Жидкая биопсия опухоли: за пределами классической гистологии

Циркулирующие опухолевые клетки

О наличии ЦОК при раке впервые сообщил T. R. Ashworth еще в 1869 г. (Aust. Med. J. 14, 146–149, 1869). Многочисленные попытки изучить эту фракцию опухолевых клеток долгое время были безуспешными из-за отсутствия соответствующих технологий их обнаружения в крови.

На протяжении двух последних десятилетий разработаны новые методики, которые позволили с высокой точностью, чувствительностью и специфичностью идентифицировать раковые клетки в системном кровотоке. Это существенно расширило наши знания о ранних и поздних стадиях канцерогенеза, а также позволило рассматривать ЦОК в качестве чувствительных прогностических, предиктивных и фармакодинамических онкомаркеров.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

Причиной, которая заставляет раковые клетки мигрировать (метастазировать), является их внутриопухолевая конкуренция.

Раковые клетки развиваются в сложных условиях иммунного контроля, гипоксии и ацидоза. Во время дефицита ресурсов и постоянного давления внешней среды опухоль использует стратегию эволюционного компромисса — увеличивает скорость деления клеток, но производит при этом многочисленное и дефектное потомство, неспособное к конкуренции.

Недифференцированная раковая клетка в условиях быстрой «r»-стратегии способна только «повторять, повторять, повторять». Для выживания клеток включаются соответствующие механизмы: отмена точек check-point в клеточном цикле, укорочение фазы G1, подавление репарации ДНК, метаболическое перепрограммирование (анаэробный гликолиз и ускоренная пролиферация даже в условиях ацидоза). Все это приводит к еще большему истощению ресурсов, поиску нового микроокружения и миграции.

Процесс метастазирования начинается с потери клетками эпителиальных и приобретения мезенхимальных антигенов (эпителиально-мезенхимальный переход), снижения адгезивных свойств, разрушения базальной мембраны и интравазации.

Эпителиальные клетки в кровотоке имеют короткую выживаемость — большинство из них погибают в течение нескольких минут, попадая в «капиллярную ловушку» и превращаясь в апоптотические тельца. Этому способствуют гемодинамический стресс и взаимодействие с клетками иммунной системы. Апоптотические тельца не могут реализоваться в виде гематогенных метастазов, но зато они являются источником циркулирующих опухолевых ДНК и РНК — важных участников метастатической прогрессии. Этот феномен описан ниже.

Жидкая биопсия опухоли: за пределами классической гистологии

Выжившие немногочисленные ЦОК экспрессируют факторы, ингибирующие апоптоз и аноикоз (одна из форм апоптоза, когда смерть клетки наступает при нарушении адгезии и взаимоотношений с матриксом). Эти клетки изменяют свои гемодинамические и метаболические свойства и могут обнаруживаться в кровотоке как в виде единичных клеток, так и в виде циркулирующих опухолевых микроэмболов. Выжившие циркулирующие клетки обладают высоким метастатическим потенциалом.

Трафик ЦОК разнонаправленный. Эти клетки вначале попадают в преметастатическую нишу костного мозга, а затем, обогащенные цитокинами и факторами роста, мигрируют в периферическую нишу висцеральных органов, реализуясь со временем в гематогенные метастазы, или возвращаются в микроциркуляторное русло первичной опухоли, способствуя ее росту.

Методы идентификации ЦОК в крови

Сложности идентификации ЦОК состоят в том, что 1 опухолевая клетка окружена примерно 10 млн лейкоцитов и 5 млрд эритроцитов.

Для обогащения и детекции ЦОК используют их физические отличия от клеток крови (размер, плотность, электрический заряд) или же биологические особенности (экспрессию определенных мембранных рецепторов или цитозольных белков).

Поскольку опухолевые эпителиальные клетки имеют значительно больший размер, чем лейкоциты и эритроциты, они могут быть обнаружены с помощью микрофильтрации (используются полиуретановые фильтры с диаметром пор менее 30 мкм). Технология их выявления (которая используется также на кафедре онкологии ДЗ «ЗМАПО МОЗ Украины») включает такие этапы, как цитаферез с высоким коэффициентом центрифугирования, седиментацию, дезагрегацию клеток и лизис эритроцитов.

Для обнаружения ЦОК в периферической крови на основании их биологических характеристик чаще других используют маркер эпителиальной адгезии (EpCAM), для чего применяют различные коммерческие и экспериментальные технологии: CellSearch, MagSweeper, GILUPI cell collector, CTC chip, Herringbone chip, AdnaTest, IsoFlux.

Клиническое значение ЦОК

ЦОК могут быть использованы в качестве прогностических и предиктивных биомаркеров, а также с целью скрининга, выявления минимальной остаточной опухолевой болезни и для мониторинга заболевания.

Управление по контролю за качеством продуктов питания и лекарственных средств США (FDA), Министерство здравоохранения и социальных служб США рекомендуют использовать подсчет количества ЦОК в качестве прогностического маркера при раке грудной железы (РГЖ), раке предстательной железы (РПЖ) и колоректальном раке (КРР).

В процессе проведения химиотерапии или таргетной терапии в качестве фармакодинамических маркеров целесообразно использовать всю фракцию ЦОК или некоторые субпопуляции с определенными молекулярными характеристиками (экспрессию HER2, EGFR1, IGFR). Снижение фракции ЦОК может свидетельствовать об эффективности противоопухолевого лечения, повышение фракции ЦОК во время химиотерапии — о безуспешности этой линии и необходимости использовать другие препараты. Повышение количества ЦОК в процессе лечения ассоциируется с более короткой выживаемостью у больных РГЖ, РПЖ и КРР.

Анализ количества ЦОК позволяет идентифицировать тех пациентов, которые наиболее выиграют от проведения адъювантной терапии.

Получены обнадеживающие результаты об использовании молекулярного профилирования ЦОК в качестве предиктивных маркеров для персонифицированной терапии.

Примерами такого подхода являются изучение в ЦОК активирующих мутаций EGFR при немелкоклеточном раке легкого для терапии некоторыми ингибиторами тирозинкиназы или изучение в ЦОК мутаций EML4-ALK, при которых отмечается выраженный эффект от терапии ALK-ингибиторов.

Известно, что экспрессия HER2 при РГЖ в клетках первичной опухоли и метастазах может отличаться в 30–40 % случаев. Принято считать, что наличие экспрессии HER2 в ЦОК является основанием для проведения анти-Erb-терапии, даже в случаях HER2-негативной первичной опухоли.

Считается также оправданным проведение персонифицированной терапии, ориентированной на определение экспрессии рецепторов андрогенов в ЦОК при РПЖ.

Прогноз и риск рецидива

У больных с резектабельными опухолями после потенциально радикального лечения с помощью молекулярного анализа циркулирующей ДНК можно с высокой вероятностью диагностировать минимальную остаточную опухолевую болезнь, выявить опухоль покоя и предсказать риск рецидива.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Наличие опухоли покоя является характерной чертой большинства видов рака. Эти спящие клетки (непролиферирующие микрометастазы) невозможно обнаружить стандартными методами радиологической визуализации. Присутствие в крови циркулирующей опухолевой ДНК указывает (при отсутствии видимых маркерных очагов) на наличие невидимых раковых клеток.

Жидкая биопсия опухоли: за пределами классической гистологии

Установлено, что после условно радикальной резекции специфические генетические аберрации в виде циркулирующей опухолевой ДНК сохраняются в крови до 12 лет. Если учесть, что период выведения ДНК из кровотока составляет в среднем 30 мин, можно сделать вывод, что наличие ДНК в крови отражает факт наличия минимальной остаточной опухолевой болезни в виде дремлющих микрометастазов в периферической нише.

Именно во время некроза, апоптоза и секреции дремлющих опухолевых клеток их ДНК попадает в кровоток. Следует отметить, что сегодня нет ни одного клинического и радиологического метода, кроме определения циркулирующей ДНК, позволяющего подтвердить факт наличия опухоли истинного покоя — непролиферирующих микрометастазов в периферической нише.

По имеющимся данным, послеоперационный мониторинг опухольспецифических аберраций (АРС, ТР53, KRAS) в плазме больных с КРР позволяет прогнозировать рецидив заболевания в 100 % случаев. Эти генетические события наблюдаются у всех больных с остаточной опухолью.

При поздних стадиях и неоперабельном раке проведение количественной оценки уровня нескольких опухольассоциированных генетических мутаций, присутствующих в циркулирующей ДНК, является более чувствительным прогностическим маркером, чем определение отдельных специфических генетических аберраций в тканях опухоли.

Оценка генетического ландшафта опухоли

В отличие от биопсии тканей, жидкая биопсия опухоли позволяет представить всю панораму молекулярных событий и генетических мутаций, полученную из всех участков опухоли (первичная локализация, метастазы, ЦОК, опухоль покоя), а не из ее отдельного участка.

Кроме того, проведение повторных жидких биопсий, не представляя клинической проблемы, позволяет оценивать клональную эволюцию опухоли под давлением таргетной терапии.

Примером такого подхода является анализ генетической дивергенции у пациентов с BRAF V600E мутантной меланомой в процессе терапии вемурафенибом. Многократными периодическими исследованиями мутаций в циркулирующей опухолевой ДНК во время прогрессии были обнаружены несколько механизмов приобретенной резистентности: гиперэкспрессия MAP3K8, активация пути МАРК, усиление активности PDGFRβ, появление BRAF truncated, амплификация или мутация NRAS Q61K.

Скрининг панели соматических мутаций в циркулирующей опухолевой ДНК дает возможность идентифицировать редкие мутации (например, мутации в KIT при РГЖ, которые происходят в 1 % случаев, позволяют проводить эффективное, хотя и нестандартное лечение таких больных).

Заключение

Оценка прогноза заболевания у онкологического пациента основана на клиническом стадировании, а также на гистологической и молекулярной характеристиках первичной опухоли. При развитии резистентности к терапии каждому пациенту показано выполнение повторной биопсии с молекулярным профилированием тканей новых опухолевых очагов.

Проведение повторных инвазивных биопсий висцеральных метастазов не всегда выполнимо в клинических условиях из-за риска для пациентов. К тому же молекулярный анализ тканей из одного участка опухоли не отражает всей ее генетической гетерогенности.

Процесс метастазирования проявляется выделением в кровь большого количества ЦОК и бесклеточных опухолевых компонентов (ДНК, мРНК, экзосом, нуклеосом, белков и метаболитов), которые сегодня расцениваются как высокочувствительные ранние диагностические, прогностические, предиктивные и фармакодинамические онкомаркеры.

Доступность биологического материала, широкие возможности современных методов молекулярной визуализации позволяют рассматривать жидкую биопсию опухоли (обнаружение и фенотипирование ЦОК, а также выявление мутаций в циркулирующей ДНК) в качестве обязательного рутинного теста клинической онкологии.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Перспективным является поиск новых белковых сывороточных онкомаркеров и циркулирующих метаболитов опухолевых клеток.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
onivnas.ru