Технологии молекулярной диагностики, от которой ждут революции в борьбе с онкологическими заболеваниями, развиваются сегодня очень быстро.
Все чаще можно слышать, что появляются новые генетические тесты, позволяющие диагностировать онкологические заболевания на ранних стадиях и назначать эффективную персонализированную терапию. О настоящем и будущем генетической диагностики в онкологии рассказал руководитель научной группы разработки новых методов диагностики на основе технологий высокопроизводительного секвенирования ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребназдора, к.б.н. Камиль Хафизов.
Камиль Фаридович, что дают молекулярные технологии анализа в диагностике онкологии?
— Тут можно выделить несколько основных направлений исследований. Одно из них — определение наследственной предрасположенности к различным типам рака, позволяющее выявлять носителей «поломанных» генов, для которых вероятность развития онкологических заболеваний повышена.
Другое важное направление в онкологии — подбор «таргетной» терапии — диагностика тех пациентов, которым уже поставлен диагноз, и требуется назначить максимально эффективное лечение. Это исследование проводится на основании генетических маркеров, дающих ответ на вопрос о том, будет ли эффективно действие определенных препаратов. В этих тестах есть не только медицинский, но и экономический смысл. В ряде случаев разумнее сначала провести диагностику стоимостью 10-20 тысяч рублей, чем вслепую тратиться на крайне дорогую терапию, показанную далеко не всем. Например, в прошлом году был выведен на российский рынок препарат олапариб, который эффективен при наличии определенных мутаций в генах BRCA1 и 2 при раке яичников. Препарат дорогой, стоит порядка полумиллиона рублей, поэтому желательно сначала провести анализ на наличие мутаций, чтобы определить, будет ли он эффективен.
Наконец, большой интерес вызывает разработка малоинвазивных методов диагностики рака на ранних стадиях, позволяющих своевременно принимать необходимые меры и кардинально повышать шансы пациентов на выздоровление. Один из подходов — диагностика онкологических заболеваний по свободно циркулирующей ДНК в крови. Когда в организме развивается опухоль, на ранней стадии она может себя никак не проявлять, человек хорошо себя чувствует, считает себя здоровым и обращаться к онкологу не планирует. Но поскольку опухолевые клетки (как и любые другие) периодически умирают, они выбрасывают в кровь небольшие фрагменты ДНК, содержащие мутации, которые и привели к появлению опухоли. Количество таких молекул очень мало на фоне здоровой ДНК, циркулирующей в плазме крови, поэтому их детекция стандартными методиками сложна или вообще невозможна. Тем не менее, уже появились подходы, позволяющие «отлавливать» такие молекулы и делать выводы о том, что в организме пациента начинается развитие онкозаболевания.
За счет чего это стало возможным?
— Все эти анализы тесно связаны с появлением технологий высокопроизводительного секвенирования, или NGS секвенирования (от англ. Next Generation Sequencing), которые дали возможность прочитывать отдельные гены и даже целые геномы. Еще десять лет назад это стоило порядка миллиона долларов, а сегодня — уже около тысячи. И если мы знаем, какие мутации вызывают конкретные наследственные заболевания, то их вполне можно диагностировать путем идентификации определенных маркеров. Так, при проведении высокопроизводительного секвенирования мы можем прочитать весь ген, а это десятки и даже сотни тысяч нуклеотидов. Тогда как с использованием технологий секвенирования первого поколения смотрят либо конкретные «точки», либо очень небольшие фрагменты генома, где могут возникать «вредоносные» мутации. Все это дало возможность диагностировать огромное количество наследственных заболеваний, большинство из которых генетические по своей природе.
Что это за анализы? Как они проводятся?
— В простейшем случае с помощью методов молекулярной биологии «обогащается» конкретный фрагмент генома, где есть вероятность найти определенные мутации. Далее, после ряда манипуляций над образцом ДНК, происходит само секвенирование, то есть прочтение последовательности нуклеотидов фрагментов ДНК на специальных приборах — секвенаторах. Затем с помощью специализированного биоинформатического анализа создается отчет о наличии или отсутствии искомых мутаций в исследуемых генах.
В качестве другого примера могу привести тест, проводимый на секвенаторе Genereader от компании Qiagen, который имеется в нашем институте. Тест направлен на поиск определенных мутаций, возникающих при пяти типах онкозаболеваний — раке легкого, простаты, молочной железы, меланоме и раке желудка. Для этого была разработана «панель» из нескольких генов, мутации в которых возникают при перечисленных видах рака. Разработчики теста взяли обширный список всех существующих на сегодняшний день в мире препаратов, а также тех, которые могут появиться на рынке в ближайшие годы. Затем провели обширный поиск по различным базам данных и научным статьям и на основании этой информации связали препараты с конкретными генетическими маркерами. Результатом тестирования является отчет, который помимо перечня обнаруженных мутаций, содержит список препаратов, способных помочь этому конкретному пациенту.
Для анализа берется кровь из вены?
— Зависит от теста. Для определения наследственной предрасположенности — да, чаще всего это кровь, но годится и буккальный эпителий, для чего достаточно потереть ватной палочкой за щекой. Все, что нам нужно — это геномная ДНК, которая содержится в любой клетке, хотя лабораторные наборы для выделения нуклеиновых кислот обычно все же предназначены для работы с определенными типами тканей. Иной подход используется для подбора таргетной терапии. В этом случае секвенируются молекулы ДНК, получаемые из образцов опухолей, обычно взятых при операции, так как при лечении важно специфически воздействовать именно на опухолевые клетки, имеющие генетические «поломки».
На сегодня больше всего на слуху мутации генов BRCA.
— Действительно, большое количество тестов сегодня в мире разработано именно на мутации в генах BRCA1 и BRCA2, которые ассоциированы с повышенным риском развития ряда онкологических заболеваний, прежде всего — рака молочной железы и яичников. Отдельную «рекламу» этим двум генам сделала американская актриса Анджелина Джоли, у которой обнаружили BRCA мутацию. Существуют также предположения, что «поломки» в этих генах связаны с повышенной вероятностью развития рака простаты и поджелудочной железы, сейчас эти данные находятся на стадии научных исследований. Впрочем, наличие таких мутаций еще не означает, что человек обязательно заболеет раком.
Помимо анализа на определение мутаций в генах BRCA есть и более расширенные тесты, где прочитываются около 20-30 генов, поломки в которых также ассоциированы с развитием ряда онкологических заболеваний. Мутации в них зачастую обладают меньшей пенетрантностью (вероятностью проявления), чем в BRCA1/2, однако известно, что они действительно связаны с некоторым увеличением риска развития заболевания. Среди генов, часто включаемых в эти тесты, можно назвать PTEN, CHEK2, NBN, TP53, PALB2 и некоторые другие.
А что сейчас, если еще не поставлено на поток, то, по крайней мере, доступно для россиян?
— Доступны анализы на отдельные мутации наиболее распространенных наследственных заболеваний, например, таких, как муковисцидоз или фенилкетонурия. В онкологии мы, к сожалению, отстаем, в том числе, из-за сложностей с регистрацией подобных тестов. В нашем центре можно сдать анализы, основанные, на технологиях пиросеквенирования (технологиях «первого поколения»), с помощью которых определяют несколько наиболее частых для нашей популяции мутаций в генах BRCA1 и 2. Но пока это, конечно, далеко не всеобъемлющий анализ полного генома.
Что мешает внедрить анализы для ранней диагностики в практическую онкологию?
— Пока такие тесты все еще недостаточно точны, но это не единственная проблема. Непонятно, как (да и зачем?) регулярно направлять на сравнительно дорогостоящие анализы человека, если у него нет никаких симптомов заболевания. Конечно, каждый может сам для себя решить, что ему необходимо исследование для выявления развитие онкологии на очень ранней стадии, но как часто его нужно проходить — вопрос открытый. Поэтому тесты пока разрабатываются не столько с целью ранней диагностики, сколько для мониторинга эффективности терапии, а также состояния организма после проведенного лечения. То есть, чувствуя себя вполне здоровым, человек может периодически проходить тест, чтобы отслеживать, не появилась ли в крови опухолевая ДНК, и не пропустить момент начала рецидива.
Дополнительная проблема в том, что в России тесты, основанные на технологиях NGS, пока не имеют регистрационных удостоверений, а потому не могут внедряться в практику диагностических центров и лабораторий. В научных центрах они сейчас проводятся в рамках научно-исследовательских работ — из-за того, что доступ пациентов к такого рода диагностике затруднен, а также открытым остается вопрос оплаты анализов. Существуют частные компании, которые предлагают генетические тесты для поиска мутаций, ответственных, в том числе, за предрасположенность к конкретным наследственным заболеваниям. Можно заказать в них и анализ полного генома. Но пока это не официальные диагностические тесты, и преподносятся они, скорее, как некая развлекательная генетика.
А можно, имея дефектный ген, тем не менее, не заболеть раком?
— Да, конечно. Это крайне важный момент, который обязательно нужно довести до сведения пациента, желающего пройти тест на предрасположенность к наследственному заболеванию. Вы можете прожить долгую и счастливую жизнь, не омраченную никаким онкологическим заболеванием, так как у вас есть второй «здоровый» аллель, полученный от второго родителя.
Реально ли, получив генетический паспорт человека, предотвратить риск развития онкозаболеваний? И почему не проводится генетический скрининг здорового населения?
— Сегодня говорить о патогенетической терапии (исправлении генов, ответственных за развитие ряда заболеваний) все-таки еще рано. Когда-нибудь мы придем к тому, что терапия будет назначаться на основании данных «генетического паспорта», но это все же дело будущего. Сейчас можно с уверенностью говорить лишь о том, что на основании генетических данных можно назначать персонализированную терапию в ряде случаев, и это действительно может облегчить протекание заболевания и даже позволить людям с тяжелыми наследственными синдромами жить полноценной жизнью.
Достаточно сложная тема — скрининг здоровых людей. Не всем идет на пользу информация о том, что у них есть предрасположенность к онкологическим заболеваниям: люди после этого начинают слишком сильно переживать. Поэтому вопрос о том, стоит ли проводить скрининг здорового населения на все известные предрасположенности, в том числе, к онкологическим заболеваниям, остается дискуссионным. Представьте, что у вас нашли мутацию, вы пока ничего не можете с ней сделать, но теперь вам придется жить с этим «знанием».
Автор: Ирина Резник