Využití DNA čipů (profilů genové exprese) pro molekulární diagnostiku a predikci u karcinomu prsu

Naše současné porozumění pro většinu nádorů je stále omezeno především na jejich histologickou klasifikaci, grading, klinický rozsah a ojedinělé molekulární markery choroby. Kombinace těchto kritérií je více či méně úspěšně používána k rozlišení prognosticky odlišných skupin. Z pohledu 21. století charakterizovaného rozvojem nových technologií na poli molekulární biologie a genetiky, a existencí částečně i kompletně zmapovaných genomů již několika organismů, včetně úplné sekvence lidského genomu, se to jeví jako nedostatečné. Je-li aberantní genová exprese skutečně klíčovým krokem iniciace, promoce a progrese tumoru, a platí-li základní dogma informačního toku v biologických systémech (DNA→RNA→protein→fenotyp), vzniká tak předpoklad, že biologické koreláty genové exprese jsou identifikovatelné. Naděje je proto vkládána do DNA čipů (DNA microarrays), které představují zařízení schopné ve velmi krátkém čase paralelně detekovat a kvantifikovat expresi až desítky tisíc genů (profil genové exprese) a nebo identifikovat variabilitu genetického kódu. DNA čipové analýzy nám umožňují globální pohled na genovou expresi nádoru a identifikaci genetických markerů důležitých pro diagnostiku, klasifikaci a predikci nádorového onemocnění ⁽¹⁾. To dokazuje celá řada prací na toto téma publikovaných. V naší přednášce se zaměříme na dosavadní využití DNA čipů a získaných profilů genové exprese u karcinomu prsu. Ve stručném přehledu některé výsledky uvádíme.

Perou a kolektiv publikovali v roce 2000 v Nature ⁽²⁾ a v roce 2001 v PNAS⁽³⁾ práce, ve kterých na základě profilu genové exprese identifikovali 4 hlavní skupiny karcinomů prsu. První skupina karcinomů byla charakterizována expresí cytokeratinů luminálního typu a estrogenových receptorů. Byla proto označena „luminal group“ a podle intenzity exprese rozdělena na podskupinu „luminal-A“, s vysokou expresí těchto markerů, a „luminal-B / luminal C“ s nízkou expresí. Druhá skupina karcinomů byla odlišitelná pomocí vysoké exprese HER2. Třetí skupina, „basal-like“, se vyznačovala vysokou expresí cytokeratinů bazálního typu a sporadickou expresí estrogenových receptorů. Čtvrtá skupina byla pojmenována „normal breast-like“ a byla pro ni charakteristická exprese genů exprimovaných především tukovou a neepiteliální tkání z karcinomu prsu. Uvedené rozdělení mělo silný prognostický význam. Vícedimenzionální biostatistické zpracování výsledků navíc potvrdilo unikátnost genového profilu konkrétního nádoru, neboť profily párových vzorků z tumoru jednoho pacienta (před a po léčbě, nebo primární tumor a uzlinová metastáza) byly v naprosté většině případů řazeny do těsné vazby k sobě, mezitím co profily tumorů od různých pacientů byly vždy mnohem více rozdílné. Z toho vyplývají dvě důležité informace. Za prvé, každý onkologický pacient je nositelem tumoru jehož molekulární profil je unikátní a odlišitelný, a za druhé, profil genové exprese metastatického ložiska je odvozený od profilu primárního nádoru. Uvedených poznatků lze využít pro výzkum prediktivních a prognostických molekulárních markerů.

Klinického využití DNA mikročipů dosáhla holandská skupina (van´t Veer a kolektiv), která objevila profil genové exprese založený na 70 vyselektovaných genech v jejichž expresi se signifikantně odlišovaly pacientky I. a II. klinického stádia, u kterých onemocnění do 5 let od diagnosy metastazovalo nebo dosáhlo 5 let kompletní remise (5). Klinického použití poznatků z DNA mikročipových analýz využívá i americká skupina z Dana Farber Cancer Institute, která svou klinickou studii II. fáze založila na zjištění, že karcinomy prsu charakterizované buď přítomností BRCA1 mutace, nebo „triple negative phenotype“ (ER-, PR-, HER-2 neg), nebo „basal-like group“ genotyp tumoru, mají do jisté míry podobné profily genové exprese⁽⁶⁾ . Vzhledem k tomu, že v preklinických experimentech byla prokázána zvýšená citlivost buněčných linií karcinomů prsu nesoucích BRCA1 mutaci k interkalačním látkám⁽⁷⁾, je u pacientek I. a II. klinického stádia zařazených do studie podávána chemoterapie založena na cisplatině.
Nabízí se řada dalších využití stávajících poznatků z DNA čipových analýz. Například zajímavá je jistě otázka, zda karcinomy z jednotlivých podskupin „luminal A, B a C“ mají stejný benefit z adjuvantní léčby tamoxifenem? Nebo jestli DNA čipy mohou predikovat rezistenci na léčbu trastuzumabem? DNA mikročipy představují technologii, která bezesporu v blízké budoucnosti dosáhne použití v rutinní klinické praxi. Relativní mladost této technologie a její náročnost na metodiku a biostatistické analýzy se sebou přináší rizika, která nás oprávněně nutí ke zvýšení kritičnosti k dosaženým výsledkům a k vyčkávání na závěry klinických studií.
Poděkování: Práce byla provedena s přispěním výzkumných úkolů: Grant IGA MZ ČR – NR/8335 – 3 a NR/8270 – 3.
Literatura

1. Svoboda M, et al. Lékař a technika, 2004; 35 (3): 67–75.
2. Perou, C.M., et al. Nature, 2000; 406: 747–752.
3. Sorlie, T. et al. PNAS, 2001; 98: 10869–10874
4. van´t Veer, l.J., et al. Nature, 2002; 415: 530–536.
5. Wang, Y., et al. Lancet, 2005; 365: 671–679.
6. Preoperative Cisplatin in Early Stage Breast Cancer, II Phase. Study, DFCI 04-183.7. Ratanaphan, A. et al. Biochim. Biophys. Acta., 2005; 1725 (2): 145–151..