Påvisning af genetiske markører for lungekræft

Flertrinsteorien om carcinogenese inkluderer udviklingen af ​​multiple aktiverende genetiske ændringer på grund af eksponering for carcinogener, enten primært eller overlejret på allerede eksisterende mutationer i genomet. Disse ændringer resulterer i aktivering af protoonkogener, mangel på ekspression af tumorsuppressorgener eller kombinationer af ovenstående, hvis sum resulterer i malign transformation. Detaljerede analyser af kromosomale læsioner i bronkogener lungekræft afslører adskillige tilbagevendende abnormiteter, herunder deletioner, duplikationer eller polysomi af kromosom 1, 3, 7 og 20. Især afvigelser i den korte arm af kromosom 3 findes i mange småcellet og ikke-småcellet lungecancer, og polysomi 7 er et hyppigt fund i ikke-småcellet lungecancer. Mange af disse abnormiteter har ingen identificeret betydning, men anvendelsen af ​​nuværende og udviklende teknikker inden for molekylærbiologi har afsløret specifikke genomiske ændringer, der fører til maligne fænotyper i flere tumorer, for eksempel har anvendelsen af ​​polymerasekædereaktionsforstærkningsteknikker afsløret en slående forekomst af mutationer i h- og k-ras protoonkogenerne er blevet opdaget, forbundet med overekspression af vækstfaktorer eller receptorer, for eksempel epidermal vækstfaktorreceptor.

Da alle epitelceller udsættes for lignende miljøforhold, forekommer det sandsynligt, at mange celler gennemgår mutagenese samtidigt. Klinisk er dette hyppigt tydeligt, da 10-20 % af patienter med lungekræft får en anden epitelkræft opstået, enten samtidig eller på et senere tidspunkt i forløbet. Disponeringen for udvikling af anden malignitet påvirker også andre epiteloverflader, for eksempel er der en stærk tendens til, at patienter med kræft i hoved og nakke udvikler en anden malignitet (bronkogen lungekræft) i fordøjelseskanalen. På trods af fald i rygefrekvensen generelt i USA, viser fremskrivninger frem til 2025, at der stadig vil være 100.000 dødsfald årligt som følge af lungekræft og andre rygeassocierede kræftformer. Derfor vil det være til stor fordel for patienter med risiko for at udvikle lungekræft at identificere disse ændringer forud for udviklingen af ​​invasive maligne læsioner. Dette gælder især for patienter, der allerede har udviklet en kræftsygdom, eller hos patienter med en stærk familiehistorie, som kan have erhvervsmæssig (f.eks. asbest) eller sædvanlig (f.eks. cigaretrøg) eksponering for kræftfremkaldende stoffer. Identifikation af kræftformer i det prækliniske stadium er blevet forsøgt tidligere, for eksempel med screening af thorax-røntgen eller sputumcytologier, men disse tilgange har ikke vist sig at være gavnlige, da de nuværende detektionsmetoder ikke er følsomme nok til at identificere tidlige, ikke -fænotypiske ændringer. Forslaget skitseret heri er designet til at afklare dette spørgsmål ved at undersøge bronkialvæv fra patienter med risiko for udvikling af en anden cancer (patienter, der gennemgår primær resektion for helbredelse af bronkogener lungekræft) og vurdere biopsivævet for tilstedeværelsen af ​​kromosomale abnormiteter og mutationer i h- og k-ras protoonkogenerne. Disse ændringer kan være til stede i lange perioder i luftvejsepitelceller før udviklingen af ​​åbenlyse patologiske ændringer, og metoder til at genkende disse ændringer vil være nyttige til at vurdere og følge patienter med risiko for at udvikle malignitet.

Betydningen af ​​lymfeknudestatus ved lungecancer: Hos patienter med ikke-småcellet lungecancer (NSCLC) er tumorstadiet den stærkeste determinant for prognose. Stratificering af patienter i stadier letter individuelle behandlingsbeslutninger baseret på en populations overlevelsesstatistikker. Inden for disse iscenesatte populationer vil undergrupper af patienter med tilsyneladende tidlig sygdom dog stadig lide af kræfttilbagefald. Dette skyldes de nuværende stadiemetoders manglende evne til at påvise et lille antal disseminerede tumorceller (mikrometastaser) hos disse patienter. Revers transcription-PCR (RT-PCR) for cancerrelaterede messenger-RNA'er har vist sig at detektere tilstedeværelsen af ​​mikrometastaser i histologisk negative lymfeknudeprøver, og disse fund korrelerer med dårligt resultat. Desværre er rutinemæssig klinisk anvendelse af denne teknik blevet begrænset af "falske positive" resultater i kontrolvæv og en lav specificitet til at forudsige sygdomstilbagefald. Vi har for nylig vist, at kvantitativ RT-PCR (QRT-PCR) kan skelne mellem sande og falske positive, og at dette resulterer i en forbedret evne til at forudsige tilbagefald. I dette forslag har vi til hensigt at analysere lymfeknuder fra patienter, der gennemgår kirurgisk resektion for NSCLC ved hjælp af kvantitativ RT-PCR. Disse patienter vil derefter blive fulgt i fem år for at bestemme tumorgentagelse. Målet er at bruge QRT-PCR til at forsøge at identificere, hvilke patienter der har størst risiko for at få tilbagefald, og hvem der derfor kan have gavn af mere aggressive behandlinger.

Specifikke mål

1. At opnå og vedligeholde i cellekultur 'normale' bronkiale epitelceller (NBEC'er) og tumorer fra patienter, der gennemgår resektion til behandling af lungekarcinom og mesotheliom.
2. At høste NBEC og lungetumorer til evaluering af genetiske abnormiteter.
3. At udføre molekylær analyse, herunder polymerasekædereaktion (PCR) amplifikation, flowcytometri, immunhistokemi og genanalyse af materiale fra NBEC'er, tumorer, tilstødende og normal lunge og blod til evaluering, såsom mutationer i K-ras og p53 protoonkogener, samt som andre kandidatgener og -veje, såsom dem, der er involveret i epitel-mesenkymal overgang. Derudover vil vi lede efter mutationer og ændringer af ekspression af Fas, Fas-ligand og FADD, tre molekyler, som medierer programmeret celledød og for nylig har vist sig at blive udtrykt på flere tumorceller, herunder lungekræft.
4. At analysere cytokiner til stede i skyllevæske, tumorer og lungevæv.
5. At producere T-cellekulturer fra celler til stede i tumordrænende lymfeknuder og i tumorvæv. At isolere, numerisk udvide såvel som fænotypisk og funktionelt karakterisere humane tumorinfiltrerende lymfocytter (TIL'er) og tumorceller til den potentielle udvikling af fremtidige kliniske celleterapistudier.
6. At analysere intra-pulmonale og mediastinale lymfeknuder for ekspression af tumorrelaterede mRNA'er (såsom carcinoembryonalt antigen (CEA), cytokeratin-19, hepatocytvækstfaktor, gastrin-frigivende peptid (GRP) receptor og neuromedin-B (NMB) receptoren ) som potentielt bevis på mikrometastaser.
7. Til påvisning af metastatisk tumor i knoglemarv udvundet fra kasseret ribbensresektionsmateriale.
8. At analysere biomarkører og cirkulerende tumor-DNA (ctDNA) i biologiske prøver og korrelere med billeddannelsesanalyse og resultater.
9. At udføre genomiske, proteomiske, metabolomiske, mikrobiom og immunologiske forskningsundersøgelser på indsamlede prøver.

Betydning

Flere forskere har allerede fastslået, at kromosomændringer forekommer i et ikke-tilfældigt mønster ved ikke-småcellet lungekræft. Det ser ud til, at disse ændringer korrelerer med specifikke genetiske ændringer, hvilket resulterer i den maligne fænotype. Ydermere understøtter en hel del eksperimentelt bevis flertrinsteorien om carcinogenese, hvorved inkrementelle ændringer i genomet akkumuleres, hvilket resulterer i den maligne fænotype. Det endelige produkt af de akkumulerede ændringer bestemmes af oprindelsescellen og antallet og sværhedsgraden af ​​ændringer, der forekommer. Vi håber at fastslå, at tidlige ændringer (som udtrykt ved karyotypiske ændringer eller ved særlige punktmutationer) kan identificeres, hvilket ville indikere sandsynligheden for, at en bestemt patient udvikler en anden malignitet. Denne information kan derefter anvendes til kliniske situationer, for eksempel for at bestemme hyppigheden af ​​klinisk opfølgning ved røntgen af ​​thorax, screening af bronkoskopi eller sputumcytologi. Desuden kunne den indsamlede information hjælpe med at identificere en eller nogle få genetiske ændringer, der er nødvendige for transformation, som derefter kunne udforskes for yderligere at definere transformationsprocessen.

Tilstedeværelsen af ​​ondartede celler i lymfeknuder er en kritisk parameter i iscenesættelsen af ​​lungekræftpatienter. Vurdering af lymfeknuder udføres i øjeblikket ved histopatologi alene. Langtidsoverlevelsen for lungekræftpatienter, som har sygdom i stadium IB (ingen kendt lymfeknudepåvirkning med en tumor større end 2 cm) er lavere end patienter i stadium IA (ingen kendt lymfeknudepåvirkning med en tumor på mindre end 2 cm) . Ligeledes er overlevelsesraterne for patienter, der vurderes til at være trin II baseret på histologisk positive lymfeknuder på niveau 1, ofte ikke bedre end for patienter på et højere stadium, som har niveau 2-lymfeknudeinvolvering. Disse observationer tyder på, at mikrometastaser ofte er til stede i lymfeknuder, som ikke kan påvises ved histologisk vurdering. Dette forslag vil supplere den histopatologiske undersøgelse af lymfeknuder med metoder, der detekterer okkulte metastatiske celler for at afgøre, om tildeling af patienter til et højere stadie mere præcist afspejler deres sygdomsbyrde. Dette kan påvirke efterfølgende behandling og patientresultater.