13 сентября 2018

Насколько гетерогенны мутации в драйверных генах опухолевых метастазов?

Выбор подхода к лечению онкобольных часто основывается на анализе генетических мутаций, вызвавших первичную опухоль. При этом сравнительно мало известно о драйверных мутациях в метастазах, способствующих формированию наиболее агрессивных форм заболевания. В новом масштабном исследовании ученые проанализировали образцы 76 метастазов, взятых от 20 пациентов с различными типами рака, с целью установления роли драйверных мутаций метастазов онкогенезе.

В клетках опухоли могут происходить сотни тысяч мутаций, но только некоторые из них способствуют росту и развитию опухоли. Они проходят положительный отбор в ходе эволюции раковых клеток. Такие мутации называются драйверными. Остальные мутации, «пассажирские», сами по себе не делают клетку злокачественной. Гены, в которых возникают драйверные мутации, часто используют в качестве биомаркеров − мишеней, на основе которых подбирают вид противоопухолевой терапии. Чем больше таких мишеней известно, тем точнее будет выбор потенциально эффективной схемы лечения. В этой связи ученые из Стэндфордского университета совместно с коллегами обратили внимание на мутации, происходящие не в самой опухоли, а в ее метастазах, предполагая, что данная информация может оказаться полезной для корректировки терапии онкобольных. Однако сложность заключается в том, что, как правило, взять биопсию каждого метастаза не представляется возможным, а образцы метастазов, которые попадают на анализ, чаще всего получают от больных, уже прошедших к моменту взятия материала курс химио- или лучевой терапии. Исследователи подчеркивают, что многие мутации, обнаруженные в образцах, полученных таким образом, могут быть следствием мутагенного воздействия противоопухолевой терапии и не иметь ничего общего с драйверными мутациями, являющимися причиной образования первичной опухоли или ее метастазирования.

В настоящей работе ученые проанализировали данные полногеномного (в некоторых случаях полноэкзомного) секвенирования ДНК раковых клеток, образующих метастазы. Биоптаты метастазов были получены от 20 онкобольных, не проходящих предварительные курсы химио- и лучевой терапии. В исследовании приняли участие больные с раком поджелудочной железы, легких, желудка, простаты, эндометрия, больные меланомой, а также колоректальным раком. При этом у каждого пациента брали биопсию как минимум из двух разных метастазов. Сначала исследователи провели классификацию всех найденных несинонимичных мутаций, выделив среди них мутации в потенциально драйверных генах. Затем ученые построили филогенетическое древо, отражающее последовательность появления тех или иных мутаций в ходе развития и метастазирования опухолей. Для удобства интерпретации все драйверные мутации были разделены на «общие» (те, которые присутствовали во всех метастазах) и «индивидуальные» мутации (характерные для отдельных групп метастазов и обуславливающие их генетическую гетерогенность). Было показано, что более 65% исследованных биоптатов являются генетически гетерогенными. Далее предстояло выяснить, насколько найденные мутации в потенциально драйверных генах являются функционально значимыми. Так как мутации в драйверных генах являются часто повторяющимися, то частота встречаемости несинонимичной мутации может выступать в качестве признака, по которому мутацию можно отнести к функционально значимой. Для оценки распространенности найденных мутаций ученые сопоставили полученные данные с каталогом соматических раковых мутаций (Catalogue of somatic mutations in cancer, COSMIC). Сравнение показало, что «индивидуальные» мутации, обеспечивающие гетерогенность метастазов, встречались в базе COSMIC в 100 раз реже, чем «общие». По словам авторов, частота встречаемости «индивидуальных» мутаций находилась на уровне «пассажирских» мутаций, не оказывающих влияние на онкогенез. Этот факт говорит о том, что мутации, способные вызвать изменения на уровне функционирования белков и запускать рост опухоли, относятся к «общим» для всех метастазов мутациям.

Исследователи также разработали математическую модель, с помощью которой можно сопоставить скорость роста первичной опухоли, частоту возникновения в ней драйверных мутаций, а также скорость метастазирования. Оценивая перечисленные показатели в совокупности, авторы пришли к выводу, что чаще всего новые драйверные мутации просто «не успевают» распространиться и накопиться в метастазах, чтобы обеспечить их сколько-нибудь существенную гетерогенность. Анализ полученной модели показал, что для того, чтобы метастаз действительно сильно отличался генетически от первичной опухоли, необходимо, чтобы в нем возникла новая драйверная мутация, позволяющая образующим его клеткам делится и давать начало новым метастазам в 10 раз быстрее, чем первичная опухоль.

По словам авторов, эти результаты говорят о том, что для принятия решения о подборе адекватной терапии лечащему врачу достаточно результатов биопсии единственного метастаза, так как основные функционально значимые мутации отличаются гомогенностью распределения по всем очагам опухолей.

Оригинал статьи

Получить скидку на генетические анализы

Записаться на Генетическую Школу