Toteutettavuustutkimus transkriptionaalisten vasteiden testaamisesta yksilöllisten vasteiden indikaattorina säteilyn vaikutuksiin (RTGene)

Säteilyaltistuksen biologisilla merkkiaineilla on keskeinen rooli epäiltyjen altistuneiden henkilöiden luokittelussa säteilyonnettomuuden tai -tapahtuman jälkeen. He voivat myös arvioida yksittäisiä annoksia, jotka mahdollistavat myöhäisten säteilyvaikutusten arvioinnin sairastuneilla henkilöillä. Viime vuosina geeniekspressiomääritys on osoitettu olevan herkkä biologinen säteilyaltistuksen markkeri, jota voidaan käyttää todella yksilölliseen dosimetriaan. Mahdollisuutta käyttää tätä geeniekspressiomääritystä laajamittaisessa massaonnettomuusskenaariossa on ehdotettu ja testattu hiljattain tehdyssä vertailussa. Klassisilla sytogeneettisillä tekniikoilla ja erityisesti kultastandardin disentrisellä määrityksellä on kaksi pääasiallista haittaa: (1) korkean suorituskyvyn puute ja (2) useiden päivien viive verinäytteenoton ja tulosten saatavuuden välillä. Vaikka on tehtävä enemmän työtä sen soveltuvuuden arvioimiseksi luokittelutarkoituksiin, on selvää, että geeniekspressioanalyysi verinäytteistä voi tarjota arvokasta tietoa, koska aikaa on olemassa (esim. 12-48 tuntia) säteilyaltistuksen jälkeen, kun tietyillä säteilyherkillä geeneillä on lineaariset annosvasteet (0-5 Gy). Suurin osa tähän mennessä tehdyistä töistä on keskittynyt herkkien määritysten kehittämiseen geenien ilmentymisen modifikaatioiden tutkimiseksi käyttämällä uusinta tekniikkaa, eli multipleksoitua kvantitatiivista, digitaalista polymeraasiketjureaktiota (qPCR) ja molekyylien laskentajärjestelmiä.

Public Health Englandissa (PHE) äskettäin perustettu tekniikka mahdollistaa nukleiinihappomolekyylien (DNA, mRNA, miRNA ja lncRNA) suoran laskemisen ilman entsymaattisia reaktioita tai monistusvaiheita, mikä lyhentää tiedonkeruuaikaa. Järjestelmä tarjoaa mikrosiruihin verrattavan multipleksointikapasiteetin, mutta tarkkuudella ja herkkyydellä. Toinen tämän tekniikan ainutlaatuinen etu on, että pitkiä ja aikaa vieviä bioinformaattisia analyysejä ei tarvita, koska tulokset saadaan laskettuna tapahtumien lukumääränä. Tämä uusi geeniekspressioanalyysitekniikka on arvioitu säteilybiodosimetrisovelluksiin lupaavin tuloksin. Lisäksi geenien ilmentyminen on osoittanut suurta lupausta merkkinä säteilyn myöhäisistä vaikutuksista, esimerkiksi normaaleista kudosreaktioista rintasyövän parantavan sädehoidon jälkeen. Kliiniset tiedot viittaavat siihen, että systeemisillä tulehdusvasteilla on kriittinen rooli säteilyvaikutusten etenemisessä: esimerkiksi neutrofiilien ja lymfosyyttien välinen suhde edustaa systeemisen tulehduksen esihoitoa ja on itsenäinen ennustetekijä, joka on hyödyllinen rintojen yksilöllisen riskin arvioinnissa. sädehoitoa saaville syöpäpotilaille. Tulehduksellisille vasteille merkitykselliset geenit ovat siten mielenkiintoisia ehdokkaita lisätutkimukselle. Tiettyjen säteilylle herkkien geenien transkription annos-vasteen lineaarisuus ex vivo altistuneissa ihmisen verinäytteissä on äskettäin osoitettu ensimmäistä kertaa, ja vasteen yksilöiden välinen vaihtelu pienten ja suurten annosten altistumisen jälkeen on äskettäin arvioitu. Looginen seuraava vaihe geeniekspressiomäärityksen biologisessa kehittämisessä on validoida nämä uudet tekniikat ihmisen verinäytteillä, jotka altistetaan säteilylle in vivo.

Sädehoitoa saavien potilaiden näytteiden käyttö tekniikoiden validoinnissa on yleistynyt viime vuosina. Pitkälle kehitetty kliinisen sädehoidon hoidon suunnittelu johtaa erittäin tarkkoihin yksilöllisiin annoslaskelmiin, jotka mahdollistavat annoksen biologisten arvioiden validoinnin. Tähän tutkimukseen sisällytettäväksi valitut standardisädehoito-ohjelmat tarjoavat laajan valikoiman annoksia geeniekspressiomäärityksen arvioimiseen yksinään ja yhdessä muiden sytogeneettisten määritysten kanssa useiden mahdollisten altistumisskenaarioiden simuloimiseksi.

Perifeerisiä verinäytteitä otetaan tietoon perustuvalla suostumuksella potilailta, jotka saavat tavanomaista sädehoitoa ennen rinta-, keuhko-, maha-suolikanavan ja sukuelinten kasvainten hoitoa ja sen aikana. Enintään 800 koodaavan ja ei-koodaavan RNA:n paneelien vastaukset arvioidaan näytteissä nCounter-järjestelmän avulla. Ehdokasgeenit, jotka PHE, Columbia ja/tai kirjallisuudessa tunnistavat spesifisiksi säteilyvasteille, otetaan mukaan yhdessä systeemisten tulehdusvasteiden kannalta merkityksellisten geenien kanssa transkriptionaalisten vasteiden tunnistamiseksi eri annoksille ja altistuksille yksilöiden välillä. Aineisto analysoidaan olemassa olevilla ja uusilla tilastollisilla työkaluilla, jotka keskittyvät laskentatietojen mallintamiseen. Tavoitteena on tunnistaa säteilyspesifinen geenipaneeli, joka antaa tietoja yksittäisistä säteilyvasteista, ja jos tulokset ovat myönteisiä, tämän ehdotetun pilotin laajamittaista seurantaa odotetaan aikanaan.