Keuhkosyövän geneettisten merkkiaineiden havaitseminen

Karsinogeneesin monivaiheinen teoria sisältää useiden aktivoivien geneettisten muutosten kehittymisen, jotka johtuvat altistumisesta karsinogeeneille, joko ensisijaisesti tai päällekkäin genomin olemassa olevien mutaatioiden kanssa. Nämä muutokset johtavat protoonkogeenien aktivoitumiseen, kasvainsuppressorigeenien ilmentymisen puutteeseen tai edellä mainittujen yhdistelmiin, joiden summa johtaa pahanlaatuiseen transformaatioon. Bronogeenisen keuhkosyövän kromosomivaurioiden yksityiskohtaiset analyysit paljastavat useita toistuvia poikkeavuuksia, mukaan lukien kromosomien 1, 3, 7 ja 20 deleetiot, päällekkäisyydet tai polysomiat. Erityisesti kromosomin 3 lyhyen haaran poikkeavuuksia löytyy monista pienisoluisista ja ei-pienisoluisista keuhkosyövistä, ja polysomia 7 on yleinen löydös ei-pienisoluisissa keuhkosyövissä. Monilla näistä poikkeavuuksista ei ole tunnistettua merkitystä, mutta nykyisten ja kehittyvien molekyylibiologian tekniikoiden soveltaminen on paljastanut spesifisiä genomimuutoksia, jotka johtavat pahanlaatuisiin fenotyyppeihin useissa kasvaimissa, esimerkiksi polymeraasiketjureaktion monistustekniikoiden soveltaminen on paljastanut silmiinpistävän h- ja k-ras-protoonkogeeneissä on havaittu mutaatioita, jotka liittyvät kasvutekijöiden tai reseptorien, esimerkiksi epidermaalisen kasvutekijäreseptorin, yli-ilmentymiseen.

Koska kaikki epiteelisolut ovat alttiina samanlaisille ympäristöolosuhteille, näyttää todennäköiseltä, että monet solut käyvät läpi mutageneesin samanaikaisesti. Kliinisesti tämä on usein ilmeistä, koska 10-20 %:lla keuhkosyöpäpotilaista ilmenee toinen epiteelisyöpä, joko samanaikaisesti tai jossain myöhemmässä vaiheessa. Alttius toisten pahanlaatuisten kasvainten kehittymiseen vaikuttaa myös muihin epiteelin pintoihin, esimerkiksi pään ja kaulan syöpää sairastavilla potilailla on vahva taipumus kehittää toinen pahanlaatuinen syöpä (bronkogeeninen keuhkosyöpä) suolistokanavaan. Huolimatta tupakoinnin yleisestä laskusta Yhdysvalloissa, ennusteet vuoteen 2025 mennessä osoittavat, että keuhkosyöpään ja muihin tupakointiin liittyviin syöpiin kuolee vuosittain 100 000 ihmistä. Siksi olisi suurta hyötyä potilaille, joilla on riski saada keuhkosyöpä, tunnistaa nämä muutokset ennen invasiivisten pahanlaatuisten leesioiden kehittymistä. Tämä pätee erityisesti potilaisiin, joille on jo kehittynyt syöpä, tai potilaita, joilla on vahva sukuhistoria ja jotka saattavat olla ammatillisesti (esim. asbesti) tai tavanomaisesti (esim. tupakansavu) altistuneet syöpää aiheuttaville aineille. Syöpien tunnistamista esikliinisessä vaiheessa on yritetty aiemmin, esimerkiksi seulonnalla rintakehän röntgenkuvia tai ysköksen sytologioita, mutta nämä lähestymistavat eivät ole osoittautuneet hyödyllisiksi, koska nykyiset havaitsemismenetelmät eivät ole tarpeeksi herkkiä tunnistamaan varhaisia, ei -fenotyyppiset muutokset. Tässä esitetty ehdotus on suunniteltu selventämään tätä kysymystä tutkimalla keuhkoputkikudosta potilailta, joilla on riski sairastua toiseen syöpään (potilaat, joille tehdään primaarinen resektio bronkogeenisen keuhkosyövän parantamiseksi) ja arvioimalla biopsiakudoksesta kromosomipoikkeavuuksien ja mutaatioiden esiintyminen h- ja k-ras protoonkogeenit. Nämä muutokset voivat esiintyä pitkiä aikoja hengitysteiden epiteelisoluissa ennen ilmeisten patologisten muutosten kehittymistä, ja menetelmät näiden muutosten tunnistamiseksi olisivat hyödyllisiä arvioitaessa ja seurattaessa potilaita, joilla on riski sairastua pahanlaatuisuuteen.

Imusolmuketilan merkitys keuhkosyövässä: Potilailla, joilla on ei-pienisoluinen keuhkosyöpä (NSCLC), kasvainvaihe on vahvin ennusteen määrääjä. Potilaiden jakaminen vaiheisiin helpottaa yksilöllisiä hoitopäätöksiä väestön eloonjäämistilastoihin perustuen. Näissä vaiheittaisissa populaatioissa osa potilaista, joilla on ilmeinen varhainen sairaus, kärsii kuitenkin syövän uusiutumisesta. Tämä johtuu siitä, että nykyiset vaiheistusmenetelmät eivät pysty havaitsemaan pieniä määriä leviäviä kasvainsoluja (mikrometastaasseja) näillä potilailla. Käänteistranskriptio-PCR (RT-PCR) syöpään liittyville lähetti-RNA:ille on osoitettu havaitsevan mikrometastaasien esiintymisen histologisesti negatiivisissa imusolmukenäytteissä, ja nämä havainnot korreloivat huonon tuloksen kanssa. Valitettavasti tämän tekniikan rutiininomaista kliinistä käyttöä ovat rajoittaneet "väärät positiiviset" tulokset kontrollikudoksissa ja alhainen spesifisyys ennustaa sairauden uusiutumista. Olemme äskettäin osoittaneet, että kvantitatiivinen RT-PCR (QRT-PCR) voi erottaa todelliset ja väärät positiiviset, ja että tämä parantaa kykyä ennustaa toistumista. Tässä ehdotuksessa aiomme analysoida imusolmukkeita potilailta, joille tehdään kirurginen resektio NSCLC:n vuoksi kvantitatiivisella RT-PCR:llä. Näitä potilaita seurataan sitten viiden vuoden ajan kasvaimen uusiutumisen määrittämiseksi. Tavoitteena on QRT-PCR:n avulla yrittää tunnistaa, millä potilailla on suurin riski taudin uusiutumiseen ja ketkä voivat siten hyötyä aggressiivisemmista hoidoista.

Erityiset tavoitteet

1. Saadakseen ja ylläpitää soluviljelmässä "normaaleja" keuhkoputken epiteelisoluja (NBEC) ja kasvaimia potilailta, joille tehdään resektio keuhkosyövän ja mesoteliooman hoitoa varten.
2. NBEC- ja keuhkokasvainten kerääminen geneettisten poikkeavuuksien arvioimiseksi.
3. Suorittaa molekyylianalyysi, mukaan lukien polymeraasiketjureaktion (PCR) monistaminen, virtaussytometria, immunohistokemia ja geenianalyysi NBEC-soluista, kasvaimista, viereisistä ja normaaleista keuhkoista ja verestä arvioitavaksi, kuten mutaatiot K-ras- ja p53-protoonkogeeneissä sekä kuten muutkin ehdokasgeenit ja -reitit, kuten ne, jotka osallistuvat epiteeli-mesenkymaaliseen siirtymiseen. Lisäksi etsimme mutaatioita ja muutoksia Fas-, Fas-ligandin ja FADD:n ilmentymisessä, kolme molekyyliä, jotka välittävät ohjelmoitua solukuolemaa ja joiden on äskettäin osoitettu ilmentyvän useissa kasvainsoluissa, mukaan lukien keuhkosyöpä.
4. Huuhtelunesteessä, kasvaimissa ja keuhkokudoksissa olevien sytokiinien analysointi.
5. Tuottaa T-soluviljelmiä kasvaimia tyhjentävissä imusolmukkeissa ja kasvainkudoksessa olevista soluista. Ihmisen kasvaimeen infiltroivien lymfosyyttien (TIL:t) ja kasvainsolujen eristämiseksi, numeerisesti laajentamiseksi sekä fenotyyppiseksi ja toiminnalliseksi karakterisoimiseksi tulevaisuuden soluterapian kliinisten tutkimusten mahdollista kehitystä varten.
6. Keuhkojensisäisten ja välikarsinaisten imusolmukkeiden analysointi kasvaimeen liittyvien mRNA:iden (kuten karsinoembryonaalinen antigeeni (CEA), sytokeratiini-19, hepatosyyttien kasvutekijä, gastriinia vapauttava peptidi (GRP) -reseptori ja neuromediini-B (NMB) -reseptori. ) mahdollisena todisteena mikrometastaasien esiintymisestä.
7. Metastaattisen kasvaimen havaitsemiseksi luuytimessä, joka on uutettu pois heitetyistä kylkiluiden resektiomateriaalista.
8. Analysoida biomarkkereita ja kiertävää kasvain-DNA:ta (ctDNA) biologisissa näytteissä ja korreloida kuvantamisanalyysin ja tulosten kanssa.
9. Suorittaa genomi-, proteomi-, metabolomi-, mikrobiomi- ja immunologisia tutkimuksia kerätyillä näytteillä.

Merkitys

Useat tutkijat ovat jo todenneet, että kromosomimuutoksia esiintyy ei-satunnaisesti ei-pienisoluisessa keuhkosyövässä. Näyttää siltä, ​​että nämä muutokset korreloivat tiettyjen geneettisten muutosten kanssa, mikä johtaa pahanlaatuiseen fenotyyppiin. Lisäksi monet kokeelliset todisteet tukevat karsinogeneesin monivaiheista teoriaa, jolloin genomin lisääntyvät muutokset kerääntyvät, mikä johtaa pahanlaatuiseen fenotyyppiin. Akkumuloituneiden muutosten lopputuote määräytyy alkuperäsolun sekä tapahtuvien muutosten lukumäärän ja vakavuuden mukaan. Toivomme voivamme osoittaa, että varhaiset muutokset (jotka ilmaistaan ​​karyotyyppisillä muutoksilla tai tietyillä pistemutaatioilla) voidaan tunnistaa, jotka osoittaisivat todennäköisyyden, että tietylle potilaalle kehittyy uusi pahanlaatuinen kasvain. Näitä tietoja voitaisiin sitten soveltaa kliinisiin tilanteisiin, esimerkiksi kliinisen seurannan tiheyden määrittämiseen rintakehän röntgenkuvauksella, seulontabronkoskopialla tai ysköksen sytologialla. Lisäksi kerätyt tiedot voivat auttaa tunnistamaan yhden tai muutaman transformaation kannalta välttämättömän geneettisen muutoksen, jota voitaisiin sitten tutkia transformaatioprosessin määrittelemiseksi tarkemmin.

Pahanlaatuisten solujen esiintyminen imusolmukkeissa on kriittinen parametri keuhkosyöpäpotilaiden vaiheittamisessa. Imusolmukkeiden arviointi tehdään tällä hetkellä yksinomaan histopatologialla. Niiden keuhkosyöpäpotilaiden pitkäaikainen eloonjääminen, joilla on vaiheen IB sairaus (ei tunnettua imusolmukkeiden aiheuttamaa kasvainta, joka on suurempi kuin 2 cm), on alhaisempi kuin potilailla, joilla on vaihe IA (ei tunnettua imusolmukkeiden vaikutusta alle 2 cm:n kasvaimeen) . Samoin niiden potilaiden eloonjäämisluvut, joiden arvioidaan olevan vaiheen II histologisesti positiivisten tason 1 imusolmukkeiden perusteella, eivät useinkaan ole parempia kuin korkeamman vaiheen potilailla, joilla on tason kaksi imusolmukkeiden vaikutusta. Nämä havainnot viittaavat siihen, että imusolmukkeissa on usein mikrometastaasseja, joita ei voida havaita histologisella arvioinnilla. Tämä ehdotus täydentää imusolmukkeiden histopatologista tutkimusta menetelmillä, jotka havaitsevat okkulttisia metastaattisia soluja sen määrittämiseksi, kuvastaako potilaiden määrittäminen korkeampaan vaiheeseen tarkemmin heidän sairaustaakkaansa. Tämä voi vaikuttaa myöhempään hoitoon ja potilaan tuloksiin.