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.

НОВОСТИЗдоровье

Можно ли вылечить рак на поздней стадии, и какие его виды поражают жителей Алтая

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.

НОВОСТИОбщество

Мышь не проскочит. Как на Алтае закупали дорогие лекарства против рака в "Алвитфарме"

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.