Gennemførlighedsundersøgelse tester transkriptionelle reaktioner som en indikator for individualiserede reaktioner på strålingseffekter (RTGene)

Biologiske markører for strålingseksponering spiller en afgørende rolle i triage af mistænkte eksponerede personer efter en strålingsulykke eller hændelse. De kan også estimere individuelle doser, der muliggør vurdering af sene strålingseffekter hos berørte individer. I de senere år har genekspressionsanalysen vist sig at være en følsom biologisk markør for strålingseksponering med potentiale til at blive brugt til virkelig individualiseret dosimetri. Muligheden for, at dette genekspressionsassay kan bruges i et stort scenarie med masseulykker, er blevet foreslået og testet i en nylig indbyrdes sammenligningsøvelse. Klassiske cytogenetiske teknikker, og især guldstandarden dicentrisk assay, har to hovedulemper: (1) mangel på høj gennemstrømning og (2) forsinkelser på flere dage mellem blodprøvetagning og tilgængeligheden af ​​resultater. Selvom der skal gøres mere arbejde for yderligere at vurdere dets egnethed til triage-formål, er det klart, at genekspressionsanalyse i blodprøver kan give værdifuld information, da der er et tidsvindue (dvs. 12-48 timer) efter strålingseksponering, hvor specifikke strålingsresponsive gener har lineære dosisresponser (0-5 Gy). Det meste arbejde til dato har fokuseret på at udvikle følsomme assays til undersøgelse af genekspressionsmodifikationer ved hjælp af den nyeste teknologi, dvs. multipleks kvantitativ, digital polymerasekædereaktion (qPCR) og molekylære tællesystemer.

Hos Public Health England (PHE) tillader nyligt etableret teknologi direkte tælling af nukleinsyremolekyler (DNA, mRNA, miRNA og lncRNA) uden behov for enzymatisk reaktion eller amplifikationstrin, hvilket reducerer tiden til dataindsamling. Systemet tilbyder multiplekseringskapacitet, der kan sammenlignes med mikroarrays, men med større præcision og følsomhed. En anden unik fordel ved denne teknologi er, at der ikke er behov for lange, tidskrævende bioinformatiske analyser, da resultaterne opnås som talt antal hændelser. Denne nye genekspressionsanalyseteknik er blevet vurderet til strålingsbiodosimetriapplikationer med lovende resultater. Endvidere har genekspression vist sig en høj grad af lovende som markør for senvirkninger af stråling, for eksempel normale vævsreaktioner efter helbredende strålebehandling af brystkræft. Kliniske data tyder på, at systemiske inflammatoriske reaktioner spiller en kritisk rolle i progressionen af ​​strålingseffekter: for eksempel repræsenterer neutrofil-til-lymfocyt-forholdet en markør for systemisk inflammation før-behandling og er en uafhængig prognostisk faktor, der er nyttig til individuel risikovurdering i bryster kræftpatienter i strålebehandling. Gener, der er relevante for inflammatoriske reaktioner, er derfor interessante kandidater til yderligere undersøgelse. Linearitet af den transkriptionelle dosis-respons for specifikke strålingsresponsive gener i ex vivo-eksponerede humane blodprøver er for nylig blevet påvist for første gang, og inter-individuel variabilitet i responsen efter eksponering for lave doser og høje doser er for nylig blevet vurderet. Det logiske næste trin for biologisk udvikling af genekspressionsanalysen er at validere disse nye teknikker med humane blodprøver udsat for stråling in vivo.

Brugen af ​​prøver fra patienter, der gennemgår strålebehandling til validering af teknikker, har vundet popularitet i de senere år. Sofistikeret behandlingsplanlægning for klinisk strålebehandling fører til meget nøjagtige individuelle dosisberegninger, der muliggør validering af biologiske skøn over dosis. Rækken af ​​standard strålebehandlingsskemaer valgt til inklusion i denne undersøgelse vil give en bred vifte af doser til vurdering af genekspressionsanalysen alene og i kombination med de andre cytogenetiske assays for at simulere en række potentielle eksponeringsscenarier.

Perifere blodprøver vil blive taget med informeret samtykke fra patienter, der gennemgår standard strålebehandling før og under behandling for bryst-, lunge-, gastrointestinale og genitourinære tumorer. Svar fra paneler med op til 800 kodende og ikke-kodende RNA'er vil blive vurderet i prøverne ved hjælp af nCounter-systemet. Kandidatgener identificeret af PHE, Columbia og/eller i litteraturen som værende specifikke for strålingsresponser vil blive inkluderet sammen med gener, der er relevante for systemiske inflammatoriske responser, for at identificere transkriptionelle responser for en række doser og eksponeringer på inter-individuel basis. Data vil blive analyseret ved hjælp af eksisterende og nye statistiske værktøjer med fokus på tælledatamodellering. Det tilsigtede resultat er identifikation af et strålingsspecifikt panel af gener for at informere individuelle strålingsresponser, og hvis resultaterne er gunstige, forventes en storstilet opfølgning på dette foreslåede pilotprojekt med tiden.