Estudio de viabilidad que prueba las respuestas transcripcionales como indicador de respuestas individualizadas a los efectos de la radiación (RTGene)

Los marcadores biológicos de exposición a la radiación desempeñan un papel fundamental en la clasificación de las personas que se sospecha que han estado expuestas después de un accidente o incidente de radiación. También pueden estimar las dosis individuales que permiten evaluar los efectos tardíos de la radiación en las personas afectadas. En los últimos años, se ha demostrado que el ensayo de expresión génica es un marcador biológico sensible de la exposición a la radiación con el potencial de ser utilizado para una dosimetría realmente individualizada. La posibilidad de que este ensayo de expresión génica se utilice en un escenario de víctimas en masa a gran escala se ha propuesto y probado en un ejercicio de intercomparación reciente. Las técnicas citogenéticas clásicas, y en particular el ensayo dicéntrico estándar de oro, tienen dos desventajas principales: (1) falta de alto rendimiento y (2) demoras de varios días entre el muestreo de sangre y la disponibilidad de los resultados. Aunque se necesita más trabajo para evaluar más a fondo su idoneidad para fines de triaje, está claro que el análisis de expresión génica en muestras de sangre puede proporcionar información valiosa, ya que hay una ventana de tiempo (es decir, 12 a 48 horas) después de la exposición a la radiación, donde los genes sensibles a la radiación específicos tienen respuestas de dosis lineales (0 a 5 Gy). La mayor parte del trabajo hasta la fecha se ha centrado en el desarrollo de ensayos sensibles para estudiar las modificaciones de la expresión génica utilizando tecnología de punta, es decir, reacción en cadena de la polimerasa digital cuantitativa multiplex (qPCR) y sistemas de conteo molecular.

En Public Health England (PHE), la tecnología establecida recientemente permite el recuento directo de moléculas de ácido nucleico (ADN, ARNm, miARN y lncARN) sin la necesidad de una reacción enzimática o pasos de amplificación, lo que reduce el tiempo de recopilación de datos. El sistema ofrece una capacidad de multiplexación comparable a los microarrays pero con mayor precisión y sensibilidad. Otra ventaja única de esta tecnología es que no hay necesidad de análisis bioinformáticos largos y lentos, ya que los resultados se obtienen como un número de eventos contados. Esta nueva técnica de análisis de expresión génica ha sido evaluada para aplicaciones de biodosimetría de radiación con resultados prometedores. Además, la expresión génica se ha mostrado muy prometedora como marcador de los efectos tardíos de la radiación, por ejemplo, las reacciones de los tejidos normales después de la radioterapia curativa para el cáncer de mama. Los datos clínicos sugieren que las respuestas inflamatorias sistémicas desempeñan un papel fundamental en la progresión de los efectos de la radiación: por ejemplo, la proporción de neutrófilos a linfocitos representa un marcador de la inflamación sistémica previa al tratamiento y es un factor de pronóstico independiente útil para la evaluación del riesgo individual en cáncer de mama. pacientes con cáncer sometidos a radioterapia. Los genes relevantes para las respuestas inflamatorias son, por tanto, candidatos interesantes para futuras investigaciones. Recientemente se ha demostrado por primera vez la linealidad de la respuesta a la dosis transcripcional para genes sensibles a la radiación específicos en muestras de sangre humana expuestas ex vivo, y se ha evaluado recientemente la variabilidad interindividual en la respuesta después de exposiciones a dosis bajas y altas. La siguiente etapa lógica para el desarrollo biológico del ensayo de expresión génica es validar estas nuevas técnicas con muestras de sangre humana expuestas a radiación in vivo.

El uso de muestras de pacientes sometidos a radioterapia para la validación de técnicas ha ido ganando popularidad en los últimos años. La planificación sofisticada del tratamiento para la radioterapia clínica conduce a cálculos de dosis individuales muy precisos que permiten la validación de las estimaciones biológicas de la dosis. La gama de programas de radioterapia estándar elegidos para su inclusión en este estudio proporcionará una amplia gama de dosis para la evaluación del ensayo de expresión génica solo y en combinación con otros ensayos citogenéticos, para simular una variedad de posibles escenarios de exposición.

Se tomarán muestras de sangre periférica con consentimiento informado de pacientes sometidos a radioterapia estándar antes y durante el tratamiento de tumores de mama, pulmón, gastrointestinales y genitourinarios. Las respuestas de paneles de hasta 800 ARN codificantes y no codificantes se evaluarán en las muestras utilizando el sistema nCounter. Se incluirán los genes candidatos identificados por PHE, Columbia y/o en la literatura como específicos de las respuestas a la radiación, junto con genes relevantes para las respuestas inflamatorias sistémicas, para identificar las respuestas transcripcionales para un rango de dosis y exposiciones sobre una base interindividual. Los datos se analizarán utilizando herramientas estadísticas nuevas y existentes centradas en el modelado de datos de conteo. El resultado previsto es la identificación de un panel de genes específicos de radiación para informar las respuestas de radiación individuales y, si los resultados son favorables, se espera un seguimiento a gran escala de este piloto propuesto a su debido tiempo.