Påvisning av genetiske markører for lungekreft

Flertrinnsteorien om karsinogenese inkluderer utvikling av flere aktiverende genetiske endringer på grunn av eksponering for kreftfremkallende stoffer, enten primært, eller overlagret på forhåndseksisterende mutasjoner i genomet. Disse endringene resulterer i aktivering av protoonkogener, mangel på ekspresjon av tumorsuppressorgener, eller kombinasjoner av de ovennevnte, hvis sum resulterer i ondartet transformasjon. Detaljerte analyser av kromosomale lesjoner ved bronkogene lungekreft avslører flere tilbakevendende abnormiteter, inkludert slettinger, duplikasjoner eller polysomi av kromosom 1, 3, 7 og 20. Spesielt avvik i den korte armen til kromosom 3 finnes i mange småcellet og ikke-småcellet lungekreft, og polysomi 7 er et hyppig funn ved ikke-småcellet lungekreft. Mange av disse abnormitetene har ingen identifisert betydning, men anvendelsen av nåværende og utviklende teknikker innen molekylærbiologi har avslørt spesifikke genomiske endringer som fører til ondartede fenotyper i flere svulster, for eksempel har anvendelsen av polymerasekjedereaksjonsforsterkningsteknikker avslørt en slående forekomst av mutasjoner i h- og k-ras protoonkogenene er blitt oppdaget, assosiert med overekspresjon av vekstfaktorer eller reseptorer, for eksempel epidermal vekstfaktorreseptor.

Siden alle epitelceller er utsatt for lignende miljøforhold, virker det sannsynlig at mange celler gjennomgår mutagenese samtidig. Klinisk er dette ofte tydelig, ettersom 10-20 % av pasientene med lungekreft har en annen epitelkreft som oppstår, enten samtidig eller på et senere tidspunkt i forløpet. Predisposisjonen for utvikling av andre maligniteter påvirker også andre epiteloverflater, for eksempel er det en sterk tendens til at pasienter med kreft i hode og nakke utvikler en andre malignitet (bronkogen lungekreft) i fordøyelseskanalen. Til tross for nedgang i røykefrekvensen generelt i USA, indikerer prognoser gjennom 2025 at det fortsatt vil være 100 000 dødsfall årlig fra lungekreft og andre røykerelaterte kreftformer. Derfor vil det være til stor fordel for pasienter med risiko for å utvikle lungekreft å identifisere disse endringene før utviklingen av invasive maligne lesjoner. Dette gjelder spesielt pasienter som allerede har utviklet en kreftsykdom, eller pasienter med en sterk familiehistorie som kan ha yrkesmessig (f.eks. asbest) eller vanlig (f.eks. sigarettrøyk) eksponering for kreftfremkallende stoffer. Identifisering av kreftformer i det prekliniske stadiet har blitt forsøkt tidligere, for eksempel med screening av røntgen av thorax eller sputumcytologier, men disse tilnærmingene har ikke vist seg å være fordelaktige, da dagens deteksjonsmetoder ikke er sensitive nok til å identifisere tidlig, ikke - fenotypiske endringer. Forslaget skissert her er utformet for å avklare dette spørsmålet ved å undersøke bronkialvev fra pasienter med risiko for utvikling av en annen kreftsykdom (pasienter som gjennomgår primær reseksjon for kurering av bronkogen lungekreft) og vurdere biopsivevet for tilstedeværelse av kromosomavvik og mutasjoner i h- og k-ras protoonkogenene. Disse endringene kan være tilstede i lange perioder i luftveisepitelceller før utviklingen av åpenbare patologiske endringer, og metoder for å gjenkjenne disse endringene vil være nyttige for å vurdere og følge pasienter med risiko for å utvikle malignitet.

Viktigheten av lymfeknutestatus ved lungekreft: Hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) er tumorstadiet den sterkeste prognosebestemmelsen. Stratifisering av pasienter i stadier letter individuelle behandlingsbeslutninger basert på overlevelsesstatistikken til en populasjon. Innenfor disse stadierte populasjonene vil imidlertid undergrupper av pasienter med tilsynelatende tidlig sykdom fortsatt lide av tilbakefall av kreft. Dette skyldes manglende evne til dagens stadiemetoder til å oppdage et lite antall spredte tumorceller (mikrometastaser) hos disse pasientene. Revers transkripsjon-PCR (RT-PCR) for kreftrelaterte messenger-RNA har vist seg å oppdage tilstedeværelsen av mikrometastaser i histologisk negative lymfeknuteprøver, og disse funnene korrelerer med dårlig resultat. Dessverre har rutinemessig klinisk anvendelse av denne teknikken blitt begrenset av "falske positive" resultater i kontrollvev og lav spesifisitet for å forutsi tilbakefall av sykdom. Vi har nylig vist at kvantitativ RT-PCR (QRT-PCR) kan skille mellom sanne og falske positive, og at dette resulterer i en forbedret evne til å forutsi residiv. I dette forslaget har vi til hensikt å analysere lymfeknuter fra pasienter som gjennomgår kirurgisk reseksjon for NSCLC ved bruk av kvantitativ RT-PCR. Disse pasientene vil deretter bli fulgt i fem år for å fastslå tilbakefall av svulsten. Målet er å bruke QRT-PCR for å prøve å identifisere hvilke pasienter som har størst risiko for tilbakefall av sykdommen og som derfor kan ha nytte av mer aggressive terapier.

Spesifikke mål

1. Å skaffe og opprettholde i cellekultur 'normale' bronkiale epitelceller (NBEC) og svulster fra pasienter som gjennomgår reseksjon for behandling av lungekarsinom og mesothelioma.
2. Å høste NBEC og lungesvulster for evaluering av genetiske abnormiteter.
3. For å utføre molekylær analyse inkludert polymerasekjedereaksjon (PCR) amplifikasjon, flowcytometri, immunhistokjemi og genanalyse av materiale fra NBECs, svulster, tilstøtende og normal lunge og blod for evaluering som mutasjoner i K-ras og p53 protoonkogener, også som andre kandidatgener og veier som de som er involvert i epitel-mesenkymal overgang. I tillegg vil vi se etter mutasjoner og endringer i ekspresjon av Fas, Fas-ligand og FADD, tre molekyler som medierer programmert celledød og nylig har vist seg å komme til uttrykk på flere tumorceller inkludert lungekreft.
4. For å analysere cytokiner som finnes i skyllevæske, svulster og lungevev.
5. Å produsere T-cellekulturer fra celler tilstede i tumordrenerende lymfeknuter og i tumorvev. For å isolere, utvide numerisk så vel som fenotypisk og funksjonelt karakterisere humane tumorinfiltrerende lymfocytter (TILs) og tumorceller for potensiell utvikling av fremtidige kliniske celleterapistudier.
6. Å analysere intra-pulmonale og mediastinale lymfeknuter for ekspresjon av tumorrelaterte mRNA-er (som karsinoembryonalt antigen (CEA), cytokeratin-19, hepatocyttvekstfaktor, gastrinfrigjørende peptid (GRP) reseptor og neuromedin-B (NMB) reseptoren ) som potensielt bevis på mikrometastaser.
7. For å oppdage metastatisk svulst i benmarg ekstrahert fra kassert ribbereseksjonsmateriale.
8. Å analysere biomarkører og sirkulerende tumor-DNA (ctDNA) i biologiske prøver og korrelere med bildeanalyse og utfall.
9. For å utføre genomiske, proteomiske, metabolomiske, mikrobiom og immunologiske forskningsstudier på innsamlede prøver.

Betydning

Flere forskere har allerede slått fast at kromosomforandringer skjer i et ikke-tilfeldig mønster ved ikke-småcellet lungekreft. Det ser ut til at disse endringene korrelerer med spesifikke genetiske endringer, noe som resulterer i den ondartede fenotypen. Videre støtter mye eksperimentelt bevis flertrinnsteorien om karsinogenese, hvorved inkrementelle endringer i genomet akkumuleres, noe som resulterer i den ondartede fenotypen. Sluttproduktet av de akkumulerte endringene bestemmes av opprinnelsescellen og antall og alvorlighetsgrad av endringer som oppstår. Vi håper å fastslå at tidlige endringer (som uttrykt ved karyotypiske endringer eller ved spesielle punktmutasjoner) kan identifiseres som vil indikere sannsynligheten for at en bestemt pasient utvikler en annen malignitet. Denne informasjonen kan deretter brukes til kliniske situasjoner, for eksempel for å bestemme hyppigheten av klinisk oppfølging ved røntgen av thorax, screening bronkoskopi eller sputumcytologi. Videre kan den innsamlede informasjonen bidra til å identifisere en eller noen få genetiske endringer som er nødvendige for transformasjon, som deretter kan utforskes for å definere transformasjonsprosessen ytterligere.

Tilstedeværelsen av ondartede celler i lymfeknuter er en kritisk parameter i iscenesettelsen av lungekreftpasienter. Vurdering av lymfeknuter gjøres for tiden ved histopatologi alene. Langtidsoverlevelsen for lungekreftpasienter som har stadium IB sykdom (ingen kjent lymfeknutepåvirkning med en svulst større enn 2 cm) er lavere enn pasienter i stadium IA (ingen kjent lymfeknutepåvirkning med en svulst mindre enn 2 cm) . På samme måte er overlevelsesraten for pasienter som vurderes til stadium II basert på histologisk positive lymfeknuter på nivå 1, ofte ikke bedre enn for pasienter på høyere stadium som har lymfeknutenpåvirkning på nivå to. Disse observasjonene tyder på at mikrometastaser ofte er tilstede i lymfeknuter som ikke kan påvises ved histologisk vurdering. Dette forslaget vil supplere den histopatologiske undersøkelsen av lymfeknuter med metoder som oppdager okkulte metastatiske celler for å avgjøre om det å tildele pasienter til et høyere stadium mer nøyaktig gjenspeiler deres sykdomsbyrde. Dette kan påvirke etterfølgende behandling og pasientresultater.