Gjennomførbarhetsstudie tester transkripsjonelle responser som en indikator på individualiserte responser på strålingseffekter (RTGene)

Biologiske markører for strålingseksponering spiller en avgjørende rolle i triage av mistenkte eksponerte personer etter en stråleulykke eller -hendelse. De kan også estimere individuelle doser som muliggjør vurdering av sene strålingseffekter hos berørte individer. De siste årene har genekspresjonsanalysen vist seg å være en sensitiv biologisk markør for strålingseksponering med potensial til å bli brukt for virkelig individualisert dosimetri. Muligheten for at denne genekspresjonsanalysen kan brukes i et storskala masseskadescenario har blitt foreslått og testet i en nylig sammenlikningsøvelse. Klassiske cytogenetiske teknikker, og spesielt den disentriske gullstandarden, har to hovedulemper: (1) mangel på høy gjennomstrømning og (2) forsinkelser på flere dager mellom blodprøvetaking og tilgjengeligheten av resultater. Selv om det må gjøres mer arbeid for å vurdere dens egnethet for triageformål, er det klart at genekspresjonsanalyse i blodprøver kan gi verdifull informasjon, siden det er et tidsvindu (dvs. 12-48 timer) etter strålingseksponering der spesifikke strålingsresponsive gener har lineære doseresponser (0-5 Gy). Mesteparten av arbeidet til dags dato har fokusert på å utvikle sensitive analyser for å studere genekspresjonsmodifikasjoner ved bruk av moderne teknologi, dvs. multipleks kvantitativ, digital polymerasekjedereaksjon (qPCR) og molekylære tellesystemer.

Hos Public Health England (PHE) tillater nylig etablert teknologi direkte telling av nukleinsyremolekyler (DNA, mRNA, miRNA og lncRNA) uten behov for enzymatisk reaksjon eller amplifikasjonstrinn, og reduserer dermed tiden for datainnsamling. Systemet tilbyr multiplekseringskapasitet som kan sammenlignes med mikromatriser, men med større presisjon og følsomhet. En annen unik fordel med denne teknologien er at det ikke er behov for lange, tidkrevende bioinformatiske analyser ettersom resultatene oppnås som talt antall hendelser. Denne nye genekspresjonsanalyseteknikken har blitt vurdert for strålingsbiodosimetriapplikasjoner med lovende resultater. Videre har genuttrykk vist en høy grad av lovende som en markør for seneffekter av stråling, for eksempel normale vevsreaksjoner etter kurativ strålebehandling for brystkreft. Kliniske data tyder på at systemiske inflammatoriske responser spiller en kritisk rolle i progresjonen av strålingseffekter: for eksempel representerer nøytrofil-til-lymfocytt-forholdet en markør for systemisk betennelse før behandling og er en uavhengig prognostisk faktor som er nyttig for individuell risikovurdering i bryst. kreftpasienter som gjennomgår strålebehandling. Gener som er relevante for inflammatoriske responser er derfor interessante kandidater for videre undersøkelse. Linearitet av den transkripsjonelle dose-responsen for spesifikke strålingsresponsive gener i ex vivo-eksponerte humane blodprøver har nylig blitt demonstrert for første gang, og inter-individuell variasjon i responsen etter eksponering for lave doser og høye doser er nylig blitt vurdert. Det logiske neste trinnet for biologisk utvikling av genekspresjonsanalysen er å validere disse nye teknikkene med humane blodprøver utsatt for stråling in vivo.

Bruken av prøver fra pasienter som gjennomgår strålebehandling for validering av teknikker har blitt stadig mer populær de siste årene. Sofistikert behandlingsplanlegging for klinisk strålebehandling fører til svært nøyaktige individuelle doseberegninger som muliggjør validering av biologiske estimater av dose. Utvalget av standard strålebehandlingsplaner valgt for inkludering i denne studien vil gi et bredt spekter av doser for vurdering av genekspresjonsanalysen alene og i kombinasjon med de andre cytogenetiske analysene, for å simulere en rekke potensielle eksponeringsscenarier.

Perifere blodprøver vil bli tatt med informert samtykke fra pasienter som gjennomgår standard strålebehandling før og under behandling for bryst-, lunge-, gastrointestinale og genitourinære svulster. Svar fra paneler med opptil 800 kodende og ikke-kodende RNA-er vil bli vurdert i prøvene ved hjelp av nCounter-systemet. Kandidatgener identifisert av PHE, Columbia og/eller i litteraturen som spesifikke for strålingsresponser vil bli inkludert, sammen med gener som er relevante for systemiske inflammatoriske responser, for å identifisere transkripsjonelle responser for en rekke doser og eksponeringer på interindividuell basis. Data vil bli analysert ved hjelp av eksisterende og nye statistiske verktøy fokusert på telledatamodellering. Det tiltenkte resultatet er identifisering av et strålingsspesifikt panel av gener for å informere individuelle strålingsresponser, og hvis resultatene er gunstige, forventes en storskala oppfølging av denne foreslåtte piloten etter hvert.