Редкие генетические мутации как мишень для прицельного лечения рака

Прежде чем говорить о методе комплексного геномного профилирования (КГП), важно понять, какую роль играют мутации в развитии рака. Разберемся, какие виды мутаций могут встречаться при онкопатологии.

Начнем с базовых понятий. В основе любой злокачественной опухоли, как правило, лежат генетические изменения. Гены находятся внутри каждой клетки человека, и всего их насчитывается около 20 000–23 000¹. Это участки ДНК (дезоксирибонуклеиновых кислот), где закодирована вся генетическая информация – своеобразная программа о росте, развитии и даже сроке жизни клеток. Именно гены определяют, в какой момент и как интенсивно клетки должны делиться. Чтобы проще было ориентироваться в генах и происходящих в них изменениях, ученые присвоили каждому название.

Генетические мутации могут быть наследственными или приобретенными³.

Наследственные (врожденные) мутации передаются от родителей к детям. Они исходно присутствуют в генетическом материале материнской яйцеклетки или отцовского сперматозоида. Все клетки будущего организма происходят из двух родительских клеток, и генетические поломки в одной из них могут передаваться последующим поколениям. Однако семейные формы рака (наследственные опухолевые синдромы) встречаются только в 5–10% всех случаев злокачественных опухолей³. При этом передается не сам рак, а только предрасположенность к нему.

Приобретенные (соматические) мутации не передаются от родителей, а возникают с течением времени в уже сформированном организме. Они появляются исходно в одной клетке, а затем передаются всем ее клеткам-потомкам. Приобретенные мутации встречаются гораздо чаще наследственных: практически все формы злокачественных опухолей обусловлены именно ими.

На ДНК здоровых клеток постоянно действуют так называемые мутагены: различные физические, биологические и химические факторы, которые могут приводить к генетическим поломкам⁴. Это могут быть рентгеновские и ультрафиолетовые лучи, электромагнитные волны, радиация, удобрения, лекарства, некоторые пищевые добавки, растворители, микробы и продукты обмена веществ. В норме организм исправляет повреждения в генах, иммунная система обнаруживает и уничтожает измененные клетки. Однако в некоторых случаях мутации закрепляются в ДНК и передаются последующим поколениям клеток. Такие соматические мутации могут приводить к образованию злокачественных опухолей.

Варианты возможных генетических повреждений в клетках чрезвычайно многообразны. Рассмотрим основные виды механизмов поломок в генах⁴ (см. рис. 1).

Виды мутаций

• Увеличение количества копий одного гена.
  
• Потеря участков гена или вставка другой последовательности ДНК.
  
• Перенос фрагмента одного гена на другой.
  
• Точечные замены азотистых оснований.
  

Рис. 1. Четыре пути изменения генов.

Специальный молекулярно-генетический анализ выявляет мутации и помогает отличить опухолевые клетки от здоровых. Зная вид мутации, врач может подобрать лечение, которое будет прицельно действовать именно на эти злокачественные клетки⁵. Генетический профиль опухоли уникален у каждого конкретного пациента. Благодаря точному диагнозу врачи максимально индивидуализируют терапию, то есть назначают оптимальное лечение, подходящее именно этому пациенту.

Современные методы выявляют все типы молекулярных изменений при мутациях с высокой точностью. Их используют для уточнения генетических изменений при немелкоклеточном раке легкого, опухолях с невыявленной первичной локализацией (ОНПЛ), редких опухолях (особенно головы и шеи), холангиокарциноме, в детской онкологии (при опухолях центральной нервной системы), а также раке предстательной и молочной желез, яичника, меланоме, колоректальном раке и др.

В технологии КГП для диагностики генетических поломок используют инновационную методику секвенирования нового поколения (NGS, next generation sequencing)^{6, 7}.

Рассмотрим генетические поломки, которые с разной частотой встречаются при некоторых видах злокачественных новообразований, и способность технологии КГП их обнаруживать.

За последнее десятилетие появилась новая ценная информация, которая помогла ученым глубже проникнуть в суть молекулярной биологии опухолей. Это сильно изменило перспективы и эффективность лечения рака. Если говорить, например, про рак легкого, то раньше врачам приходилось довольствоваться делением опухолей на мелкоклеточный и немелкоклеточный рак⁶. В некоторых случаях подобрать терапию было сложно, потому что опухоль не реагировала на лечение.

В 2004 году были впервые обнаружены активирующие мутации в гене EGFR, кодирующем особый белок под названием рецептор эпидермального фактора роста (EGFR). Чаще всего они обнаруживаются у пациентов с немелкоклеточным раком легкого, а именно аденокарциномой (около 17% всех случаев аденокарциномы)⁸.

КГП выявляет на 17% больше пациентов с мутациями гена EGFR по сравнению с традиционными методами генетического тестирования FISH и ПЦР⁹. А это означает, что эффективность лечения повышается, а количество положительных исходов увеличивается. Исследование на мутацию этого гена позволяет онкологам определять, у каких пациентов с большей долей вероятности будет положительный результат лечения с помощью определенных противоопухолевых препаратов⁶.

При дальнейшем изучении оказалось, что поломки могут затрагивать разные участки гена EGFR, в зависимости от этого клетки опухоли чувствительны к тем или иным лекарствам¹⁰. Раньше онкологи подбирали лечение методом проб и ошибок — если курс химиотерапии оказывался неэффективным, назначали другой. Сейчас методика КГП может помочь выбрать наиболее подходящее лечение.

Однако поломками в гене EGFR причины развития рака легкого не ограничиваются. Позже выявили более редкие мутации, участвующие в развитии этого онкозаболевания^{8, 11}. При аденокарциноме легкого молекулярно-генетическое тестирование позволяет выявить целый ряд других генных поломок, каждая из которых определяет чувствительность к противоопухолевым препаратам. К ним относятся, например, мутации генов ALK, MET, ROS1, RET, HER2 и BRAF (см. рис. 2).

Рис. 2. Частые генетические мутации при НРМЛ.

КГП успешно применяется при опухолях с большой генетической разнородностью (гетерогенностью). Именно к таким опухолям относится рак легкого, о котором мы писали выше. Это означает, что различий много как между опухолями у разных людей (межопухолевая гетерогенность), так и внутри одной опухоли у конкретного пациента (внутриопухолевая гетерогенность)¹².

Гетерогенность свойственна большинству злокачественных опухолей. Она не только затрудняет диагностику, но и снижает эффективность лечения, а иногда ухудшает прогноз. Неоднородность генетического статуса отдельных опухолевых клеток приводит к особенностям ее роста и развития. Вероятно, причина гетерогенности опухоли кроется в ее попытках подстроиться к изменяющимся условиям среды. Ведь организм борется с раком и пытается его ликвидировать. В ответ на это опухоль изменяется и пытается повысить злокачественность, например, способность распространяться по организму, однако для врачей-онкологов гетерогенность важна с практической точки зрения – она влияет на чувствительность опухоли к тому или иному виду терапии.

Одна из самых агрессивных форм злокачественных опухолей — меланома кожи — также генетически очень разнородна. Поломки при меланоме могут быть самыми разными. Чаще всего выявляют мутацию гена BRAF: она приводит к развитию меланомы кожи в 40–80% случаев. При этом на сегодняшний день обнаружено более 40 разных мутаций этого гена¹³.

А это означает, что можно прицельно подобрать противоопухолевые препараты и затормозить рост опухоли более эффективно. Дело в том, что ученые обнаружили белки, которые образуются при мутациях гена BRAF, и придумали лекарственные молекулы, прицельно действующие на них. Однако такие препараты не будут работать при меланоме с нормальной активностью гена BRAF. Поэтому исключительно важно достоверно определить генетический статус опухоли¹⁵.

Анализ профилей генетической активности разных меланом показал, что изменения могут быть в огромном количестве – до 2 602 генов¹³. Они встречаются гораздо реже поломок гена BRAF.

Глубокое изучение генетического профиля опухоли помогает подобрать лечение и при холангиокарциноме (ХК), злокачественной опухоли из эпителиальных клеток желчных протоков. Внутри- и внепеченочные формы ХК различаются по клиническим и генетическим признакам, то есть являются гетерогенными¹⁶. Например, одни гены изменяются исключительно при внутрипеченочной форме ХК, тогда как при внепеченочной форме ХК выявлены мутации других генов. Правильная диагностика этих форм позволяет врачам выбрать подходящее конкретному пациенту лечение, оценить прогноз для жизни, в том числе риск рецидива после проведенной терапии.

Исследования генетических профилей позволили ученым и практикующим онкологам еще лучше понять, как возникают и ведут себя злокачественные опухоли центральной нервной системы (ЦНС). Специалисты ВОЗ в 2016 году выпустили новую классификацию опухолей ЦНС с учетом молекулярно генетических изменений¹⁷.

Поиск молекул (биомаркеров), которые образуются в результате работы мутантных генов, во многом определяет выбор методов лечения для разных пациентов с опухолями ЦНС¹⁸.

Анализ 570 клинических исследований с участием более 32 тысяч пациентов с разными видами онкозаболеваний показал, что лечение на основе результатов молекулярно-генетических профилей злокачественных опухолей дает значимо лучшие результаты¹⁹. Подбор лечения на основании глубокого изучения генетических поломок предполагает лучшие исходы. Персонализированная терапия, то есть лечение с учетом индивидуальных особенностей каждого пациента, оказывается более эффективной, а количество неблагоприятных исходов, в том числе связанных с токсичностью препаратов, ниже¹⁹.

M-RU-00009636 март 2023