Молекулярная диагностика это что такое
Молекулярная диагностика рака
Молекулярно-генетическое тестирование является неотъемлемой частью обследования и лечения онкологических больных во всем мире.
Анализ опухоли каждого конкретного пациента и формирование индивидуального перечня потенциальных молекул-мишеней стало возможным благодаря внедрению методик молекулярно-генетического анализа в клиническую практику. Научная лаборатория молекулярной онкологии НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова выполняет полный спектр современных молекулярно-генетических исследований для онкологических пациентов и их родственников.
Кому и чем могут помочь генетические исследования?
НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова осуществляет полный комплекс мероприятий, связанных с диагностикой наследственной предрасположенности к раку молочной железы.
Любой человек является носителем каких-то мутаций, опасных либо для нас, либо для потомства. Первое направление исследований онкогенетиков – выявление наследственных мутаций с помощью секвенирования генома. Второе направление – исследование собственно опухоли, спектра приобретенных клеткой мутаций, в связи с которыми она возникла. Для этого тоже требуется исследование генома всего организма, чтобы сравнить последовательность ДНК опухоли с последовательностью ДНК в организме. Поэтому в будущем оно потребуется для лечения любой опухоли.
Подробнее узнать о деятельности Лаборатории молекулярной онкологии здесь.
Подробнее узнать о Группе молекулярно-генетических методов исследований референс-центра по ссылке.
Молекулярная диагностика
Чем лучше ученые понимают человеческий геном, тем большую роль в подходе к злокачественным заболеваниям играет молекулярная диагностика и исследование генетических аномалий. По сути дела, такое изменение концепции рака радикально меняет подходы к диагностике, позволяя грамотнее и точнее определять стратегии лечения. Благодаря молекулярной диагностике становится возможной ранняя постановка диагноза и выстраивание скорректированной схемы лечения, обеспечивающей более благоприятный исход для пациентов со злокачественными новообразованиями.
Что такое молекулярная диагностика
Молекулярная диагностика (MDx) – раздел диагностических исследований in vitro, включающий все специфические методы анализа нерегулярных биополимеров – ДНК, РНК и белков. MDx является основой персонализированной медицины.
Особенности и цели молекулярной диагностики
Суть молекулярной диагностики – в понимании аберраций гена конкретного пациента. Необходимость точного описания подобных нарушений возникла во многом благодаря развитию таргетной терапии и появлению таргетных препаратов, то есть препаратов, которые воздействуют непосредственно на молекулярную «мишень» (отсюда и название препаратов от английского target – мишень) в опухоли.
Молекулярная диагностика преследует несколько целей. Наиболее важными из них являются:
Молекулярная диагностика считается дорогостоящей процедурой по сравнению с другими методами исследования. Полученный диагноз является более точным, поскольку способен сообщать об изменении того или иного заболевания и влиянии этого изменения на организм, тем самым определяя эффективность лечения.
Молекулярные методы используются не только для диагностики различных заболеваний, но и для оценки реакции на лечение, особенно у онкологических больных. Они являются одним из наиболее эффективных методов отображения развития и рецидива заболеваний.
Наличие или отсутствие определенных соматических мутаций для тех или иных видов рака позволяет не только дать точный прогноз по этим опухолям, но и выбрать правильные препараты. Так, для лечения опухолей толстой кишки необходимо анализировать мутации в генах KRAS и BRAF. При раке молочной железы следует обратить внимание на гены BRCA1 и BRCA2. Понимание связи генных мутаций и специфики заболевания – необходимое звено в лечении онкозаболеваний.
Методы молекулярной диагностики
Одним из самых актуальных методов молекулярной диагностики стал метод аллель специфичной ПЦР в реальном времени. Благодаря этому методу выявляются мутации в генах EGFR, KRAS, BRAF, PI3K, MGMT, UGT1A1. На основании полученной информации выстраивается схема лечения и контролируются результаты терапии.
ПЦР (полимеразная цепная реакция) – это молекулярный метод, в котором фрагмент генетического материала, будь то ДНК или РНК, амплифицируется для выявления мутаций и подтверждения предполагаемого диагноза.
Этот метод имеет лабораторной молекулярной диагностики ряд особенностей:
Полученную смесь помещают в термоциклер – аппарат, действующий путем изменения температуры, указанной специалистом в соответствии с исследованием, амплифицируя генетический фрагмент.
В случае обычной ПЦР продукт после амплификации подвергается электрофорезу, представляющему собой молекулярный метод, основанный на весе и размерах фрагментов. В соответствии с этими свойствами создается образец связок, анализ которых проводится в связи с полосой положительного контроля, т. е. в полосе, которая, как известно, соответствует генетическому изменению.
ПЦР в реальном времени (qPCR) является разновидностью количественной полимеразной цепной реакции, т. е. помимо выявления генетического изменения, она также может давать информацию об экспрессии генов (о том, насколько сильно измененный ген выражается в организме, и, таким образом, может использоваться для диагностики и мониторинга лечения).
Молекулярный метод «нового поколения» NGS (секвенирование) определяет нуклеотидную последовательность ДНК. Исследование проводится с помощью ПЦР-подобной реакции, однако в амплификационную смесь добавляются модифицированные нуклеотиды (фторохромы), поэтому при амплификации материала модифицированные нуклеотиды встраиваются в ДНК и создают несколько фрагментов, соответствующих продукту секвенирования. Продукт реакции помещают в аппарат – ДНК-секвенсор. На основании полученного результата врач диагностирует генетические заболевания.
Преимущества клиники молекулярной диагностики «Медскан»
Клиника «Медскан» предлагает все новейшие методы молекулярной диагностики, в том числе ПЦР, FISH, цитогенетику. В качестве комплексного высокопроизводительного прогностического и диагностического молекулярно-генетического метода активно внедряется в практическую медицину секвенирование. Сегодня уже доступны полноэкзомные и полногеномные исследования, а также различные таргетные панели для NGS.
В центре молекулярной диагностики используется современное оборудование экспертного класса для проведения анализов. Специалисты с большим практическим опытом периодически повышают уровень квалификации и четко следуют международным протоколам. Цены на молекулярную диагностику в Москве уточняйте по телефону, указанному на сайте.
У каждого болезнь своя
В настоящий момент «золотым стандартом» в онкологии является гистологическое исследование. Оно позволяет выделить отдельные формы, типы и подтипы опухолей, прогнозировать развитие каждой из них по отдельности, определить тип лечения. Однако с развитием методов диагностики появилась возможность более глубокого изучения опухоли и определения ее молекулярных характеристик, что позволило более четко стратифицировать типы онкологических заболеваний. Произошел сдвиг парадигмы от лечения типа онкологического заболевания к лечению конкретного пациента и конкретной опухоли. Принцип, учитывающий особенности каждого пациента, лежит в основе персонализированной медицины, которая находит свое дальнейшее развитие в т.н. прецизионной, то есть точной медицине (precision medicine). Ее отличие в том, что при выборе лечения используется информация о полном наборе молекулярных изменений в клетке.
Генетический портрет опухоли
Прежде онкологи имели лишь узкий набор биомаркеров с относительно доказанной эффективностью. С появлением и развитием молекулярно-генетических тестов онкодиагностика вышла на новый уровень. Сегодня есть арсенал методов, которые позволяют выявлять молекулярные нарушения на любом уровне функционирования опухолевой клетки, будь то изменение в структуре или последовательности ДНК, изменение в составе белков или в процессах метаболизма.
Наиболее широко применяемым методом является определение мутаций и перестроек в последовательности ДНК. Методы их определения непрерывно совершенствуются, в клиническую практику входят более чувствительные и высокопроизводительные, их высокая точность дает возможность определять даже редкие мутации и проводить анализы крови (жидкостная биопсия).
Еще 20 лет назад нам был доступен просмотр только одного гена за один тест, на это уходило около двух дней. Сейчас появилась возможность проводить полную оценку генетического портрета опухоли за 2-5 дней и накапливать эти данные для дальнейшего анализа. Технология секвенирования нового поколения (NGS) позволяет «прочитать» одновременно сразу несколько участков генома, что наряду с высокой чувствительностью является главным отличием от более ранних методов. Поэтому на сегодняшний день NGS является основным методом, применяемым в современных исследованиях и создании баз данных. Такие базы данных в дальнейшем используются для выявления новых клинически значимых мутаций, уточнения их роли в патогенезе опухоли и влиянии на ее характеристики.
Решение для каждого
Использование новых методов диагностики и анализа данных позволяет четко выделять группы пациентов, у которых будет эффективна именно инновационная терапия. Комплексное геномное профилирование позволяет выявить потенциальные мишени для всех разрабатываемых в мире препаратов и, если возможности стандартных схем исчерпаны, выработать индивидуальную схему лечения. Применение метода с заранее известной эффективностью значительно снижает стоимость лечения онкологических пациентов в целом.
Несмотря на преимущества новых методов молекулярной диагностики, далеко не всегда они применяются в рутинной практике. Для их внедрения требуется множество сравнительных и подтверждающих исследований. Сегодня в большинстве национальных медицинских исследовательских центров России есть вся необходимая инфраструктура для их проведения. Появились и готовые решения как российских, так и зарубежных производителей для проведения комплексного геномного профилирования в различных областях медицины, в частности в онкологии. Следующим шагом является их апробация в клинической практике и внедрение в качестве медицинских услуг. Ключевой задачей на сегодня является валидация разработанных методов и сопоставление с существующими подходами.
Широкое внедрение методов молекулярной диагностики позволит существенно повысить эффективность терапии и качество жизни онкологических пациентов, а также сократить общие затраты на лечение.
Нельзя друг без друга
Развитие персонализированной медицины невозможно без взаимодействия между медицинскими центрами, лабораториями и фармкомпаниями. Эта тенденция наблюдается во всем мире. В частности, многие исследования по определению риска рецидива онкологических заболеваний и молекулярному профилированию проводятся именно в сервисных лабораториях. Такого рода партнерства позволяют медицинским учреждениям осуществлять высококачественную диагностику даже при отсутствии собственной инфраструктуры. Взаимодействие с фармкомпаниями обеспечивает наиболее быстрый доступ к современным препаратам (таргетная терапия, иммунотерапия). А также позволяет наиболее точно формировать цели для будущих исследований и поиска новых препаратов.
С развитием фармацевтики молекулярная диагностика становится все более и более важной сферой, которая определяет, какой препарат и почему будет показан пациенту и обеспечит эффективность его лечения. Но без диагностики препарат будет бесполезен. Разрабатывая и выпуская на рынок новейшие препараты таргетной и прецизионной медицины, производитель все больше будет зависеть от развития диагностики. И все чаще будет опираться на них при выпуске новых лекарств. В онкологии дальнейшее развитие, безусловно, будет идти именно в этом направлении. Соответственно, должны формироваться механизмы регистрации, оценки и применения подобных инновационных решений.
Виктория Морецкая, руководитель отдела молекулярно-генетической диагностики компании «Рош Москва»:
— Рациональным диагностическим решением является комплексное геномное профилирование (КГП) опухоли с выявлением всех клинически значимых изменений. Оно предполагает выбор наиболее эффективной терапии, что, в свою очередь, может отсрочить прогрессирование заболевания. Активное внедрение КГП в рутинную онкологическую практику может оказать существенное влияние на снижение смертности от злокачественных новообразований, что поможет достичь целевых показателей эффективности онкологических служб субъектов Российской Федерации.
Дмитрий Власов, медицинский директор компании Bayer:
Алексей Шавензов, директор по взаимодействию с государственными органами власти компании «Джонсон&Джонсон»:
— Сегодня инновационные технологии в здравоохранении развиваются настолько стремительно, что существующие регуляторные системы вскоре могут оказаться не готовы к их принятию. Терапевтическая медицина двигается по пути персонификации. Унифицированные регуляторные механизмы (например, проведение локальных клинических исследований на популяции или экспертиза качества препарата в лаборатории регуляторных органов) могут быть неприменимы для таких индивидуализированных решений, как генетически модифицированная аутологичная Т-клеточная иммунотерапия. Работа по созданию современного российского регуляторного пространства в отношении подобных инноваций должна проводиться заранее, в тесном сотрудничестве с профессиональным сообществом и с учетом уже накопленного международными регуляторными агентствами (такими, как FDA и EMA) опыта.
Сергей Андреев, директор по лабораторной диагностике «АстраЗенека», Россия и Евразия:
Основой современного подхода к лечению онкологических пациентов является применение «таргетных» препаратов. Более 70 процентов новых лекарственных препаратов для назначения требуют выявления молекул-мишеней, и лабораторная диагностика требует все более современных методов. Генетическими маркерами для назначения «таргетной» терапии являются наследственные или опухолевые (соматические) мутации. В силу требований к сертификации и регистрации тест-систем, клинические лаборатории проводят исследование стандартных мутаций методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Выявление расширенного спектра мутаций методом геномного профилирования (NGS) позволяет расширить количество пациентов с высокими шансами на излечение. Панели, объединяющие в себе десятки генов, связанных с заболеваниями, анализируют в крупных лабораториях, имеющих лицензию для научных исследований, однако в стандартной клинико-диагностической лаборатории такая услуга пока не доступна. Регистрация высокотехнологичного оборудования и панелей для анализа генов в Росздравнадзоре ведется, однако процедура новая, и требует принятия нестандартных решений, также как и внесение данной услуги в стандарты оказания медицинской помощи и в ОМС.
Молекулярно-генетическое исследование опухоли для подбора терапии
Молекулярно-генетические исследования опухоли помогают получить диагностические, предиктивные и прогностические данные для выбора эффективной терапии путем геномного профилирования опухоли. Онкогенотесты позволяют врачу подбирать индивидуальное лечение, диагностировать сложные случаи и предсказать возникновение наследственного рака.
Что определяет метод молекулярно-генетического тестирования опухоли?
Рост клетки контролируется как скорость автомобиля. Ряд генов кодирует молекулы, которые “давят на газ”. При мутации они не прекращают работу, заставляя клетку делиться без остановки. Другие гены кодирует молекулы-“тормоза”, и при их поломке деление клеток, становится неконтролируемым. Молекулярно-генетическое исследование опухоли позволяет обнаруживать такие мутации.
Мутации всегда наследуемы?
Большинство случаев рака вызывается приобретенными в течении жизни мутациями. Их вызывает контакт с, например, сигаретным дымом, радиацией, некоторыми химикатами. Некоторые мутации не имеют чёткой причины и происходят случайно, при делении клеток. Поэтому, даже если человек родился со здоровыми генами, некоторые из них могут измениться в течение жизни. Молекулярно-генетические методы позволяют выявить опухоль на ранней стадии благодаря обнаружению “поломок”.
Почему существует семейная предрасположенность к опухолям?
По современным представлениям, одной единственной мутации в клетке недостаточно. Однако, если пациент уже унаследовал мутацию от родителей, то это ускоряет накопление достаточного количества мутаций для появления злокачественного процесса. Благодаря онкогенотесту возможно узнать о наличии мутации до появления опухоли.
Какие виды исследований ткани опухоли существуют?
Исследования позволяют определить генетический и молекулярный профиль опухоли. Иммуногистохимический тест и флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) помогают обнаружить “мутированные” клетки. Генетические тестирования опухоли (ПЦР, секвенирование) применяются для детального анализа последовательности ДНК и выявления мутации.
Какой материал опухоли исследуют?
Для проведения молекулярно-генетического исследования опухоли принимают фиксированный в формальдегиде материал после биопсии опухоли или её метастазов, а также готовые стекла и парафиновые блоки. О деталях процедуры уточнит специалист.
Как исследуют ткань опухоли?
Для чего применяется FISH-метод?
Флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) по особому свечению помогает определить хромосомные аномалии в опухолевых клетках. Данное молекулярно-генетическое исследование применяется для обнаружения мельчайших генетических изменений, недоступных для нахождения иными способами.
Что представляет собой геномное профилирование опухоли?
Геномное профилирование опухоли заключается в “разложении на буквы” (секвенировании) ключевых онкогенов. Технология основана на выявлении генетических мутаций злокачественных клеток. В ходе комплексного профилирования выявляются все нарушения, которые могут быть связаны с онкологическими патологиями, оценивается их значимость.
Что такое таргетная терапия?
Это новое поколение противоопухолевых препаратов, которые атакуют конкретные “мишени”, запускающие опухолевый процесс. Лекарства действуют на пораженные клетки, не трогая здоровые. Для подбора терапии необходимо генетическое тестирование опухоли.
Можно ли назначать таргетное лечение без генетического тестирования опухоли?
Применение «таргетных» препаратов, действующих непосредственно на молекулярную мишень в опухолевой клетке, требует обязательного генетического тестирования, определяющих эффективность терапии. Как правило, доступные для атаки “мишени” несут не все опухоли, а лишь часть случаев. Поэтому нужно сначала обнаружить наличие “мишени” в опухоли, и только затем назначать препарат.
Каким пациентам показано исследование опухолевой ткани?
Исследование показано большинству пациентов для качественной диагностики и лечения, а также выбора терапии из нескольких вариантов; В сложных случаях (при затруднении диагностики или без выявленного первичного очага); Пациентам, которым перестало помогать лечение, назначенное ранее; Пациентам с диагностированным раком, для которого нет клинических стандартов лечения.
Если в образце ткани выявлена мутация, что делать далее?
После проведения комплексного молекулярно-генетического исследования, сбора и анализа всей информации и оформления заключения, пациент получит информацию, которая необходима врачу-онкологу для назначения или коррекции терапии с учетом информации о молекулярном и геномном профиле опухоли. Иногда значимых мутаций выявить не удается. Тем не менее, эта информация также будет полезна лечащему врачу при выборе тактики лечения и назначения дополнительных методов диагностики.
Что получает пациент после прохождения молекулярно-генетического исследования опухоли?
Пациент получает врачебное заключение с по генетическим нарушениям и молекулярным биомаркерам его опухоли, рекомендации по потенциально эффективным/неэффективным или токсичным препаратам.
Какую информацию получает врач по результату исследования?
Геномное профилирование опухоли позволяет врачу персонализировать лечение и получить результат лучше, чем стандартное лечение. Онкогенотест также помогает снизить риск осложнений при лечении и исключить неэффективные в конкретном случае препараты.
Помогают ли методы для прогноза текущего лечения и вероятности рецидива?
Конечно. Генетическое тестирование опухоли помогает выявить персональные риски и скорректировать текущее лечение в случае его неэффективности. После тестирования пациент узнает, повышен ли у него риск повторного заболевания, в каком органе, какие меры профилактики необходимо предпринять.
В чем преимущества геномного тестирования опухоли?
Геномное тестирование позволяет врачу-онкологу назначать эффективную терапию индивидуально для каждого пациента. Классическое назначение лекарств не уточняет персональный «вид» опухоли, а назначается или эмпирически, или «атакует» все клетки организма разом. Тестирование позволяет врачу опираться не на чаще назначаемые при данной патологии препараты, а выбирать препараты, которые при наличии мутации дадут положительный эффект.
Есть ли необходимость в сдаче крови?
Исследования на основе периферической крови возможны в том случае, если тканевая биопсия невозможна, количество опухолевой ткани является недостаточным для анализа или есть подозрения на метастазирование и прогрессирование. В таком случае производится геномное профилирование опухоли на основе образца крови. Также на основе крови осуществляется поиск наследственных и приобретенных мутаций для предупреждения заболевания.
Кому показан онкогенотест без наличия обнаруженной опухоли?
Онкогенотест важен для раннего выявления наследственных форм рака. Также тест будет важен лицам, перенесшим заболевание раннее или имеющим пороки развития. Не стоит забывать, что мутации могут возникать спонтанно в течении жизни, поэтому их раннее обнаружение позволяет не пропустить начало заболевания.
При генетическом тестировании целиком разбирается весь ген?
При генетическом тестировании исследуют только определенные участки генов, которые чаще всего «замечены» в наличии значимых мутаций. Нет необходимости «разбирать» ген целиком, так как цена исследования будет значительно выше, скорость выполнения дольше, а клиническая ценность остается сомнительной.
Существует ли возможность узнать свою предрасположенность к развитию опухолей?
Часть случаев рака имеют наследственную природу. Это значит, что человек унаследовал сломанный ген, повышающий риск заболевания. Геномное профилирование опухоли определяет наличие онкологической предрасположенности и заблаговременно проводит профилактические мероприятия по раннему выявлению опухоли здоровым людям с неблагоприятной наследственностью в генах, вовлеченных в канцерогенез.
Как генетическое тестирование выявляет предрасположенность к наследственным формам рака?
Тест проверяет известные гены, защищающие нас от рака, на наличие мутаций, и определяет риск появления заболевания. Часть случаев рака имеют наследственную природу.
Чем поможет раннее выявление предрасположенности к наследственным формам рака?
Стоит ли родственникам проходить генетическое тестирование при обнаружении у пациента опухоли?
Какой рак чаще всего является наследуемым?
Всего известно около девяти распространенных и множество редких онкологических заболеваний, вероятность развития которых увеличена у носителей наследственных мутации. К самым распространенным наследуемым формам относятся рак желудка, яичников, молочной, поджелудочной, щитовидной и предстательной желез, колоректальный рак, меланома.
Что позволяет заподозрить наследственную форму рака?
Можно задуматься о наследственной форме рака при возникновении нескольких случаев одного типа рака в семье. Также насторожить может возникновение рака в каждом из парных органов, или рак, нехарактерный для данного пола. Опухоль появляется чаще всего в более раннем возрасте, чем при «спонтанной» мутации. Несколько типов рака у родственника также могут помочь заподозрить наследственную форму.
Если у родителей нет онкологии, значит и у ребенка не будет наследуемого рака?
Список литературы
Wishart DS. Is Cancer a Genetic Disease or a Metabolic Disease?. EBioMedicine. 2015;2(6):478 479. Published 2015 May 23. doi:10.1016/j.ebiom.2015.05.022
K.V. Shelekhova, A.S. Konstantinov.Morphological methods of malignant tumors investigation. Практическая онкология. Т. 18, No4 – 2017
Vnencak-Jones, C., M. Berger, W. Pao. 2016. Types of Molecular Tumor Testing. My Cancer Genome
Sokolenko AP, Imyanitov EN. Molecular Diagnostics in Clinical Oncology. Front Mol Biosci. 2018;5:76. Published 2018 Aug 27. doi:10.3389/fmolb.2018.00076