Analiza sekwencjonowania pojedynczych komórek sygnałów popromiennego zapalenia płuc u pacjentów leczonych radioterapią z powodu raka (SPITFIRE)

Rak płuc jest trzecim najczęstszym nowotworem w Wielkiej Brytanii. Każdego roku diagnozuje się go u około 48 500 osób.1 Niestety, pomimo znacznego postępu w zakresie możliwości leczenia i jego stosowania, poprawa przeżywalności pozostaje nieuchwytna. Radioterapia (RT) jest podstawą zarówno radykalnego, jak i paliatywnego leczenia niedrobnokomórkowego raka płuc (NSCLC). Popromienne zapalenie płuc (RP) jest kluczowym ograniczeniem dawki i chorobliwą, potencjalnie zagrażającą życiu toksycznością związaną z RT klatki piersiowej. Nowsze kombinacje chemioradioterapii i immunoterapii uzupełniającej wykazują poprawę przeżycia, ale wiążą się z większym ryzykiem RP.

Obecne leczenie RP jest bardzo ograniczone i obejmuje środki wspomagające i steroidy; te ostatnie są często nieskuteczne i wiążą się z własnym ryzykiem. Typowa triada objawów (duszność wysiłkowa, nieproduktywny kaszel i niedotlenienie) może dla niektórych być bezpośrednio śmiertelna, podczas gdy dla innych oznacza wyniszczające i trwałe pogorszenie czynności płuc i jakości życia. Chociaż zidentyfikowano skromne zrozumienie czynników ryzyka rozwoju RP związanych z pacjentem i leczeniem, podstawowe mechanizmy pozostają słabo poznane, a zbadanie ich było trudne.2 Kaskada zmian zapalnych z niedotlenieniem prowadzi do uszkodzeń wewnątrznaczyniowych, uwolnienia cytokin i ostatecznie do śmierci komórek śródbłonka i nieodwracalnego zwłóknienia. Sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek (scRNA-seq) to stosunkowo nowa technika, która umożliwia zrozumienie tego procesu. Może pozwolić na identyfikację genetyki, typów komórek i heterogeniczności funkcjonalnej, które ulegają zwiększeniu/zmniejszeniu w związku z napromienianą tkanką płuc u ludzi.

Wiadomo, że radioterapia stereotaktyczno-ablacyjna (SABR) jest dobrze tolerowaną, wysoce konformalną formą RT.3 Został bezpiecznie dostarczony pacjentom przed radykalną operacją bez znaczącej toksyczności i zwiększenia częstości powikłań.3-4 Jeśli uda się zidentyfikować możliwy do ukierunkowania mechanizm leżący u podstaw tej choroby, może to potencjalnie zmienić krajobraz leczenia RT w raku płuc, a przez to uratować życie.

Przegląd literatury ujawnił, że nie przeprowadzono takich badań na ludziach. Chińskie badanie przeprowadzone na modelach mysich wykazało kilka sygnałów, które, jeśli zostaną wykazane na ludziach, mogłyby być interesujące.5 Aby znaleźć odpowiedzi na te pytania, SPITFIRE proponuje pobranie tkanki płuc objętej stanem zapalnym od pacjentów, u których rozwinęło się zapalenie płuc w wyniku radioterapii raka płuc.

1.2 UZASADNIENIE BADANIA Zarówno u pacjentów, którzy potencjalnie zostali wyleczeni z raka płuc, jak i u pacjentów leczonych w celu złagodzenia objawów w ostatnich miesiącach lub latach życia, diagnozuje się RP. Można odmówić przyjęcia choroby potencjalnie uleczalnej ze względu na niedopuszczalną kombinację czynników ryzyka rozwoju RP. Hospitalizacja z powodu RP jest powszechna, ale często frustrująco nieprzydatna. RP jest głównym czynnikiem wpływającym na zachorowalność, śmiertelność i koszty opieki zdrowotnej pacjentów. Chociaż niewątpliwie stanowi to stały problem w przypadku raka płuc, każde promieniowanie dostarczane przez klatkę piersiową (w tym RT przełyku, piersi i płuc z przerzutami) niesie ze sobą ryzyko RP.

Leczenie zwłóknienia płuc zaczyna się poprawiać dzięki nowym lekom, takim jak Nintedanib i Pirfenidon, które wydają się obiecujące.6 Istnieje prawdopodobieństwo, choć jeszcze nie udowodnione, krzyżowania się procesów molekularnych i genetycznych związanych z tymi schorzeniami. Jeśli lepsze zrozumienie mechanizmów stojących za RP ujawni możliwy do ukierunkowania sygnał i późniejsze leczenie, może to potencjalnie całkowicie zmienić nie tylko leczenie tej toksyczności, ale także nowotworów klatki piersiowej.

Pobranie tkanki z ludzkiego płuca dotkniętego RP jest wyzwaniem. Pacjenci ci są często zbyt niestabilni, aby bezpiecznie kontynuować taką interwencję. Istnieje jednak populacja pacjentów, u których objawy kliniczne i radiologiczne pozwalają na rozpoznanie choroby, ale utrzymują saturację tlenem (SpO2) odpowiednią do wykonania bronchoskopii. Niektórzy z tych pacjentów zostaną skierowani na bronchoskopię, aby wykluczyć dodatkowe zakażenie. W ramach tego procesu mogą zostać włączeni do badania ELFMAN (Edinburgh Lung Fibrosis Molecular Endotyping), aby lepiej scharakteryzować podejrzenie zapalnej i zwłóknieniowej choroby śródmiąższowej płuc, ponieważ może ona mieć wspólne szlaki molekularne prowadzące do śródmiąższowego zapalenia płuc, w tym idiopatycznego zwłóknienia płuc (IPF). Standardowa bronchoskopia może nie dotrzeć do obszaru objętego działaniem płuc, ale głębokie szczotkowanie oskrzeli pozwala uzyskać dobry uzysk komórek, który powinien być odpowiedni dla seqRNA scRNA, minimalizując jednocześnie ryzyko dla pacjenta. W tym badaniu zaproponowano wykorzystanie szczotkowania tych pacjentów do przetworzenia przy użyciu nowatorskiej techniki laboratoryjnej, aby pomóc w identyfikacji procesów komórkowych, które mogą być zaangażowane w popromienne zapalenie płuc.