Estudo de Viabilidade Testando Respostas de Transcrição como um Indicador de Respostas Individualizadas aos Efeitos da Radiação (RTGene)

Marcadores biológicos de exposição à radiação desempenham um papel crucial na triagem de pessoas suspeitas de exposição após um acidente ou incidente de radiação. Eles também podem estimar doses individuais que permitem a avaliação dos efeitos tardios da radiação em indivíduos afetados. Nos últimos anos, o ensaio de expressão gênica tem se mostrado um marcador biológico sensível de exposição à radiação com potencial para ser usado para dosimetria verdadeiramente individualizada. A possibilidade deste ensaio de expressão gênica ser usado em um cenário de grande escala de baixas em massa foi proposta e testada em um recente exercício de intercomparação. As técnicas citogenéticas clássicas, e em particular o ensaio dicêntrico padrão-ouro, têm duas desvantagens principais: (1) falta de alto rendimento e (2) atrasos de vários dias entre a coleta de sangue e a disponibilidade dos resultados. Embora seja necessário mais trabalho para avaliar sua adequação para fins de triagem, está claro que a análise da expressão gênica em amostras de sangue pode fornecer informações valiosas, pois há uma janela de tempo (ou seja, 12-48 horas) após a exposição à radiação, onde genes responsivos à radiação específicos têm respostas de dose lineares (0-5 Gy). A maior parte do trabalho até o momento se concentrou no desenvolvimento de ensaios sensíveis para estudar as modificações da expressão gênica usando tecnologia de ponta, ou seja, multiplex quantitativo, reação em cadeia da polimerase digital (qPCR) e sistemas de contagem molecular.

Na Public Health England (PHE), a tecnologia recentemente estabelecida permite a contagem direta de moléculas de ácido nucléico (DNA, mRNA, miRNA e lncRNA) sem a necessidade de reação enzimática ou etapas de amplificação, reduzindo assim o tempo de coleta de dados. O sistema oferece capacidade de multiplexação comparável aos microarrays, mas com maior precisão e sensibilidade. Outra vantagem exclusiva dessa tecnologia é que não há necessidade de análises bioinformáticas demoradas e demoradas, pois os resultados são obtidos como um número contado de eventos. Esta nova técnica de análise de expressão gênica foi avaliada para aplicações de biodosimetria de radiação com resultados promissores. Além disso, a expressão gênica mostrou um alto grau de promessa como um marcador para efeitos tardios da radiação, por exemplo, reações de tecido normal após radioterapia curativa para câncer de mama. Os dados clínicos sugerem que as respostas inflamatórias sistémicas desempenham um papel crítico na progressão dos efeitos da radiação: por exemplo, o rácio neutrófilos-linfócitos representa um marcador de pré-tratamento de inflamação sistémica e é um fator prognóstico independente útil para avaliação de risco individual na mama pacientes oncológicos submetidos à radioterapia. Os genes relevantes para as respostas inflamatórias são, portanto, candidatos interessantes para uma investigação mais aprofundada. A linearidade da dose-resposta transcricional para genes responsivos à radiação específicos em amostras de sangue humano expostas ex vivo foi recentemente demonstrada pela primeira vez, e a variabilidade interindividual na resposta após exposições a doses baixas e altas foi avaliada recentemente. A próxima etapa lógica para o desenvolvimento biológico do ensaio de expressão gênica é validar essas novas técnicas com amostras de sangue humano expostas à radiação in vivo.

A utilização de amostras de pacientes submetidos à radioterapia para validação de técnicas vem ganhando popularidade nos últimos anos. O planejamento de tratamento sofisticado para radioterapia clínica leva a cálculos de dose individual muito precisos que permitem a validação de estimativas biológicas de dose. A gama de esquemas de radioterapia padrão escolhidos para inclusão neste estudo fornecerá uma ampla gama de doses para avaliação do ensaio de expressão gênica isoladamente e em combinação com outros ensaios citogenéticos, para simular uma variedade de cenários de exposição potencial.

Amostras de sangue periférico serão coletadas com consentimento informado de pacientes submetidos à radioterapia padrão antes e durante o tratamento para tumores de mama, pulmão, gastrointestinais e geniturinários. As respostas de painéis de até 800 RNAs codificantes e não codificantes serão avaliadas nas amostras usando o sistema nCounter. Genes candidatos identificados por PHE, Columbia e/ou na literatura como sendo específicos para respostas à radiação serão incluídos, juntamente com genes relevantes para respostas inflamatórias sistêmicas, para identificar respostas transcricionais para uma variedade de doses e exposições em uma base interindividual. Os dados serão analisados ​​usando ferramentas estatísticas novas e existentes focadas na modelagem de dados de contagem. O resultado pretendido é a identificação de um painel específico de radiação de genes para informar as respostas individuais à radiação e, se os resultados forem favoráveis, espera-se um acompanhamento em larga escala para este piloto proposto no devido tempo.