Haalbaarheidsstudie die transcriptionele reacties test als een indicator van geïndividualiseerde reacties op stralingseffecten (RTGene)

Biologische markers van stralingsblootstelling spelen een cruciale rol bij de triage van vermoedelijk blootgestelde personen na een stralingsongeval of -incident. Ze kunnen ook individuele doses schatten die beoordeling van late stralingseffecten bij getroffen personen mogelijk maken. In de afgelopen jaren is aangetoond dat de genexpressietest een gevoelige biologische marker is voor blootstelling aan straling met het potentieel om te worden gebruikt voor echt geïndividualiseerde dosimetrie. De mogelijkheid om deze genexpressietest te gebruiken in een grootschalig scenario met massaslachtoffers is voorgesteld en getest in een recente onderlinge vergelijkingsoefening. Klassieke cytogenetische technieken, en in het bijzonder de gouden standaard dicentrische assay, hebben twee belangrijke nadelen: (1) gebrek aan hoge doorvoer en (2) vertragingen van enkele dagen tussen bloedafname en de beschikbaarheid van resultaten. Hoewel er meer werk moet worden verzet om de geschiktheid ervan voor triagedoeleinden verder te beoordelen, is het duidelijk dat analyse van genexpressie in bloedmonsters waardevolle informatie kan opleveren, aangezien er een tijdsbestek (d.w.z. 12-48 uur) na blootstelling aan straling waarbij specifieke stralingsgevoelige genen een lineaire dosisrespons hebben (0-5 Gy). Het meeste werk tot nu toe was gericht op het ontwikkelen van gevoelige assays voor het bestuderen van modificaties van genexpressie met behulp van de modernste technologie, d.w.z. multiplex kwantitatieve, digitale polymerasekettingreactie (qPCR) en moleculaire telsystemen.

Bij Public Health England (PHE) maakt recent ontwikkelde technologie het mogelijk om nucleïnezuurmoleculen (DNA, mRNA, miRNA en lncRNA) direct te tellen zonder de noodzaak van enzymatische reactie of amplificatiestappen, waardoor de tijd voor het verzamelen van gegevens wordt verkort. Het systeem biedt multiplexcapaciteit vergelijkbaar met microarrays, maar met grotere precisie en gevoeligheid. Een ander uniek voordeel van deze technologie is dat er geen behoefte is aan lange, tijdrovende bio-informatica-analyses, omdat de resultaten worden verkregen als een geteld aantal gebeurtenissen. Deze nieuwe genexpressie-analysetechniek is beoordeeld voor stralingsbiodosimetrie-toepassingen met veelbelovende resultaten. Bovendien heeft genexpressie een hoge mate van belofte getoond als marker voor late effecten van bestraling, bijvoorbeeld normale weefselreacties na curatieve radiotherapie voor borstkanker. Klinische gegevens suggereren dat systemische ontstekingsreacties een cruciale rol spelen bij de progressie van stralingseffecten: de neutrofielen-lymfocytverhouding vertegenwoordigt bijvoorbeeld een marker van systemische ontstekingsvoorbehandeling en is een onafhankelijke prognostische factor die nuttig is voor individuele risicobeoordeling bij borstaandoeningen. kankerpatiënten die radiotherapie ondergaan. Genen die relevant zijn voor ontstekingsreacties zijn dus interessante kandidaten voor verder onderzoek. Lineariteit van de transcriptionele dosis-respons voor specifieke stralingsgevoelige genen in ex vivo blootgestelde menselijke bloedmonsters is onlangs voor het eerst aangetoond, en interindividuele variabiliteit in de respons na blootstelling aan lage doses en hoge doses is opnieuw beoordeeld. De logische volgende fase voor de biologische ontwikkeling van de genexpressietest is om deze nieuwe technieken te valideren met menselijke bloedmonsters die in vivo aan straling zijn blootgesteld.

Het gebruik van monsters van patiënten die radiotherapie ondergaan voor validatie van technieken wint de laatste jaren aan populariteit. Geavanceerde behandelingsplanning voor klinische radiotherapie leidt tot zeer nauwkeurige individuele dosisberekeningen die validatie van biologische dosisschattingen mogelijk maken. Het bereik van standaard radiotherapieschema's dat is gekozen voor opname in dit onderzoek zal een breed scala aan doses bieden voor beoordeling van de genexpressietest alleen en in combinatie met de andere cytogenetische tests, om een ​​reeks potentiële blootstellingsscenario's te simuleren.

Perifere bloedmonsters zullen met geïnformeerde toestemming worden genomen bij patiënten die standaard radiotherapie ondergaan voor en tijdens de behandeling van borst-, long-, gastro-intestinale en urogenitale tumoren. Reacties van panels van maximaal 800 coderende en niet-coderende RNA's zullen in de monsters worden beoordeeld met behulp van het nCounter-systeem. Kandidaat-genen die door PHE, Columbia en/of in de literatuur zijn geïdentificeerd als zijnde specifiek voor stralingsreacties zullen worden opgenomen, samen met genen die relevant zijn voor systemische ontstekingsreacties, om transcriptionele reacties te identificeren voor een reeks doses en blootstellingen op interindividuele basis. Gegevens zullen worden geanalyseerd met behulp van bestaande en nieuwe statistische tools gericht op modellering van telgegevens. Het beoogde resultaat is de identificatie van een stralingsspecifiek genenpanel om individuele stralingsresponsen te informeren en als de resultaten gunstig zijn, wordt te zijner tijd een grootschalige follow-up van deze voorgestelde pilot verwacht.