Studio di fattibilità che verifica le risposte trascrizionali come indicatore delle risposte individualizzate agli effetti delle radiazioni (RTGene)

I marcatori biologici dell'esposizione alle radiazioni svolgono un ruolo cruciale nel triage delle persone sospette esposte a seguito di un incidente o incidente da radiazioni. Possono anche stimare le dosi individuali che consentono la valutazione degli effetti tardivi delle radiazioni negli individui affetti. Negli ultimi anni il saggio di espressione genica ha dimostrato di essere un marcatore biologico sensibile dell'esposizione alle radiazioni con il potenziale per essere utilizzato per una dosimetria veramente individualizzata. La possibilità di utilizzare questo test di espressione genica in uno scenario di incidenti di massa su larga scala è stata proposta e testata in un recente esercizio di confronto. Le tecniche citogenetiche classiche, e in particolare il test dicentrico gold standard, presentano due svantaggi principali: (1) mancanza di elevata produttività e (2) ritardi di diversi giorni tra il prelievo di sangue e la disponibilità dei risultati. Sebbene sia necessario lavorare di più per valutare ulteriormente la sua idoneità ai fini del triage, è chiaro che l'analisi dell'espressione genica nei campioni di sangue può fornire informazioni preziose, poiché esiste una finestra temporale (ad es. 12-48 ore) dopo l'esposizione alle radiazioni in cui specifici geni sensibili alle radiazioni hanno risposte alla dose lineare (0-5 Gy). La maggior parte del lavoro fino ad oggi si è concentrata sullo sviluppo di saggi sensibili per lo studio delle modifiche dell'espressione genica utilizzando la tecnologia più avanzata, vale a dire la reazione a catena della polimerasi digitale (qPCR) quantitativa multiplex e i sistemi di conteggio molecolare.

Al Public Health England (PHE), la tecnologia di recente costituzione consente il conteggio diretto delle molecole di acido nucleico (DNA, mRNA, miRNA e lncRNA) senza la necessità di reazioni enzimatiche o passaggi di amplificazione, riducendo così il tempo per la raccolta dei dati. Il sistema offre capacità di multiplexing paragonabili ai microarray ma con maggiore precisione e sensibilità. Un altro vantaggio unico di questa tecnologia è che non sono necessarie analisi bioinformatiche lunghe e dispendiose in quanto i risultati sono ottenuti come numero contato di eventi. Questa nuova tecnica di analisi dell'espressione genica è stata valutata per applicazioni di biodosimetria delle radiazioni con risultati promettenti. Inoltre, l'espressione genica ha mostrato un alto grado di promessa come marker per gli effetti tardivi delle radiazioni, ad esempio le normali reazioni dei tessuti dopo la radioterapia curativa per il cancro al seno. I dati clinici suggeriscono che le risposte infiammatorie sistemiche svolgono un ruolo critico nella progressione degli effetti delle radiazioni: ad esempio, il rapporto neutrofili-linfociti rappresenta un marker di infiammazione sistemica prima del trattamento ed è un fattore prognostico indipendente utile per la valutazione del rischio individuale nella mammella pazienti oncologici sottoposti a radioterapia. I geni rilevanti per le risposte infiammatorie sono quindi candidati interessanti per ulteriori indagini. Recentemente è stata dimostrata per la prima volta la linearità della dose-risposta trascrizionale per specifici geni sensibili alle radiazioni in campioni di sangue umano esposti ex vivo e la variabilità interindividuale nella risposta dopo esposizioni a basse dosi e alte dosi è stata recentemente valutata. La logica fase successiva per lo sviluppo biologico del test di espressione genica consiste nel convalidare queste nuove tecniche con campioni di sangue umano esposti a radiazioni in vivo.

L'uso di campioni di pazienti sottoposti a radioterapia per la convalida delle tecniche ha guadagnato popolarità negli ultimi anni. La sofisticata pianificazione del trattamento per la radioterapia clinica porta a calcoli della dose individuale molto accurati che consentono la convalida delle stime biologiche della dose. La gamma di programmi di radioterapia standard scelti per l'inclusione in questo studio fornirà un'ampia gamma di dosi per la valutazione del test di espressione genica da solo e in combinazione con gli altri test citogenetici, per simulare una gamma di potenziali scenari di esposizione.

I campioni di sangue periferico verranno prelevati con consenso informato da pazienti sottoposti a radioterapia standard prima e durante il trattamento per tumori mammari, polmonari, gastrointestinali e genitourinari. Le risposte da pannelli fino a 800 RNA codificanti e non codificanti saranno valutate nei campioni utilizzando il sistema nCounter. I geni candidati identificati da PHE, Columbia e/o in letteratura come specifici per le risposte alle radiazioni saranno inclusi, insieme ai geni rilevanti per le risposte infiammatorie sistemiche, per identificare le risposte trascrizionali per una gamma di dosi ed esposizioni su base inter-individuale. I dati saranno analizzati utilizzando strumenti statistici esistenti e nuovi incentrati sulla modellazione dei dati di conteggio. Il risultato previsto è l'identificazione di un pannello di geni specifico per le radiazioni per informare le risposte alle radiazioni individuali e, se i risultati sono favorevoli, è previsto a tempo debito un seguito su larga scala di questa proposta pilota.