Ученые НМИЦ онкологии им. Петрова определили молекулы, которые помогут точно диагностировать фолликулярный рак щитовидной железы

Расширение знаний о роли микроРНК в канцерогенезе позволило ученым НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова определить молекулы, которые могут служить маркерами при диагностике фолликулярного рака щитовидной железы. Открытие ляжет в основу разработки тест-систем для точной диагностики этого заболевания на дооперационном этапе.

Работа над исследовательским проектом длилась три года. За это время специалисты выделили и проанализировали сотни микроРНК из доброкачественных и злокачественных фолликулярных узлов щитовидной железы. Сочетание экспериментальных и вычислительных подходов позволило выявить пару молекул микроРНК ‒ miR-146b и miR-451. Оценка соотношения их активности позволяет установить или исключить рак у пациента. Результаты научной работы представлены в научном издании «International Journal of Molecular Science 2020».

По данным ВОЗ за последние десятилетия заболеваемость раком щитовидной железы выросла в два раза. Рак щитовидной железы имеет несколько биологических типов, среди которых фолликулярная карцинома является одним из самых сложных в плане диагностики и лечения вариантов.

При обнаружении у пациента узловых образований щитовидной железы, главный вопрос, который волнует и лечащего врача и больного «Каков характер новообразования - доброкачественное или злокачественное?» Чтобы установить точный диагноз врачи используют методы ультразвуковой диагностики и тонкоигольную аспирационную биопсию (ТАБ) с последующим цитологическим исследованием полученного биоматериала. Однако в случае фолликулярной природы узла цитологическое исследование не позволяет подтвердить или исключить его злокачественный характер. В настоящее время в клинической практике нет метода, который позволил бы точно дифференцировать истинно злокачественный фолликулярный рак щитовидной железы и доброкачественную фолликулярную аденому. При этом первое заболевание требует оперативного лечения, а второе – обычно лишь наблюдения. Риск «оставить под наблюдением» фолликулярную карциному заставляет врачей в ряде случаев принимать решение об удалении щитовидной железы. И как результат - десятки операций, проведенных пациентам с доброкачественными новообразованиями.

Возможность решения этой проблемы с помощью анализа микроРНК-биоматериала, полученного в ходе тонкоигольной биопсии, исследуется давно. Но в клинической практике она пока не реализована из-за технологических сложностей. Оригинальный вариант решения предложили ученые НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова. Специалисты лаборатории субклеточных технологий с группой эндокринологии установили, что количество некоторых молекул микроРНК отличается в клетках фолликулярного рака и аденомы, причем эти отличия часто имеют разнонаправленный характер: активность одной молекулы возрастает в случае рака, другой – падает. Некоторые из таких реципрокных (разнонаправленных) изменений повторяются от случая к случаю и, вероятно, имеют биологический смысл. С практической точки зрения важно, что они могут быть оценены и использованы в качестве диагностических критериев.

Чтобы выявить те самые «маркерные» микроРНК, ученые провели масштабное исследование. Для эксперимента они собрали образцы ткани узлов щитовидной железы у пациентов с подтвержденными диагнозами «фолликулярная аденома», «малоинвазивный фолликулярный рак» и «широкоинвазивный фолликулярный рак». Затем был проведен количественный анализ около 200 микроРНК с целью поиска молекул, активность которых имеет прямую или обратную корреляцию с инвазивностью ткани узла, то есть если сказать иначе - объемом прорастания в близлежащие ткани. На основе полученных результатов были отобраны лишь 10 микро-РНК, диагностический потенциал которых был исследован более подробно.

‒ При содействии морфологов мы составили группы образцов фолликулярных узелков щитовидной железы с различными инвазивным потенциалам, то есть с различной степенью «прорастания» в близлежащие ткани. В этих образцах мы искали такие микро-РНК, изменение экспрессии, или «активности», которых соответствует степени инвазии клеток узла за пределы его капсулы, ‒ рассказала Анастасия Валерьевна Малек, заведующая лабораторией субклеточных технологий НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова.

Детальный анализ десяти выбранных молекул в расширенной коллекции образцов позволил выявить статистически значимые концентрационные различия. Но при оценке параметров диагностической значимости (специфичности, чувствительности) ни одна из молекул сама по себе не могла быть предложена в качестве маркера для клинического использования, т.е. не позволяла уверенно отличать доброкачественные и злокачественные фолликулярные узлы.

‒ Тогда мы предположили, что установить диагноз можно с помощью количественного анализа двух микроРНК путем оценки соотношения их концентраций. Мы создали программу для проведения таких расчетов для большого количества молекул и образцов. Этот подход позволил выявить пары молекул, соотношение концентраций которых четко ассоциировано с диагнозом фолликулярный рак.

В частности, пара «miR-146b / miR-451» показывала хороший диагностический потенциал. Было обнаружено, что в злокачественных образцах с большей степенью инвазии уменьшалось количество и падала активность молекулы miR-451, при этом увеличивалось количество и возрастала активность молекулы miR-146b. Работы других исследователей подтверждали участие этих молекул в развитии фолликулярного рака. Интересно, что биологическая активность одной молекулы ассоциировалась с «доброкачественными» характеристиками клеток, а другая участвовала в формировании «злокачественного» фенотипа.

Таким образом прослеживалась четкая взаимосвязь между концентрацией молекул miR-146b и miR-451 и инвазивным потенциалом клеток фолликулярных узлов. Эта пара микро-РНК оказалась маркером для точной постановки диагноза, она позволила отличить истинно злокачественный фолликулярный рак щитовидной железы от доброкачественной фолликулярной аденомы.

По мнению ученых, метод диагностики фолликулярного рака щитовидной железы возможно внедрить в рутинную клиническую практику. Тест-системы на основе ПЦР анализа нескольких пар микроРНК могут быть разработаны уже в ближайшие несколько лет.

‒ В целом предлагается следующий диагностический алгоритм: пациенту выполняется тонкоигольная аспирационная биопсия, далее биопсийный материал исследуется цитологом, и в случае обнаружения признаков фолликулярной опухоли, цитологический препарат используется для выделения микроРНК. Важно, новый метод «органично» встраивается в стандартный диагностический алгоритм и не предполагает проведения пациенту дополнительных процедур. После выделения РНК проводится анализ и расчет соотношений концентраций «маркерных» микроРНК‒ рассказала к.м.н. Анастасия Валерьевна Малек, заведующая лабораторией субклеточных технологий НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова. – В рутинной клинической практике количественное определение микро-РНК, скорее всего, будет выполняться методом ОТ-ПЦР. Однако, технология требует оптимизации основных этапов: выделения РНК, количественного анализа «маркерных» молекул и алгоритмов расчета полученных данных. В итоге, мы предполагаем, что время выполнения и стоимость анализа будет сопоставимы с современными методами ПЦР-диагностики, например, вирусных инфекций или точечных мутаций.

Разработка новых методов диагностики различных типов рака на основе микроРНК одно из ведущих направлений работы ученых лаборатории. Сейчас в НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова проводятся исследования в области диагностики рака предстательной железы, рака молочной железы, рака шейки матки и колоректального рака.

Справка

МикроРНК – класс молекул малых регуляторных РНК, которые контролируют экспрессию белок-кодирующих генов. МикроРНК участвуют во всех ключевых процессах клетки, включая клеточную пролиферацию (размножение путем деления), дифференцировку (реализация запрограммированной генами функции) и апоптоз (программируемая гибель). МикроРНК также участвуют в межклеточном взаимодействии. Исследования ученых по всему миру показывают, что микроРНК участвуют в развитии различных типов онкологических заболеваний.

Фолликулярный рак ‒ тип злокачественного новообразования щитовидной железы. Встречается у взрослых, пик заболеваемости наступает в 50-55 лет. Этот вид опухоли характеризуется медленным ростом. На поздних стадиях образуют метастазы в лимфатических узлах шеи, а также в костях, печени и легких. Современные диагностические технологии не позволяют отличить фолликулярный рак от доброкачественной аденомы щитовидной железы на дооперационном этапе. Поэтому многие пациенты вынужденно подвергаются операции – удалению железы (тироидэктомии) и переходят к пожизненному применению гормонзамещающей терапии.