Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии прогнозирования гематогенного метастазирования опухоли молочной железы на основе изучения клональной эволюции в процессе химиотерапии

Сведения об участнике
ФИО
Ибрагимова Марина Константиновна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о жизни и медицина
Раздел области наук
Клиническая медицина и науки о здоровье
Тема
Разработка технологии прогнозирования гематогенного метастазирования опухоли молочной железы на основе изучения клональной эволюции в процессе химиотерапии
Резюме
Химиопрепараты, обладая мутагенным действием, могут выступать фактором эволюции опухоли и приводить к возникновению новых генетических нарушений в процессе химиотерапии. При помощи полногеномных чипов «CytoScan HD Array» (Affymetrix, USA) была изучена клональная эволюция опухоли молочной железы при проведении неоадъювантной химиотерапии. Впервые было установлено, что в 20% случаев химиотерапия приводит к образованию в опухоли молочной новых клонов с амплификациями и это приводит к 100% гематогенному метастазированию.
Ключевые слова
рак молочной железы, клональная эволюция, гематогенное метастазирование
Цели и задачи
Целью данного исследования являлось изучение клональной эволюции опухоли молочной железы в процессе неоадъювантной химиотерапии (НХТ).
Введение

Показано, что драйверные мутации являются инициирующими в образовании опухоли и предшествуют развитию геномной нестабильности, а значительная часть времени развития рака молочной железы связана с генерацией внутриопухолевого разнообразия. Субклональные и новообразованные мутации развиваются постепенно в течение длительного времени, создавая обширное клональное разнообразие. Дополнительные изменения в клональное разнообразие могут быть внесены при использовании химиотерапевтических средств. Обладая мутагенным эффектом и воздействуя на опухолевые клетки, химиопрепараты могут приводить к возникновению генетических нарушений и, как следствие, новых опухолевых клонов.

Методы и материалы

Материалом для исследования служили 30 парных образцов биопсийного материала до лечения и операционного материала после проведения неоадъювантной химиотерапии для каждого из пациентов. Была выделена ДНК из исследуемого материала при помощи набора QIAamp DNA mini Kit (Qiagen, Germany # 51304). Для изучения клональной эволюции мутантных опухолевых клонов использовали микроматрицу CytoScan HD Array (Affymetrix, USA), позволяющую оценивать одновременно весь спектр хромосомных нарушений в опухолевых клонах и проводить количественный анализ представленности мутации на фоне нормальной ДНК стромы. Для анализа изменения опухолевых клонов в процессе неоадъювантной химиотерапии проводили сравнение CNV (Copy Number Variation) (амплификаций и делеций) у каждого больного до лечения и после неоадъювантной химиотерапии и анализировали их изменение в процессе лечения.

Описание и обсуждение результатов

Установлено, что изменение частоты CNV и числа мутантных клонов напрямую коррелируют с изменением объема опухолевого узла в ответ на химиотерапию (ХТ) (с эффективностью НХТ) по данным УЗИ и маммографии (коэффициент корреляции Спирмена r = 0,64-0,82, p<0,05). Объем опухоли является важным показателем, который определяет возможность проведения органосохранной операции, но слабо связан с прогнозом заболевания. По нашему мнению, изменение частоты CNV и числа мутантных клонов может использоваться в качестве дополнительного критерия для оценки эффективности НХТ, которая отражает истинное влияние ХТ на опухоль. В процессе НХТ под влиянием химиопрепаратов происходит клональная эволюция опухоли, при которой происходит изменение опухолевых клонов – полное/ частичное исчезновение или появление новых клонов.

Установлено, что в процессе НХТ у 43 % (13/30) больных уменьшалось количество мутантных клонов (вплоть до полной элиминации: 4 случая полной генетической регрессии опухоли), в 27 % (8/30) случаев химиотерапия не оказывала никакого влияния на количество мутантных опухолевых клонов и частоту хромосомных аномалий. У 30 % (9/30) больных наблюдались случаи появления в процессе НХТ новых мутантных клонов. При этом, у 6 пациентов под действием НХТ происходит образование новых опухолевых клонов, несущих амплификации. При этом, показано, что в 100 % случаев появление новых амплификационных клонов было сопряжено с развитием гематогенных метастазов, у всех остальных больных с элиминацией ОК, отсутствием действия ХТ на клоны или у больных с появлением делеционных клонов не было гематогенных метастазов в 5-ти летний период наблюдения (по методу Каплана-Майера, р = 0,00001 Log-rank test).

Установлено, что новые клоны, образованные под действием НХТ, содержат амплификации в следующих локусах: 5p, 6p, 7q, 8q, 13q, 9p, 9q, 10p,10q21.1, 16p, 19p, 18chr. Как показал дополнительный анализ выявление любых 2-х и более локусов с амплификациями из этого списка в опухоли больного после предоперационной химиотерапии, или до лечения у больных без НХТ сопряжено с очень высоким (более 70%) риском развития гематогенных метастазов.

Используемые источники
1. Nik-Zainal S, et al. Mutational Processes Molding the Genomes of 21 Breast Cancers. Сell. 2012; V.149: рр.979-993.
2. Nga CKY, Pembertona HN, Reis-Filhob JS. Breast cancer intratumor genetic heterogeneity: causes and implications. Expert Review of Anticancer Therapy. 2012; V.12(N.8): рр.1021-1032.
3. Wang Y, et al. Clonal evolution in breast cancer revealed by single nucleus genome sequencing. Nature. 2014; V.512:рр.155-160
4. Greaves M, Maley CC. Clonal evolution in cancer. Nature. 2012;V.481:рр.306–313.
5. Swanton C. Intratumor Heterogeneity: Evolution through Space and Time. Cancer Research. 2012;V.72(N.19): рр.4875-4882.
6. Wolmark N, Wang J, et al. Preoperative chemotherapy in patients with operable breast cancer: nine-year results from National Surgical Adjuvant Breast and Bowel Project B-18. JNCI Monographs. 2001; V.30:рр.96-102.
Information about the project
Surname Name
Ibragimova Marina
Project title
Technology development for the prediction of hematogenous metastasis of breast tumor based on studying the clonal evolution during chemotherapy
Summary of the project
Carcinogenesis, malignancy and tumor progression are results of clonal evolution - process in which certain cell population gains competitive advantage on the basis of their new genetic configuration, resulting in their segregation into new daughterly clones. Chemotherapeutic drugs used during cancer treatment maybe responsible for introduction of additional clonal diversity, as they are known to possess mutagenic effect, which may end up in new advantageous genetic changes, resulting in an increase in the number of cancer clones. This research is aimed at studying clonal evolution of breast cancer. High density microarray «CytoScan HD Array» (Affymetrix, USA) was used to survey clonal evolution of mutant cancer clones. This study shows first obtained evidence that conduction of neoadjuvant chemotherapy in breast cancer metastasis is associated with appearance of new clones. It was also shown, that detection of new amplification clones during preoperative chemotherapy is an unfavorable prognostic factor in breast cancer cases.
Keywords
breast cancer, clonal evolution, metastasis