Как саперы. Как в алтайском онкоцентре проводят ДНК-диагностику раковых опухолей
25 апреля 1953 года впервые была представлена модель ДНК – двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты, в которой зашифрована фундаментальная программа развития каждого организма. Знание о структуре ДНК позволило совершить научные прорывы во многих сферах. Например, находить поломки в генах, которые запускают процесс развития рака. В Международный день ДНК заведующая лабораторией молекулярной диагностики алтайского онкодиспансера Елена Пупкова рассказала, в чем значимость анализа ДНК для онкологических пациентов.
Лаборатория молекулярной диагностики злокачественных опухолей открылась в алтайском онкодиспансере 1 сентября 2011 года. Начинали с исследования всего одной мутации в одном гене. Сейчас спектр диагностических возможностей включает более 80 мутаций в восьми генах при наиболее распространенных злокачественных патологиях. В 2023 году было выполнено около 17 тыс. исследований.
Раковое "яблочко"
"Обычную клетку превращают в злокачественную мутации в генах: то ДНК порвется, то скопируется с ошибкой, то участки хромосом перемешаются. Однажды получив критически значимые изменения в своем геноме, такая клетка начинает бесконтрольно делиться, обретает "суперспособность" проникать в другие органы и ткани и распространять свои "порочные" копии по всему организму", – объяснила Елена Пупкова. Благодаря открытию этого механизма ученым удалось разработать особую группу таргетных противоопухолевых препаратов. Они прицельно воздействуют на конкретные опухолевые мишени – бьют по раку прямо в яблочко.
Определение этих мишеней – главная задача молекулярно-генетической диагностики. Около 20% онкологических пациентов на момент постановки диагноза невозможно провести операцию из-за запущенности процесса. Еще 10-15 лет назад врачи вынуждены были отправлять их на паллиативное лечение, сегодня таргетная терапия позволяет значительно продлять им жизнь. Но эффект от применения таких препаратов будет, только если есть нужные мишени в клетках опухоли.
В молекулярной лаборатории алтайского онкоцентра определяют чувствительность к таргетной терапии для пациентов с немелкоклеточным раком легкого, колоректальным раком, опухолями молочной железы, яичников и при меланоме.
Предупрежден – вооружен
На генетические мутации обследуют и здоровых людей, если их родственники имели онкологические заболевания: это позволяет выявлять предрасположенность к онкопатологиям.
Так, специалисты молекулярной лаборатории алтайского онкодиспансера анализируют предрасположенность к опухолям молочной железы, яичников, шейки матки, поджелудочной железы и простаты. Пациентов с выявленными рисками берут на особый контроль с целью профилактики или ранней диагностики онкопатологии.
Самый известный пример, когда ДНК-диагностика помогла опередить опасную болезнь – история Анжелины Джоли, которая, узнав о наличии у себя наследственной мутации в гене BRCA1, часто приводящей к раку яичников и молочных желез, удалила эти органы. Конечно, столь агрессивная стратегия вызывает неоднозначные мнения в медицинском сообществе, однако именно молекулярная диагностика позволила свести онкологические риски голливудской актрисы к минимуму.
Не увидеть, не потрогать
Прежде чем проанализировать ДНК, ее нужно достать из клеточного ядра. Это один из самых трудоемких и увлекательных этапов молекулярной диагностики. Выделить ДНК специалисты могут практически из любых биоматериалов человека. Но чаще всего используется опухолевая ткань, полученная во время операции или биопсии.
Парафиновые блоки и гистологические стекла диагносты получают от патоморфологов онкодиспансера – первым делом устанавливается факт наличия злокачественной патологии и только после этого специалисты приступают к составлению молекулярно-генетического портрета опухоли, чтобы назначить правильное лечение.
Молекулярное исследование начинается с пробоподготовки.
Важно удостовериться, действительно ли биоматериал принадлежит человеку, персональные данные которого указаны в описании. Порой медицинский технолог даже невооруженным глазом может увидеть, что в описании указана, например, опухоль кишечника, а срез на стекле принадлежит совсем другому органу.
При исследовании важен и такой параметр, как процент опухолевой ткани в материале:
"Мы стараемся никому не отказывать и порой берем на анализ даже образцы с содержанием опухолевой ткани не более 5%, но это сильно ограничивает возможности диагностики всех клинически значимых генов, если такая задача будет поставлена лечащим врачом. Чтобы провести комплексный анализ всех необходимых генов, процент опухолевых клеток в образце должен быть не менее 50%", – рассказывает Елена Пупкова.
После пробоподготовки наступает этап выделения и очистки ДНК. Для этого нужны стерильные условия. Медицинский технолог облачается в одноразовые халат, маску, очки и перчатки. Используются одноразовые инструменты из специального пластика, проверенного на отсутствие ферментов, разрушающих ДНК и РНК. А в технических боксах лаборатории никогда не открываются окна – чтобы живые клетки с улицы не залетели с пылью.
Выделенная ДНК очищается от примесей – белков, эритроцитов, химических элементов, которые ранее использовались для гистологического анализа. Также медицинский технолог проводит контроль концентрации опухолевой ДНК в образце – если ее мало, используются методики обогащения ДНК.
"Готовый к загрузке в анализатор материал – это бесцветная прозрачная жидкость: пощупать или увидеть саму дезоксирибонуклеиновую кислоту невозможно. Эту жидкость врач раскапывает на генную панель. В этот момент мы работаем как саперы: на секунду отвлекся – и запросто потерял из виду последнюю ячейку, в которую был внесен раствор ДНК", – говорит специалист.
После получения готовых результатов врач по заданным критериям сортирует полученную информацию на положительные (есть мутации), отрицательные (нет мутаций) образцы и так называемых "инвалидов" (от англ. – invalid), когда полученные данные не являются достаточно точными и не могут использоваться для постановки диагноза и назначения лечения. Для них анализ придется повторить.
Диагностика нового поколения
Поиск генетических поломок у раковых опухолей пациентов в лаборатории алтайского онкоцентра проводится методом ПЦР (полимеразная цепная реакция). Суть его в том, чтобы многократно скопировать (амплифицировать) молекулы нуклеиновой кислоты определенного патогена: если в исследуемом образце было хотя бы небольшое количество патогенных частиц, то через несколько часов их число увеличится до десятков и даже сотен миллионов. Для аппарата-анализатора они маркируются специальным флуоресцентным свечением, врач же на экране компьютера видит результат в виде графика.
В настоящее время метод ПЦР – самый распространенный в молекулярной диагностике рака в России. Он достаточно точен, оперативен (диагностика проводится в течение 10 рабочих дней с момента поступления материала в лабораторию) и экономически приемлем. Однако есть и минусы, говорит Елена Пупкова:"Методом ПЦР мы можем в партии биоматериала анализировать мутации только в каком-то одном гене. Если в нем поломок нет, этот же биоматериал приходится "прогонять" снова, чтобы подтвердить или исключить мутации и в других генах, которые могут быть также задействованы в данном онкопроцессе. Например, немелкоклеточный рак легкого может развиваться как из-за мутаций в гене EGFR, так и из-за мутаций в гене BRAF – и за один прием методом ПЦР их не проверить".
Сейчас все большую популярность в диагностике набирает метод секвенирования нового поколения (NGS). Он позволяет проанализировать как отдельные участки разных генов, так и весь геном в один прием.
"Выявляются вообще все генетические мутации, имеющиеся в биоматериале, представленном для анализа. Некоторые из них врач может даже не знать – для оценки их клинической значимости можно воспользоваться едиными базами данных мутаций, которые постоянно пополняются", – объясняет врач.
NGS-диагностика проводится на специальном оборудовании и требует особой подготовки специалистов. В настоящее время подобные технологии используются лишь в нескольких федеральных центрах страны.
"Мы тоже хотим стать частью этого процесса. Уже сейчас ведется проектирование новой молекулярной лаборатории нашего онкоцентра, возможности которой планируются сразу с учетом NGS-диагностики. Параллельно наши сотрудники проходят обучение по работе с новыми алгоритмами. Так, буквально в марте одна из врачей прошла первичный ознакомительный курс в НМИЦ онкологии имени Блохина – вернулась в восхищении от тех возможностей, которые привнесет секвенирование нового поколения в диагностику и лечение онкопациентов Алтайского края", – рассказывает Пупкова.