Кровь заменит биопсию
Ученые придумали, как безболезненно следить за эволюцией раковой опухоли в организме. Секвенировав раковую ДНК, циркулирующую в крови, они увидели, как именно опухоль вырабатывает лекарственную устойчивость.
Раковая опухоль в организме постоянно изменяется – в ее клетках возникают новые мутации, отличные от исходных мутаций, которые привели к злокачественному перерождению. Генетический портрет тех клеток, которые отделились и пошли «гулять» про кровеносной системе, чтобы закрепиться в другом месте и образовать метастазы, может сильно отличаться от генетического портрета первичной опухоли. Что самое прискорбное, многие из этих мутаций возникают в ответ на терапию рака. Поэтому злокачественная опухоль, подобно неуловимому Джо, ускользает из-под действия лекарственных препаратов.
Чтобы одержать победу над постоянно изменяющимся противником, нужно хорошо представлять себе, как эволюционирует опухоль с течением времени и по мере лечения. Но взятие биопсии ткани для генетического анализа – это довольно травматичная процедура, ее невозможно проводить многократно. Разработать неинвазивный метод для мониторинга генетической эволюции рака в организме – мечта онкологов.
Такой метод применили ученые из Института изучения рака Кембриджского университета и других медицинских центров Кембриджа в Великобритании, в сотрудничестве с коллегами из Сингапура. Команда под руководством Нитзана Розенфельда (Nitzan Rosenfeld) использовала для описания эволюции опухоли анализ раковой ДНК, циркулирующей в крови. Результаты своей работы ученые опубликовали 7 апреля в журнале Nature.
Анализ крови – идеально подходящая манипуляция для того, чтобы проводить постоянный мониторинг ракового генома. Ученым уже известно, что на поздних стадиях рака в крови циркулирует раковая ДНК, и ее можно секвенировать.
Под наблюдением находились шесть пациентов с разными видами рака, длящегося более двух лет: раком молочной железы, раком яичников и немелкоклеточным раком легкого. У каждого пациента исследователи взяли от 2 до 5 образцов плазмы крови в начале лечения и на разных стадиях химиотерапии. У двух пациентов параллельно брали биопсию ткани для сравнения. Из плазмы ученые отбирали циркулирующую ДНК — ее секвенировать проще, чем выделять отдельные раковые клетки и работать с ними.
Они секвенировали экзом, то есть всю ДНК, кодирующую белки. А затем сравнивали исходные мутации (имеющиеся в раковой ДНК из плазмы до лечения) с мутациями, появившимися через один или несколько курсов химиотерапии.
Биологи выявили довольно много вновь приобретенных мутаций, в том числе в генах, связанных с метаболизмом лекарств и с лекарственной устойчивостью. Порой на первый план выходили мутации, которые сначала вовсе не играли ведущую роль, а были вроде «случайных пассажиров».
Авторы статьи перечисляют несколько конкретных мутаций, которые появились у больных на фоне лечения фармпрепаратами для химиотерапии. Какие-то клетки от этих препаратов погибали, но другие – в которых возникали полезные для них изменения, выживали и получали преимущество. Лекарственный препарат оказывал мощное селективное действие. По мере лечения, в раковой опухоли шел отбор клеток на устойчивость, множились устойчивые клоны и, соответственно, химиотерапия переставала быть эффективной.
Ученые подчеркивают, что циркулирующая в крови ДНК собирается из разных мест возможного образования метастаз, и, следовательно, ее анализ дает более общую картину, чем анализ клеток из локальной опухоли.
Они считают, что использованный ими подход найдет широкое применение в понимании механизмов лекарственной устойчивости опухоли. А с этим пониманием врачи постепенно будут двигаться в направлении персонализированной медицины – лечить не просто такой-то тип рака, а рак, который определенным образом эволюционирует в организме конкретного больного. «Периодический анализ раковых геномов в плазме крови создает новую парадигму в изучении эволюции рака», – считают авторы работы.
