развития метастазов местно-распространенного рака толстой кишки, вновь повторяли этапы метода множественной регрессии и определяли классификационные показатели уравнения регрессии.

Уравнение множественной регрессии имеет вид:

y=C+k1X1+k1X2+…knXn,

где С - постоянная,

k - классификационные коэффициенты,

Xn - переменные.

Учитывая итоговые результаты расчета по методу множественной регрессии, на заключительном этапе формировали модель риска развития метастазов местно-распространенного рака толстой кишки, которая имела соответствующий вид:

Р_м=-0,3+0,001⋅αβ_кр+0,017⋅CD4_Пери-0,004⋅CD8_Пери+0,002⋅CD19_Пери++0,008⋅CD19_Оп.

Статистическую значимость всей модели определяли по критерию F, который составил F=11,7, p<0,001.

В таблице 2 отражены показатели стандартизированного коэффициента регрессии или β-коэффициента, определяющего влияние показателей на прогноз появления метастазов рака местно-распространенного рака толстой кишки при условии, что все другие показатели не изменяются.

Наибольшей значимостью в модели обладали такие признаки, как αβ_кр - Т-лимфоциты с рецептором αβ в крови, CD4+_Пери - Т-хелперно-индукторные лимфоциты в перитуморальной зоне, CD8+_Пери - цитотоксические Т-лимфоциты в перитуморальной зоне, CD19+_Пери - В-лимфоциты в перитуморальной зоне, CD19+_Оп - В-лимфоциты в опухолевой зоне, 45-34-_Оп - негемопоэтические клетки в опухолевой зоне.

В доступных источниках информации нами не обнаружено аналогичного предлагаемому нами способу прогнозирования метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки.

Приводим клинические примеры применения способа.

Клинический пример 1

Пациентка X., 1972 г.р., поступила в отделение общей онкологии 23.12.2010 г. с диагнозом местно-распространенный рак толстой кишки, st. III гр. 2 T3N0M0.

До оперативного вмешательства пациентке провели иммунофенотипирование лимфоцитов крови, взятой из локтевой вены, а также провели исследование лимфоцитов опухолевой ткани и ткани перитуморальной области из удаленного в ходе оперативного вмешательства. Результаты иммунологического обследования были следующими: αβ_кр: 67%, CD4+_Пери: 23, CD8+_Пери: 29%, CD19+_Пери: 19%, CD19+_Оп: 5%.

Данные показатели внесены в формулу:

Р_м=-0,3+0,001⋅αβ_кр+0,017⋅CD4_Пери-0,004⋅CD8_Пери+0,002⋅CD19_Пери++0,008⋅CD19_Оп,

Р_м=-0,3+0,001⋅67+0,017⋅23-0,004⋅29+0,002⋅19+0,008⋅5=0,14

Р_м=0,14, это меньше 0,5, т.е. у пациентки X. риск метастазирования опухоли низкий.

Рассчитанное значение свидетельствует об отсутствии высокого риска метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года.

Пациентке рекомендовано стандартное наблюдение (1 раз в полгода).

При повторном комплексном обследовании пациентки X. в 2014 году метастазов не обнаружено.

Клинический пример 2

Пациентка Б., 1938 г.р., поступила в отделение общей онкологии 22.10.2010 с диагнозом с-г печеночного угла ободочной кишки st. III гр. 2 T3N0M0.

До оперативного вмешательства пациентке провели иммунофенотипирование лимфоцитов крови, взятой из локтевой вены, а также провели исследование лимфоцитов опухолевой ткани и ткани перитуморальной области из удаленного в ходе оперативного вмешательства препарата. Результаты иммунологического обследования были следующими: αβ крови - 51,0%, в перитуморальной зоне CD4 - 17,0%, CD8 - 24,0%, CD19 - 54,0%, в опухолевой зоне CD19 - 6,0%.

Данные показатели внесены в формулу:

Р_м=-0,3+0,001⋅αβ_кр+0,017⋅CD4_Пери-0,004⋅CD8_Пери+0,002⋅CD19_Пери++0,008⋅CD19_Оп,

Р_м=-0,3+0,001⋅51+0,017⋅17-0,004⋅24+0,002⋅54+0,008⋅6=0,559,

Р_м=0,559, это больше 0,5. Рассчитанное значение свидетельствует о наличии высокого риска метастазирования местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года.

Пациентке рекомендовано наблюдение у специалиста не реже 1 раза в 3 месяца.

Через два года (в 2012 г.) при комплексном обследовании у пациентки обнаружены метастазы в печень.

Данным способом был рассчитан прогноз для 22 больных местно-распространенным раком толстой кишки. Диагностическая чувствительность метода составила 86,4%.

Технико-экономическая эффективность способа заключается в том, что на основе дискриминантного анализа разработана прогностическая формула расчета прогнозирования распространенности процесса у больных местно-распространенным раком толстой кишки по иммунологическим критериям, что, в свою очередь, позволяет своевременно, индивидуально, до осуществления инструментальных методов диагностики прогнозировать развитие метастазов местно-распространенного рака толстой кишки в ближайшие 2 года.

Предложенное изобретение является промышленно применимым, так как может быть многократно повторено и использовано при прогнозировании развития метастазов местно-распространенного рака толстой кишки и воспроизведено в различных лечебно-профилактических, научных, медицинских учреждениях в онкологии.