Молекулярно-генетические исследования изменили подход к лечению онкологических заболеваний, в том числе опухолей центральной нервной системы (ЦНС). Они помогают выявить ключевые особенности, которые приводят к формированию опухолевых клеток. Благодаря этому специалисты могут наиболее точно установить диагноз и подобрать индивидуальную терапию для конкретного пациента.
В статье расскажем, что такое молекулярно-генетические исследования, какими они бывают, в каких случаях их проводят при опухолях мозга и как результаты помогают подобрать тактику лечения.
Что такое молекулярно-генетические исследования
Молекулярно-генетические исследования — это методы лабораторной диагностики опухолей, которые позволяют обнаруживать нарушения (мутации, перестройки) в генах. Цитогенетические исследования, в свою очередь, направлены на обнаружение аномалий в хромосомах. Хромосомы — структуры клетки, в которых хранится ДНК в комплексе со специальными белками. ДНК — носитель наследственной информации, которая представлена генами (участками ДНК) — «инструкциями» для работы клеток. Нарушения в этих «инструкциях» (генетические аномалии) могут приводить к развитию опухоли.
Генетические аномалии могут быть представлены заменами нуклеотидов — «букв» в последовательности гена (мутациями), выпадением или многократным копированием гена, соединением двух или нескольких генов, которые в нормальных условиях не могут быть объединены. Из-за таких аномалий клетки могут утратить возможность выполнять свою функцию, начать неправильно расти и делиться, что приводит к развитию опухоли. Молекулярное исследование помогает обнаружить эти особенности и понять, что происходит в клетках.
Молекулярно-генетические исследования проводят для диагностики разных заболеваний и состояний. Отдельную роль они играют в онкологии, в том числе в диагностике опухолей центральной нервной системы. Такой вид исследований помогают врачам наиболее точно поставить диагноз, планировать индивидуальную тактику лечения с учетом особенностей клеток опухоли, неразличимых при микроскопии новообразования, оценивать эффективность терапии. Так, для одного типа опухоли может быть достаточно операции, для другого потребуется химиотерапия, для третьего — применение таргетных препаратов, эффективность которых достигается только при условии наличия в клетках опухоли «мишени», активированной в результате мутации.
В некоторых случаях исследование помогает оценить риск других новообразований или понять, связана ли опухоль с наследственной мутацией, которая могла передаться от родителя к ребенку.
Биомаркеры и виды молекулярно-генетических исследований, которые применяются при опухолях мозга
Биомаркеры — это индикаторы процессов, происходящих в организме. В контексте опухолей мозга биомаркеры — это конкретные молекулярные изменения в клетках опухоли: мутации в генах, потери или перестройки участков хромосом, химические модификации ДНК, которые влияют на работу генов, а также изменения в белках.
Чтобы обнаружить такие изменения, специалисты используют разные методы молекулярно-генетических исследований. Они учитывают тип опухоли, возраст пациента, результаты гистологии и иммуногистохимии, а также цель теста.
ПЦР (полимеразная цепная реакция)
ПЦР помогает определить конкретную мутацию или перестройку гена в том случае, если диагностическая гипотеза позволяет сузить молекулярно-диагностический поиск до небольшого перечня известных молекулярно-генетических маркеров. Метод используют, когда нужно быстро подтвердить или исключить определенную генетическую аномалию. Примерами успешного использования метода ПЦР в нейроонкологии могут служить обнаружение мутации BRAF V600E или перестройки KIAA1549::BRAF при глиомах низкой степени злокачественности, или мутации IDH1 R132H при астроцитарных глиомах.
FISH (флуоресцентная гибридизация in situ)
FISH — цитогенетический метод, который позволяет обнаружить крупные изменения в хромосомах: потерю, удвоение или перестройку фрагментов хромосом. При опухолях центральной нервной системы этот метод используют, чтобы определять диагностические или прогностические особенности новообразований. Например, анализ амплификации гена MYC (увеличение числа копий этого гена в ДНК), которая служит фактором прогноза при медуллобластоме, или перестройки гена EWSR1, имеющей важное значение для диагностики саркомы Юинга, в том числе с локализацией в ЦНС.
Высокопроизводительное секвенирование (Next-Generation Sequencing, NGS)
NGS — метод, позволяющий анализировать одновременно большое количество генов. В случае поиска мутаций, небольших участков потери или вставки фрагментов генов, нарушений количества копий генов применяется секвенирование ДНК. Формат исследования может значительно различаться: от анализа таргетной (целевой) панели, состоящей из нескольких десятков или сотен генов, до исследования полного экзома (кодирующей последовательности ДНК) или генома клеток опухоли. Выбор формата секвенирования зависит от диагностической гипотезы, чувствительности исследования и скорости получения результата. Секвенирование экзома и (реже) генома в основном используют для поиска наследственных (герминальных) мутаций, тогда как для поиска соматических мутаций (присутствующих только в клетках опухоли) чаще всего применяется анализ таргетных панелей.
Отдельный вариант NGS — секвенирование РНК. В отличие от ДНК-тестов, он показывает не только наличие мутаций, но и то, какие гены активно работают, а какие «молчат». Также это исследование служит наиболее точным методом выявления перестроек, приводящих к образованию химерных генов (когда два гена соединяются в один аномальный) — например, с участием генов NTRK1, NTRK2, NTRK3, FGFR, BRAF или ROS1. Белки, синтезируемые с химерных генов (онкопротеины), могут быть мишенями для таргетной терапии.
Анализ профиля метилирования опухолевой ДНК
Профилирование метилирования опухолевой ДНК — метод, который позволяет выявить схожесть опухоли с одним из охарактеризованных типов опухолей ЦНС. Это важно для точной диагностики новообразования, когда опухоли могут выглядеть сходно при гистологическом исследовании, но по молекулярным признакам принципиально различаются. От такой диагностики могут зависеть прогноз и план лечения пациента.
Зачем проводить молекулярные исследования
Генетическое исследование для пациентов с опухолью мозга проводится в тех случаях, когда требуется:
-
Установить точный диагноз. Некоторые опухоли могут выглядеть одинаково при гистологическом исследовании (под микроскопом), но имеют разные мутации, от которых зависит течение заболевания, его прогноз и лечение. Например, мутации в генах IDH1 и IDH2, ко-делеция 1p/19q позволяют отличить один тип глиомы от другого — от этого зависят прогноз и тактика терапии больного.
-
Выбрать эффективную терапию. Некоторые биомаркеры показывают, на какие лекарственные препараты опухоль ответит, а на какие — нет. Так, метилирование гена MGMT помогает понять, будет ли эффективна химиотерапия темозоломидом, а мутация BRAF V600E или перестройка гена семейства NTRK — признак чувствительности опухоли к таргетным препаратам. Это лекарства, которые действуют именно на измененные в результате мутации клетки, в меньшей степени влияя на здоровые.
-
Оценить наследственные риски. Генетический анализ неопухолевого материала (например, крови) позволяет установить, есть ли у человека герминальная (наследственная) мутация, связанная с повышенным риском развития злокачественных опухолей. К таким состояниям относятся синдром Ли — Фраумени, нейрофиброматоз и синдром фон Гиппеля — Линдау. При них обнаруживаются мутации в генах, которые в норме подавляют рост опухолей, что приводит к повышенному риску развития опухолей, в том числе головного мозга. Подробнее — в статье о генетических синдромах у детей, связанных с риском возникновения опухолей мозга.
Таким образом, молекулярно-генетические исследования — это не просто «набор анализов», а инструмент, который позволяет подойти к лечению каждого пациента индивидуально, с учетом молекулярных особенностей его опухоли.
Источники:
- Genetic testing for brain tumors frequently asked questions https://braintumor.org/wp-content/uploads/2023/08/NBTS-NCI_Genetic.Testing_1-sheet-fin2.pdf
- Biomarkers https://www.thebraintumourcharity.org/brain-tumour-diagnosis-treatment/how-brain-tumours-are-diagnosed/biomarkers/
- Углеводы в рационе. Кому, зачем и сколько? https://77.rospotrebnadzor.ru/index.php/press-centr/186-press-centr/11217-uglevody-v-ratsione-komu-zachem-i-skolko-11-10-2022
- Two key genetic mutations open new pathway to treating meningioma https://medicine.yale.edu/news/yale-medicine-magazine/article/two-key-genetic-mutations-open-new-pathways-to/
- Молекулярно-генетические исследования https://nenaprasno.ru/wiki/a/molekuliarno-geneticheskie-issledovaniia
Часто задаваемые вопросы: отвечает эксперт
- Нет, не все. Молекулярно-генетические исследования проводятся в тех случаях, когда они позволяют выявить биомаркер, который повлияет на тактику лечения пациента. При этом надо отметить, что перечень таких биомаркеров и опухолей, при которых они определяются, постоянно расширяется.
