Studium wykonalności Testowanie odpowiedzi transkrypcyjnych jako wskaźnik zindywidualizowanych odpowiedzi na skutki promieniowania (RTGene)

Biologiczne markery narażenia na promieniowanie odgrywają kluczową rolę w segregacji podejrzanych osób narażonych po wypadku lub incydencie radiacyjnym. Potrafią również oszacować indywidualne dawki, które umożliwiają ocenę późnych skutków promieniowania u osób dotkniętych chorobą. W ostatnich latach wykazano, że test ekspresji genów jest czułym biologicznym markerem narażenia na promieniowanie, który może być wykorzystany do prawdziwie zindywidualizowanej dozymetrii. Możliwość wykorzystania tego testu ekspresji genów w scenariuszu masowych wypadków na dużą skalę została zaproponowana i przetestowana w niedawnym ćwiczeniu porównawczym. Klasyczne techniki cytogenetyczne, aw szczególności test dicentryczny złotego standardu, mają dwie główne wady: (1) brak wysokiej przepustowości oraz (2) kilkudniowe opóźnienia między pobraniem krwi a dostępnością wyników. Chociaż należy wykonać więcej pracy, aby dokładniej ocenić jego przydatność do celów segregacji, jasne jest, że analiza ekspresji genów w próbkach krwi może dostarczyć cennych informacji, ponieważ istnieje okno czasowe (tj. 12-48 godzin) po ekspozycji na promieniowanie, gdzie określone geny reagujące na promieniowanie mają liniową odpowiedź na dawkę (0-5 Gy). Większość dotychczasowych prac koncentrowała się na opracowaniu czułych testów do badania modyfikacji ekspresji genów przy użyciu najnowocześniejszych technologii, tj. multipleksowej ilościowej, cyfrowej reakcji łańcuchowej polimerazy (qPCR) i systemów zliczania molekularnego.

W Public Health England (PHE) niedawno wprowadzona technologia umożliwia bezpośrednie zliczanie cząsteczek kwasów nukleinowych (DNA, mRNA, miRNA i lncRNA) bez konieczności przeprowadzania reakcji enzymatycznych lub etapów amplifikacji, co skraca czas gromadzenia danych. System oferuje możliwości multipleksowania porównywalne z mikromacierzami, ale z większą precyzją i czułością. Kolejną unikalną zaletą tej technologii jest to, że nie ma potrzeby przeprowadzania długich, czasochłonnych analiz bioinformatycznych, ponieważ wyniki uzyskiwane są w postaci zliczonej liczby zdarzeń. Ta nowa technika analizy ekspresji genów została oceniona pod kątem zastosowań w biodozymetrii radiacyjnej i uzyskała obiecujące wyniki. Co więcej, ekspresja genów okazała się wysoce obiecująca jako marker późnych skutków promieniowania, na przykład prawidłowych reakcji tkanek po leczniczej radioterapii raka piersi. Dane kliniczne sugerują, że ogólnoustrojowe reakcje zapalne odgrywają kluczową rolę w postępie skutków promieniowania: na przykład stosunek liczby neutrofili do limfocytów stanowi marker ogólnoustrojowego stanu zapalnego przed leczeniem i jest niezależnym czynnikiem prognostycznym przydatnym do indywidualnej oceny ryzyka w piersiach. pacjentów onkologicznych poddawanych radioterapii. Geny istotne dla odpowiedzi zapalnych są zatem interesującymi kandydatami do dalszych badań. Niedawno po raz pierwszy wykazano liniowość transkrypcyjnej odpowiedzi na dawkę dla określonych genów reagujących na promieniowanie w próbkach krwi ludzkiej eksponowanych ex vivo, a także na nowo oceniono międzyosobniczą zmienność odpowiedzi po narażeniu na niskie i wysokie dawki. Logicznym następnym etapem biologicznego rozwoju testu ekspresji genów jest walidacja tych nowych technik za pomocą próbek ludzkiej krwi wystawionych na działanie promieniowania in vivo.

Wykorzystanie próbek pobranych od pacjentów poddawanych radioterapii do walidacji technik zyskuje w ostatnich latach na popularności. Zaawansowane planowanie leczenia w radioterapii klinicznej prowadzi do bardzo dokładnych obliczeń dawek indywidualnych, które pozwalają na walidację biologicznych oszacowań dawki. Zakres standardowych schematów radioterapii wybranych do włączenia do tego badania zapewni szeroki zakres dawek do oceny samego testu ekspresji genów oraz w połączeniu z innymi testami cytogenetycznymi w celu symulacji szeregu potencjalnych scenariuszy narażenia.

Próbki krwi obwodowej będą pobierane za świadomą zgodą pacjentów poddawanych standardowej radioterapii przed iw trakcie leczenia nowotworów piersi, płuc, przewodu pokarmowego i układu moczowo-płciowego. Odpowiedzi z paneli do 800 kodujących i niekodujących RNA zostaną ocenione w próbkach przy użyciu systemu nCounter. Geny kandydujące zidentyfikowane przez PHE, Columbia i/lub w literaturze jako specyficzne dla odpowiedzi na promieniowanie zostaną uwzględnione wraz z genami istotnymi dla ogólnoustrojowych odpowiedzi zapalnych, aby zidentyfikować odpowiedzi transkrypcyjne dla zakresu dawek i ekspozycji na podstawie międzyosobniczej. Dane będą analizowane przy użyciu istniejących i nowych narzędzi statystycznych ukierunkowanych na modelowanie danych liczbowych. Zamierzonym rezultatem jest identyfikacja panelu genów specyficznych dla promieniowania w celu poinformowania o indywidualnych reakcjach na promieniowanie, a jeśli wyniki będą pozytywne, w odpowiednim czasie spodziewane są działania następcze na dużą skalę w ramach tego proponowanego programu pilotażowego.