Профиль метилирования ДНК в нейроонкологии

Исследование профиля метилирования ДНК в последние годы стал “золотым стандартом” диагностики многих опухолей головного и спинного мозга.

Что это за метод исследований? Почему он так широко стал применяться в нейроонкологии? В каких случаях его назначают? На эти и другие вопросы отвечаем в статье. 

Что такое анализ профиля метилирования ДНК и зачем его используют

Постановка диагноза — первый важный шаг, с которого начинается выбор тактики лечения онкологического заболевания. Обычно ткань опухоли изучают и определяют ее тип под микроскопом (гистологическое исследование). Однако в последние годы специалисты все чаще используют в диагностике молекулярно-генетические исследования. Они помогают изучить опухоль на уровне генов, белков и других молекулярных признаков.

Такие исследования меняют подход к лечению онкологических заболеваний. Результаты помогают подробнее изучить особенности и характеристики новообразования, точнее поставить диагноз, оценить прогноз и подобрать лечение под конкретного пациента.

Один из основных методов молекулярной диагностики опухолей центральной нервной системы (ЦНС) — изучение паттернов химических модификаций ДНК – метильных групп, присоединенных к остаткам азотистого основания цитозина в ДНК опухолевых клеток, или анализ профиля метилирования ДНК. Он не ищет одну отдельную мутацию в гене, а считывает «рисунок» химических меток в ДНК. У разных опухолей этот рисунок отличается. Поэтому по нему можно уточнить тип опухоли, даже если по гистологическому исследованию картина неоднозначная.

Метильные метки не меняют сам ген, а регулируют его активность. Это можно сравнить с регулятором громкости: гены могут работать тише или громче. Например, если подавляется активность гена, который обычно ограничивает деление клеток, они могут начать бесконтрольно расти и распространяться, образуя опухоль. 

Как метилирование ДНК работает в организме

Все клетки в организме имеют одинаковый геном – несут одну и ту же ДНК. И все же, клетки различных органов и тканей — таких как сердце, мозг, мышцы — значительно отличаются друг от друга. Это объясняется «регуляторными схемами» — в частности, паттернами метилирования ДНК, которые включают и выключают разные гены. Такие паттерны можно сравнить с «отпечатками пальцев» для клеток: по ним можно определить, к какой ткани принадлежит клетка.

Точно так же анализ паттернов метилирования ДНК опухолевых клеток помогает определить их происхождение и другие важные характеристики. Например, выявить конкретные изменения в активности генов, стимулирующих рост опухоли. В том числе благодаря такому анализу удалось расширить классификацию опухолей центральной нервной системы: сегодня выделяют более 150 клинически и молекулярно различных типов.  

В каких случаях применяют анализ метилирования ДНК

• после проведения МРТ, гистологического, иммуногистохимического исследования опухоли, стандартного набора молекулярно-генетических тестов диагноз остается неоднозначным;
  
• опухоль редкая или похожа сразу на несколько типов;
  
• в опухоли отсутствует специфический молекулярный маркер, который способен однозначно охарактеризовать заболевание;
  
• материала после операции или биопсии мало, и провести все стандартные тесты сложно;
  
• опухоль ведет себя нетипично: растет быстрее, чем ожидали врачи;
  
• нужно уточнить прогноз и скорректировать тактику лечения.
  

Метилирование ДНК может применяться как у детей, так и взрослых, однако он не требуется для всех пациентов с нейроонкологическим заболеванием. Если диагноз понятен по стандартным исследованиям и тактика лечения не вызывает вопросов, анализ могут не проводить.

Какие есть ограничения у анализа

Среди ограничений исследования метилирования ДНК можно выделить:

• Зависимость от образца ткани.

В некоторых случаях образец ткани может содержать недостаточное количество опухолевых клеток для анализа и результаты могут быть неоднозначными. Также этот метод исследования требователен к качеству и количеству ДНК, выделенной из ткани опухоли.

•  Метод способен определять только сходство анализируемого образца с образцами известных метиляционных классов. 

В основе анализа данных профиля метилирования опухолевой ДНК лежит расчет степени «похожести» анализируемого образца на образцы с известным эпигенетическим классом, которые были использованы для построения классификаторов. В том случае, есть специфический тип опухоли отсутствует в классификаторе (например, в силу своей редкости), профилирование метилирования ДНК такого образца не даст результат. 

• Доступность для пациента.

Метилирование ДНК — сложное и дорогое исследование, поэтому его используют не во всех клиниках. Оно доступно в крупных национальных онкологических центрах с онкологическими отделениями и лабораториями, где есть опыт работы с опухолями ЦНС. По ОМС можно пройти некоторые виды молекулярно-генетических исследований, если его назначает врач по медицинским показаниям и такая диагностика доступна в регионе или федеральном центре. Но анализ профиля метилирования ДНК пока не входит в стандартную практику и не может быть выполнен в рамках ОМС. Поэтому пациенту стоит уточнить у лечащего врача необходимость и способ организации проведения этого  исследования в федеральных центрах.

Источники:

• Diagnosing Central Nervous System Tumors More Precisely with Methylation Marks https://www.cancer.gov/rare-brain-spine-tumor/blog/2022/methylation-marks
  
• Лабораторная диагностика опухолей ЦНС https://nenaprasno.ru/wiki/a/laboratornaia-diagnostika-opukholei-tsns
• Первая и ключевая публикация о применении профилирования опухолевой ДНК для диагностики в нейроонкологии https://www.nature.com/articles/nature26000