Полное секвенирование генома позволит лечить рак индивидуально

Человеческий геном "прописан" в молекуле ДНК в виде "букв" – блоков, которые учёные называют нуклеотидами. Каждый такой "кирпичик" имеет своё международное название, которое для удобства генетики сокращают до первой буквы.

Так, эти органические соединения обозначаются буквами A (аденин), C (цитозин), G (гуанин) и T (тимин). Обычно нуклеотиды группируются в пары строго определённым образом. Однако иногда "правописание" ДНК допускает ошибки и, например, на место A становится G.

Эти изменения или мутации могут быть спонтанными или возникать под влиянием неблагоприятных факторов. Так, виновником "поломки" может стать и табачный дым, и ультрафиолетовое излучение, и различные химические вещества. Каждая мутация оставляет определённый отпечаток в ДНК.

Клетки, делясь и размножаясь, воспроизводят точные копии своей ДНК, поэтому любые "орфографические ошибки" в ней будут в точности повторены и переданы дальше. Со временем количество таких неполадок накапливается. Это может приводить в том числе к неконтролируемому росту клеток, другими словами, развитию опухоли.

Группа учёных из Кембриджского университета, работающая под руководством Серены Ник-Зайнал (Serena Nik-Zainal), предложила использовать для борьбы с такими заболеваниями секвенирование генома раковой опухоли.

Этот метод позволяет "прочесть" всю генетическую схему раковой клетки. Если сравнить полученные данные с геномом здоровых клеток заболевшего человека, можно увидеть, как именно мутировала ДНК и, исходя из этого, разработать оптимальную стратегию лечения.

Чтобы выяснить, насколько применим и полезен такой метод в повседневной клинической практике, исследователи из Кембриджа объединились с коллегами из Швеции.

Дело в том, что шведские онкологи проводят общенациональный проект под названием SCAN-B, в котором с 2010 года участвуют все женщины, заболевшие раком молочной железы. Соответственно, медики собрали большую базу данных результатов обследований и лечения своих пациенток.

Воспользовавшись этими обширными данными, исследователи выполнили полное секвенирование генома опухолевых клеток 254 женщин, у которых был обнаружен так называемый тройной негативный рак молочной железы.

Этот вариант болезни учёные выбрали неспроста. Тройной негативный рак – это одна из наиболее агрессивных опухолей с самым плохим прогнозом выживаемости.

Своё название недуг получил потому, что у таких образований отсутствуют три основные молекулы-мишени (рецепторы), на которые обычно воздействуют лекарства.

Закончив секвенирование, исследователи применили алгоритм машинного обучения под названием HRDetect, который генетики разработали ранее для идентификации опухолей с характерными "генетическими подписями", вызванными мутациями в генах BRCA1 или BRCA2.

Стоит пояснить, что алгоритм был разработан именно для этих двух генов потому, что присутствие любого из них увеличивает риск развития рака молочной железы.

Таким образом, HRDetect может предсказать вероятность именно BRCA1/BRCA2 типа рака, для которого лучшим способом лечения на сегодня считается сравнительно новый класс препаратов – ингибиторы PARP.

Обработав данные секвенирования геномов опухолей пациенток, алгоритм разделил всех женщин на три группы, присвоив высокий, средний или низкий рейтинг.

Высокий предполагал, что женщины, вероятнее всего, имеют BRCA1/BRCA2-ассоциированную опухоль. Их отклик на приём существующих препаратов и прогнозы на выздоровление были самыми лучшими.

Удивительно, но группа, которой было присвоено промежуточное количество баллов и которая должна была бы сравнительно неплохо реагировать на современные лекарства, показала наихудший отклик на имеющиеся в арсенале онкологов средства.

Это означает, что опухоли у этих пациенток были, вероятно, спровоцированы отличными от BRCA1/BRCA2 мутациями и требовали других лечебных подходов.

И это весьма ценная информация. "Прочтение" генома опухолей пациенток этой категории дало специалистами подсказку, какие механизмы приводят к развитию их разновидности рака. А значит, экспертам будет проще разрабатывать новые эффективные лекарства и схемы лечения.

Последняя группа, которой искусственный интеллект по результатам секвенирования присвоил низкий рейтинг, тоже откликалась на лечение далеко не лучшим образом, то есть их рак также был вызван иными повреждениями ДНК.

Однако геном новообразований этих участниц указывал на биологические изменения, которые потенциально могут быть "атакованы" как уже существующими лекарствами, так и препаратами, проходящими клинические испытания. К ним относятся, например, ингибиторы иммунных контрольных точек ("Вести.Наука" подробно рассказывали об этом классе препаратов).

По словам исследователей, секвенирование генома опухолей помогает точно определить степень "откликаемости" рака на планируемое лечение. Особенно важно иметь такую информацию, приступая к лечению женщин с тройным негативным раком, который всё ещё считается трудноизлечимым заболеванием.

Но самым значимым, по мнению учёных, является тот факт, что секвенирование генома раковых клеток помогает выяснить, что же происходит в опухолях, плохо поддающихся существующей противораковой терапии. Понимание этого процесса поможет разработать новые эффективные способы побороть опасную болезнь.

Кстати, прогресс в технологиях секвенирования весьма впечатляет. Полный анализ генома опухоли сегодня можно провести всего за 24 часа. Ещё 24-48 часов онкологам необходимо для анализа полученных данных.

Поэтому уже сегодня вполне реально сделать секвенирование рутинным методом исследования, чтобы оценить течение болезни каждого пациента и разработать индивидуальный наиболее эффективный план лечения.

Предложенный метод, считают исследователи, открывает путь к избавлению даже от самых сложных и устойчивых к терапии злокачественных образований.

"Секвенирование даёт нам полное представление о геноме рака. Оно раскрывает многие вещи, которые мы не могли увидеть ранее, потому что мы их даже не искали. Полная "карта" ракового генома каждого пациента помогает понять, что вызвало опухоль в каждом конкретном случае и эффективнее лечить каждого конкретного человека", – поясняет Серена Ник-Зайнал в пресс-релизе университета.

Результаты исследования международной команды учёных опубликованы в престижном научном издании Nature Medicine.

Напомним, что авторы "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали и об эпигенетических факторах риска развития рака (к счастью, обратимых), о мутациях ДНК, "выдающих" рак на ранней стадии и о пользе определённых физических нагрузок при раке груди.

Чтобы всегда оставаться в курсе самых интересных научных новостей, подписывайтесь на наши группы в социальных сетях: ВК, Facebook, Twitter, "Одноклассники". Есть мы и в Яндекс.Дзене.