Genomförbarhetsstudie som testar transkriptionssvar som en indikator på individualiserade svar på strålningseffekter (RTGene)

Biologiska markörer för strålningsexponering spelar en avgörande roll vid triage av misstänkta exponerade personer efter en strålolycka eller -incident. De kan också uppskatta individuella doser som möjliggör bedömning av sena strålningseffekter hos drabbade individer. Under senare år har genuttrycksanalysen visat sig vara en känslig biologisk markör för strålningsexponering med potential att användas för verkligt individualiserad dosimetri. Möjligheten för denna genuttrycksanalys att användas i ett storskaligt scenarie med massolycka har föreslagits och testats i en nyligen genomförd jämförelseövning. Klassiska cytogenetiska tekniker, och i synnerhet den dicentriska guldstandarden, har två huvudsakliga nackdelar: (1) brist på hög genomströmning och (2) förseningar på flera dagar mellan blodprovstagning och tillgängligheten av resultat. Även om mer arbete behöver göras för att ytterligare bedöma dess lämplighet för triage-ändamål, är det tydligt att analys av genuttryck i blodprover kan ge värdefull information, eftersom det finns ett tidsfönster (dvs. 12-48 timmar) efter strålningsexponering där specifika strålningskänsliga gener har linjära dossvar (0-5 Gy). Det mesta arbetet hittills har fokuserat på att utveckla känsliga analyser för att studera genuttrycksmodifieringar med hjälp av den senaste tekniken, dvs multiplex kvantitativa, digitala polymeraskedjereaktioner (qPCR) och molekylära räkningssystem.

På Public Health England (PHE) tillåter nyligen etablerad teknologi direkt räkning av nukleinsyramolekyler (DNA, mRNA, miRNA och lncRNA) utan behov av enzymatisk reaktion eller amplifieringssteg, vilket minskar tiden för datainsamling. Systemet erbjuder multiplexeringskapacitet jämförbar med mikroarrayer men med större precision och känslighet. En annan unik fördel med denna teknik är att det inte finns något behov av långa, tidskrävande bioinformatiska analyser eftersom resultaten erhålls som räknat antal händelser. Denna nya teknik för genuttrycksanalys har utvärderats för strålningsbiodosimetriapplikationer med lovande resultat. Vidare har genuttryck visat en hög grad av lovande som en markör för sena effekter av strålning, till exempel normala vävnadsreaktioner efter botande strålbehandling för bröstcancer. Kliniska data tyder på att systemiska inflammatoriska svar spelar en avgörande roll i progressionen av strålningseffekter: till exempel representerar förhållandet neutrofil till lymfocyt en markör för systemisk inflammation förbehandling och är en oberoende prognostisk faktor som är användbar för individuell riskbedömning i bröst. cancerpatienter som genomgår strålbehandling. Gener som är relevanta för inflammatoriska svar är därför intressanta kandidater för vidare undersökning. Linjäritet av det transkriptionella dossvaret för specifika strålningskänsliga gener i ex vivo exponerade humana blodprover har nyligen påvisats för första gången, och interindividuell variabilitet i svaret efter exponeringar för låga doser och höga doser har nyligen utvärderats. Det logiska nästa steget för biologisk utveckling av genuttrycksanalysen är att validera dessa nya tekniker med humana blodprover exponerade för strålning in vivo.

Användningen av prover från patienter som genomgår strålbehandling för validering av tekniker har ökat i popularitet de senaste åren. Sofistikerad behandlingsplanering för klinisk strålbehandling leder till mycket exakta individuella dosberäkningar som möjliggör validering av biologiska uppskattningar av dos. Utbudet av standardiserade strålbehandlingsscheman som valts för inkludering i denna studie kommer att tillhandahålla ett brett utbud av doser för bedömning av genuttrycksanalysen ensam och i kombination med andra cytogenetiska analyser, för att simulera en rad potentiella exponeringsscenarier.

Perifera blodprover kommer att tas med informerat samtycke från patienter som genomgår standardstrålbehandling före och under behandling av bröst-, lung-, gastrointestinala och genitourinära tumörer. Svar från paneler med upp till 800 kodande och icke-kodande RNA kommer att bedömas i proverna med hjälp av nCounter-systemet. Kandidatgener som identifierats av PHE, Columbia och/eller i litteraturen som specifika för strålningssvar kommer att inkluderas, tillsammans med gener som är relevanta för systemiska inflammatoriska svar, för att identifiera transkriptionssvar för en rad doser och exponeringar på interindividuell basis. Data kommer att analyseras med hjälp av befintliga och nya statistiska verktyg fokuserade på räkningsdatamodellering. Det avsedda resultatet är identifiering av en strålningsspecifik panel av gener för att informera individuella strålningssvar och om resultaten är gynnsamma förväntas en storskalig uppföljning av detta föreslagna pilotprojekt i sinom tid.