Studie proveditelnosti testující transkripční odezvy jako indikátor individualizovaných reakcí na účinky záření (RTGene)

Biologické markery radiační zátěže hrají zásadní roli při třídění podezřelých exponovaných osob po radiační havárii nebo incidentu. Mohou také odhadnout jednotlivé dávky, které umožňují posouzení pozdních radiačních účinků u postižených jedinců. V posledních letech se ukázalo, že test genové exprese je citlivým biologickým markerem radiační expozice s potenciálem být použit pro skutečně individualizovanou dozimetrii. Možnost použití tohoto testu genové exprese ve scénáři hromadného neštěstí ve velkém měřítku byla navržena a testována v nedávném srovnávacím cvičení. Klasické cytogenetické techniky, a zejména dicentrický test zlatého standardu, mají dvě hlavní nevýhody: (1) nedostatečný výkon a (2) několikadenní zpoždění mezi odběrem krve a dostupností výsledků. Ačkoli je třeba vykonat více práce pro další posouzení vhodnosti pro účely třídění, je jasné, že analýza genové exprese ve vzorcích krve může poskytnout cenné informace, protože existuje časové okno (tj. 12-48 hodin) po ozáření, kde specifické geny reagující na záření mají lineární dávkové odezvy (0-5 Gy). Většina dosavadních prací se soustředila na vývoj citlivých testů pro studium modifikací genové exprese pomocí nejmodernější technologie, tj. multiplexní kvantitativní, digitální polymerázová řetězová reakce (qPCR) a systémy počítání molekul.

Nedávno zavedená technologie ve Public Health England (PHE) umožňuje přímé počítání molekul nukleových kyselin (DNA, mRNA, miRNA a lncRNA) bez nutnosti enzymatických reakcí nebo kroků amplifikace, čímž se zkracuje čas pro sběr dat. Systém nabízí multiplexní kapacitu srovnatelnou s microarrays, ale s větší přesností a citlivostí. Další jedinečnou výhodou této technologie je, že není potřeba dlouhých a časově náročných bioinformatických analýz, protože výsledky jsou získávány jako počítaný počet událostí. Tato nová technika analýzy genové exprese byla hodnocena pro aplikace radiační biodozimetrie se slibnými výsledky. Kromě toho genová exprese prokázala vysoký stupeň příslibu jako marker pozdních účinků záření, například normálních tkáňových reakcí po kurativní radioterapii rakoviny prsu. Klinické údaje naznačují, že systémové zánětlivé reakce hrají kritickou roli v progresi radiačních účinků: například poměr neutrofilů k lymfocytům představuje marker systémového zánětu před léčbou a je nezávislým prognostickým faktorem užitečným pro individuální hodnocení rizika u prsu. pacienti s rakovinou podstupující radioterapii. Geny relevantní pro zánětlivé reakce jsou tedy zajímavými kandidáty pro další zkoumání. Nedávno byla poprvé prokázána linearita transkripční dávka-odpověď pro specifické geny reagující na záření v ex vivo exponovaných vzorcích lidské krve a nově byla hodnocena interindividuální variabilita v odpovědi po expozici nízkými a vysokými dávkami. Další logickou fází biologického vývoje testu genové exprese je ověření těchto nových technik se vzorky lidské krve vystavenými radiaci in vivo.

Použití vzorků od pacientů podstupujících radioterapii pro validaci technik získává v posledních letech na popularitě. Sofistikované plánování léčby pro klinickou radioterapii vede k velmi přesným výpočtům individuálních dávek, které umožňují validaci biologických odhadů dávky. Rozsah standardních radioterapeutických schémat zvolených pro zahrnutí do této studie poskytne široký rozsah dávek pro hodnocení samotného testu genové exprese a v kombinaci s jinými cytogenetickými testy, aby se simulovala řada potenciálních expozičních scénářů.

Vzorky periferní krve budou odebrány s informovaným souhlasem pacientům podstupujícím standardní radioterapii před a během léčby nádorů prsu, plic, gastrointestinálního traktu a urogenitálního traktu. Odpovědi z panelů až 800 kódujících a nekódujících RNA budou ve vzorcích hodnoceny pomocí systému nCounter. Kandidátní geny identifikované PHE, Columbia a/nebo v literatuře jako specifické pro radiační reakce budou zahrnuty spolu s geny relevantními pro systémové zánětlivé reakce, aby se identifikovaly transkripční reakce pro řadu dávek a expozic na interindividuálním základě. Data budou analyzována pomocí stávajících i nových statistických nástrojů zaměřených na modelování početních dat. Zamýšleným výsledkem je identifikace radiačně specifického panelu genů, který bude informovat o individuálních radiačních reakcích, a pokud budou výsledky příznivé, očekává se v příhodnou dobu rozsáhlé pokračování tohoto navrhovaného pilotního projektu.