Результат интеллектуальной деятельности: Способ прогнозирования гематогенного метастазирования рака ободочной кишки после комбинированного лечения

Изобретение относится к области медицины, а именно к онкологии, конкретно к способам прогнозирования риска гематогенного метастазирования при раке ободочной кишки после комбинированного лечения.

Рак ободочной кишки (РОК) является одним из наиболее часто диагностируемых и приводящих к смерти онкологических заболеваний в мире. Высокая смертность пациентов с раком ободочной кишки обусловлена развитием отдаленных метастазов. В России ежегодно выявляется более 30 тысяч случаев рака ободочной кишки, из них 27% пациентов имеют отдаленные метастазы [1]. По данным М. Kekelidze, метастазы обнаруживаются еще у 25% пациентов с РОК после комбинированного лечения [2]. Современные клинические исследования терапии метастатического РОК демонстрируют неудовлетворительные показатели общей выживаемости пациентов в пределах двух-трех лет [3]. Таким образом, летальность пациентов с РОК в России ежегодно составляет более 23 тысяч человек и занимает третье место в структуре онкологической смертности [4].

Основными прогностическими параметрами, определяющими гематогенную диссеминацию, считают глубину прорастания кишечной стенки, лимфогенное метастазирование, степень гистологической злокачественности, сосудистую и периневральную инвазию [5]. Однако несмотря на значительные достижения в области диагностики и прогнозирования течения рака ободочной кишки показатели смертности от данной патологии до сих пор остаются высокими.

Наиболее близким к предлагаемому является способ прогнозирования метастазирования при раке ободочной кишки, заключающийся в том, что до операции определяют наличие мутации гена KRAS в опухоли; затем проводят гемиколэктомию и после нее выполняют исследование циркулирующих опухолевых клеток крови. При отсутствии мутации гена KRAS и содержании циркулирующих опухолевых клеток более десяти в 7,5 мл крови прогнозируют метастазирование в 100% случаев; при наличии мутации гена KRAS и содержании циркулирующих опухолевых клеток более пяти в 7,5 мл крови прогнозируют метастазирование в 100% случаев [6].

Несмотря на эффективность и простоту описанного способа, его применение ограничено, ввиду недоступности рутинной детекции циркулирующих опухолевых клеток.

Новый технический результат - повышение точности, информативности и доступности способа.

Для достижения нового технического результата в способе прогнозирования риска гематогенного метастазирования рака ободочной кишки после комбинированного лечения, путем исследования биологического материала пациента, исследуют гистологический материал опухоли, проводят патоморфологическую оценку в баллах степени гистологической злокачественности опухоли и глубины инвазии кишечной стенки, при помощи иммуногистохимического анализа определяют экспрессию маркеров FRMD6, ZEB1, Ki67 в опухолевой ткани, рассчитывают значение Y уравнения регрессии:

Y = - 6,35202 + 3,4393 × X1 - 1,36751 × Х2 + 0,737323 × Х3 + 0,969894 × Х4 - 0,093308 × Х5,

где

-6,35202 - значение коэффициента регрессии свободного члена;

X1 - степень гистологической злокачественности опухоли, при значении Grade 1 оценивают в 1 балл, Grade 2 оценивают в 2 балла, Grade 3 оценивают в 3 балла;

3,4393 - значение коэффициента регрессии признака X1;

Х2 - глубина инвазии опухоли в стенку кишки, при инвазии опухоли в пределах слизистой оболочки оценивают в 1 балл, подслизистого слоя оценивают в 2 балла, мышечного слоя оценивают в 3 балла, при прорастании всей толщины кишечной стенки, включая серозную оболочку, оценивают в 4 балла; при распространении опухоли на другие органы и структуры оценивают в 5 баллов;

- 1,36751 - значение коэффициента регрессии признака Х2;

Х3 - иммуногистохимическое окрашивание маркера FRMD6, при отсутствии экспрессии оценивают в 1 балл, при позитивной статусе экспрессии оценивают в 2 балла;

0,737323 - значение коэффициента регрессии признака ХЗ;

Х4 - иммуногистохимическое окрашивание маркера ZEB1, при отсутствии экспрессии оценивают в 1 балл, при позитивном статусе экспрессии оценивают в 2 балла;

0,969894 - значение коэффициента регрессии признака Х4;

Х5 - уровень пролиферативной активности опухолевых клеток, оцененный по KI67, при значении Ki67 менее 35% позитивных клеток оценивают в 1 балл, от 35% до 70% оценивают в 2 балла и в 3 балла - при значениях более 70%;

0,093308 - значение коэффициента регрессии признака Х5;

расчет вероятности Р развития отдаленного метастазирования при раке ободочной кишки проводят по формуле:

Р=e^Y/(1+e^Y),

где

е - математическая константа, равная 2,72,

и при значении Р≥50% определяют высокий, а при Р<50% определяют низкий риск развития отдаленных метастазов.

Степень достоверности математической модели χ2 = 1054,034; р = 0,0000.

Чувствительность разработанной модели составила 90.1%, специфичность - 87,5%.

Новым в предлагаемом способе является то, что на основании определения рутинных патоморфологических параметров: глубина инвазии, степень дифференцировки и иммуногистохимических маркеров FRMD6, ZEB1, Ki670 разработан способ прогнозирования с использованием формулы регрессии.

Существенные признаки, характеризующие изобретение, проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники и не являющиеся очевидными для специалиста. Идентичной совокупности признаков не обнаружено в проанализированной патентной и научно-медицинской литературе. Способ апробирован в клинических условиях.

Исходя из вышеизложенного, следует считать предлагаемое изобретение соответствующим условиям патентоспособности «Новизна», «Изобретательский уровень», «Промышленная применимость».

Способ осуществляют следующим образом.

Пациенту выполняют плановое хирургическое лечение в необходимом объеме, проводят определение глубины инвазии кишечной стенки; при помощи иммуногистохимического анализа оценивают экспрессию маркеров FRMD6, ZEB1, Ki67 в опухолевой ткани и рассчитывают значение Y уравнения регрессии:

Y = - 6,35202 + 3,4393 × X1 - 1,36751 × Х2 + 0,737323 × Х3 + 0,969894 × Х4 - 0,093308 × Х5,

где

-6,35202 - значение коэффициента регрессии свободного члена;

X1 - степень гистологической злокачественности опухоли, при значении Grade 1 оценивают в 1 балл, Grade 2 оценивают в 2 балла, Grade 3 оценивают в 3 балла;

3,4393 - значение коэффициента регрессии признака X1;

Х2 - глубина инвазии опухоли в стенку кишки, при инвазии опухоли в пределах слизистой оболочки оценивают в 1 балл, подслизистого слоя оценивают в 2 балла, мышечного слоя оценивают в 3 балла, при прорастании всей толщины кишечной стенки, включая серозную оболочку, оценивают в 4 балла; при распространении опухоли на другие органы и структуры оценивают в 5 баллов;

- 1,36751 - значение коэффициента регрессии признака Х2;

Х3 - иммуногистохимическое окрашивание маркера FRMD6, при отсутствии экспрессии оценивают в 1 балл, при позитивной статусе экспрессии оценивают в 2 балла;

0,737323 - значение коэффициента регрессии признака Х3;

Х4 - иммуногистохимическое окрашивание маркера ZEB1, при отсутствии экспрессии оценивают в 1 балл, при позитивной статусе экспрессии оценивают в 2 балла;

0,969894 - значение коэффициента регрессии признака Х4;

Х5 - уровень пролиферативной активности опухолевых клеток, оцененный по Ki67, при значении Ki67 менее 35% позитивных клеток оценивают в 1 балл, от 35% до 70% оценивают в 2 балла и в 3 балла - при значениях более 70%;

0,093308 - значение коэффициента регрессии признака Х5;

в качестве количественного признака при построении логистической регрессии был учтен % экспрессии HTR2B в клетках опухоли

расчет вероятности Р развития отдаленного метастазирования при раке ободочной кишки проводят по формуле:

Р = e^Y / (1 + e^Y),

где

е - математическая константа, равная 2,72,

и при значении Р ≥ 50% определяют высокий, а при Р < 50% определяют низкий риск развития отдаленных метастазов.

Способ основан на анализе результатов клинических наблюдений. Предлагаемые маркеры были выделены на основании анализа результатов лечения 100 больных раком ободочной кишки T_1-4bN_0-2bM₀. Средний возраст пациентов составил 62,2±12,9 лет. Всем пациентам была выполнена радикальная резекция ободочной кишки или гемиколонэктомия. В послеоперационном периоде 55 пациентов получили адъювантное лечение. Срок наблюдения за больными составили 3 года. У 17 больных (17%) в период наблюдения развились отдаленные метастазы. Время развития метастазов варьировало от 7 до 36 мес., медиана 3-летней безметастатической выживаемости не была достигнута. Наиболее часто метастатическое поражение возникало в печени - 10 наблюдений, что составило 59% от всех случаев. У 4 пациентов было диагностировано метастатическое поражение легких (23,5%). В 3-х наблюдениях (17,5%) отмечены другие локализации метастатического поражения.

Исследованию подвергался операционный материал. С помощью световой микроскопии на срезах, окрашенных гематоксилином и эозином, оценивалась степень гистологической злокачественности опухоли и глубина инвазии опухоли. Иммуногистохимическим методом окрашивались маркеры эпителиально-мезенхимального перехода FRMD6, ZEB1, HTR2B и оценивалась пролиферативная активность клеток опухоли Ki-67. Выявлены различия в частоте возникновения отдаленных метастазов в зависимости от иммуногистохимического экспрессионного профиля рака ободочной кишки (χ2 = 14,52; р<0,001). Развитие отдаленных метастазов рака ободочной кишки сопряжено с высоким уровнем экспрессии FRMD6, ZEB1. Результаты проведенного исследования с использованием метода нелинейной логистической регрессии позволили нам разработать математическую модель прогноза для оценки риска развития отдаленных метастазов у больных раком ободочной кишки. Проверка данной математической модели проводилась методом контрольной и обучающей выборки.

Сущность предлагаемого способа прогнозирования риска развития отдаленных метастазов у больных раком ободочной кишки продемонстрирована следующими клиническими примерами.

Клинический пример 1. Пациентка Е., 45 лет. Клинический диагноз: Рак сигмовидной кишки ША стадия T1N1M0. Пациентке выполнено плановое хирургическое лечение в объеме левосторонней гемиколонэктомии. Проведено исследование согласно предлагаемому способу. По данным гистологического исследования опухоль представлена аденокарциномой grade 2 (2 балла), с прорастанием в подслизистый слой стенки кишки (2 балла), метастатическое поражение 2 регионарных лимфатических узлов. Иммуногистохимическое исследование опухолевого материала выявило 30% позитивных клеток к Ki67 (1 балл), позитивную экспрессию FRMD6 (2 балла), и наличие окрашивания ZEB1 (2 балла). Пациентке проведена адъювантная химиотерапия по схеме FOLFOX в течение 6 месяцев с последующим динамическим наблюдением.

Проведен расчет степени риска гематогенного метастазирования для данной больной проводили по формуле модели:

Y = -6,35202 + 3,4393 × X1 - 1,36751 × Х2 + 0,737323 × Х3 + 0,969894 × Х4 - 0,093308 × Х5 = - 6,35202 + 3,4393 × 2 - 1,36751 × 2 + 0,737323 × 2 + 0,969894 × 2 - 0,093308 × 1 = 1.11268

Вероятность развития гематогенных метастазов определялась по формуле:

Р=e^Y/(1+e^Y)=2,72^1.11268/(1+2,72^1.11268)=3,04464/4,04464=0,75275

На основании проведенных расчетов, у пациентки был определен высокий риск (75%) развития гематогенных метастазов.

На этапе динамического наблюдения в ходе очередного контрольного обследования выявлено множественное метастатическое поражение печени.

Клинический пример № 2. Пациентка Д., 50 лет. Находилась на лечении в абдоминальном отделении НИИ онкологии с впервые установленным раком ободочной кишки, T2N1M0 (ША стадия). Проведено лечение в объеме левосторонней гемиколонэктомии. Проведено исследование согласно предлагаемому способу. Гистологический тип опухоли был представлен аденокарциномой grade 2 (2 балла). Аденокарцинома распространялась на мышечный слой кишечной стенки (3 балла), метастатическое поражение 3 регионарных лимфатических узлов. Иммуногистохимическое окрашивание исследуемых маркеров продемонстрировало отсутствие экспрессии FRMD6 (1 балл), отсутствие экспрессии ZEB1 (1 балл), и 32% позитивных клеток к Ki67 (1 балл). Адъювантная химиотерапия проводилась в течение 6 месяцев по схеме FOLFOX.

Проведен расчет степени риска гематогенного метастазирования для данной больной проводили по формуле модели:

Y = -6,35202 + 3,4393 × X1 - 1,36751 × Х2 + 0,737323 × Х3 + 0,969894 × Х4 - 0,093308 × Х5 = -6,35202 + 3,4393 × 2 - 1,36751 × 3 + 0,737323 × 1 + 0,969894 × 1 - 0,093308 × 1 =-1,96204

Вероятность развития отдаленных метастазов определялась по формуле:

Р=e^Y/(1+_e^Y)=2,72^-1..96204/(1+2,72^-1.96204)=0,14039/1,14039=0,12310

Таким образом, у пациентки был определен низкий риск (12%) развития гематогенных метастазов.

За период динамического наблюдения гематогенного метастастазирования не выявлено. Срок наблюдения за больной составил 3 года.

Проверка данной математической модели проводилась методом контрольной и обучающей выборки.

Значимость предлагаемого способа для врача практического здравоохранения заключается в том, что он дает возможность получить индивидуальный профиль риска развития отдаленного метастазирования конкретного пациента, а это в свою очередь позволяет заблаговременно определить пациентов требующих повышенного внимания и проведения более активных диагностических и лечебных мероприятий. Предлагаемый способ также имеет значимость для исследователей в области фундаментальной онкологии, так как позволяет выделить группу пациентов с высоким риском развития метастазов, вероятно имеющих иной патогенез заболевания. Способ не сложен в использовании, в нем задействованы иммуногистохимические показатели, которые возможно определять рутинно всем пациентам с РОК, что упрощает его практическое использование. Предлагаемый способ является эффективным инструментом оценки вероятности развития гематогенных метастазов у пациентов с РОК после комбинированного лечения, с использованием рутинных методов патоморфологической диагностики и иммуногистохимического анализа. Весь перечень необходимых исследований для расчета риска развития отдаленных метастазов доступен во всех лечебно-профилактических учреждениях, работающих с данной категорией пациентов.

Источники информации, использованные при составлении описания:

1. Каприн А.Д. Состояние онкологической помощи населению России в 2021 году. Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой. - М.: МНИОИ им. П.А. Герцена - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2022. - илл. - С. 72, 182.

2. Kekelidze М, D'Errico L, Pansini М, Tyndall A, Hohmann J. Colorectal cancer: current imaging methods and future perspectives for the diagnosis, staging and therapeutic response evaluation. World J Gastroenterol. 2013 Dec 14;19(46):8502-14. doi: 10.3748/wjg.v19.146.8502;

3. Rumpold H., Niedersüβ-Beke D., Heiler C. et al. Prediction of mortality in metastatic colorectal cancer in a real-life population: a multicenter explorative analysis. BMC Cancer 20, 1149 (2020). doi: 10.1186/s12885-020-07656-w;

4. Каприн А.Д. Злокачественные новообразования в России в 2021 году (заболеваемость и смертность). Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой. - М.: МНИОИ им. П.А. Герцена - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2022. - илл. - С. 135-136.

5. Федянин М.Ю., Гладков О.А., Гордеев С.С., Карачун A.M., Козлов Н.А., Мамедли З.З. и соавт. Практические рекомендации по лекарственному лечению рака ободочной кишки, ректосигмоидного соединения и прямой кишки. Злокачественные опухоли: Практические рекомендации RUSSCO №3s2, 2022 (том 12). 401-454. doi: 10.18027/2224-5057-2022-12-3s2-401-454;

6. Кит О.И., Геворкян Ю.А., Солдаткина Н.В., Новикова И.А., Водолажский Д.И., Шуликов П.Б. Способ прогнозирования метастазирования при раке ободочной кишки. Патент на изобретение RU 2613142 С, опубл. 15.03.2017. Заявка №2015150450 от 24.11.2015.