Изучение РНК поможет ученым понять, что наши гены говорят нашим клеткам. Именно поэтому исследователи уверены, что непосредственный взгляд на РНК опухолевых клеток мозга дает объективные и эффективные доказательства для лучшей классификации опухоли и наиболее эффективных методов лечения.

Глиомы являются наиболее распространенным типом опухолей головного мозга у взрослых, они имеют широкий спектр возможных исходов и три подтипа, от обычно более поддающихся лечению астроцитом и олигодендроглиом до обычно более летальных глиобластом.

Ученые Медицинского колледжа Джорджии сообщают в журнале Scientific Reports, что их метод, который позволяет получить так называемый транскриптомный профиль опухоли, особенно хорошо умеет распознавать некоторые из наиболее серьезных из этих опухолей, говорит Пол М. Х. Тран, доктор медицинских наук.

Глиомы в настоящее время классифицируются с помощью гистологии, в первую очередь, по форме или морфологии, которые патологи видят, когда они рассматривают раковые клетки под микроскопом, а также путем выявления известных мутаций генов, вызывающих рак.

«Мы добавляем третий метод», — говорит доктор Цзинь-Сюн Ше, директор Центра биотехнологии и геномной медицины MCG, выдающийся ученый в области геномной медицины Джорджии исследовательского альянса и автор исследования.

Хотя у большинства пациентов используются оба текущих метода классификации, иногда наблюдаются противоречивые результаты между двумя группами, например, традиционная патология, обнаруживающая рак, является глиобластомой, когда исследование мутации не проводилось, и наоборот, и даже когда два патолога смотрят на один и тот же мозг.

Чтобы более точно понять, чем занимается раковая клетка, они решили посмотреть на относительно неизученную экспрессию генов, а точнее, на одноступенчатую нисходящую РНК, которая указывает, куда направляется клетка. Экспрессия ДНК равна РНК, поскольку ДНК производит РНК, которая производит белки, определяющие функцию клетки. Один из способов процветания рака — это изменение экспрессии генов, увеличение или уменьшение одних, а других — наоборот.

Они подозревали, что новый подход предоставит дополнительную информацию об опухоли, продолжит оценку эффективности существующих методов классификации и, вероятно, определит новые цели лечения.

«РНК была бы моментальным снимком того, что в настоящее время является высоким, а что низким в этих глиальных клетках, когда они выводятся из организма», — говорит Тран. «Они на самом деле смотрят, сколько копий генов, имеющих отношение к РНК , создаются в организме пациента. Обычно, экспрессия генов определяет все, от цвета волос до вашего веса», — говорит она. «Транскриптомный профиль подсчитывает количество копий каждого гена в клетке».

Глиальные клетки, чья работа заключается в поддержке нейронов, имеют строго регулируемую экспрессию генов, которая позволяет им это делать. При раке первое, что происходит — это то, сколько копий РНК каждого гена клетки вносят в изменения, и вместе с этим изменяется важная функция клетки. «Вы меняете экспрессию генов, чтобы стать чем-то другим», — говорит она.

Транскриптомное профилирование начинается, как и другие методы, с образца опухоли, полученного от хирурга, но затем проходит автоматизированный процесс для извлечения РНК, которая помещается в прибор, который может считывать уровни экспрессии для различных генов. Создаваемые затем огромные объемы данных вводятся в алгоритм машинного обучения, разработанный Траном, который вычисляет наиболее вероятный подтип глиомы и связанный с ним прогноз.

Они начали с программы Атлас генома рака (TCGA) и Хранилища данных о молекулярной неоплазии головного мозга (REMBRANDT), двух наборов данных, которые уже проделали работу по изучению РНК, а также предоставили соответствующую клиническую информацию, в том числе результаты более чем 1400 пациентов с глиомы. Тран, Ши и их коллеги использовали свой алгоритм для обнаружения паттернов экспрессии генов и использовали эти паттерны для классификации всех пациентов с глиомой без какого-либо другого ввода. Затем, они сравнили три основных подтипа глиомы, которые были выявлены с помощью стандартных методов классификации.

По ее словам, их транскриптомная классификация примерно на 90% соответствует традиционному подходу к изучению клеток под микроскопом и примерно на 93% согласуется с рассмотрением генетических мутаций. Они обнаружили примерно 16% расхождения между двумя стандартными показателями.

«Все три метода не согласуются между собой примерно у 10-15% пациентов», — говорит она, но отмечает, что наиболее точный анализ из трех должен принадлежать им, потому что их метод лучше других в прогнозировании выживаемости.

И обнаруженные ими расхождения между методами классификации могут быть значительными для некоторых пациентов, несмотря на близкие проценты.

«Мы обнаружили, что наш метод может иметь некоторые преимущества, потому что мы обнаружили, что у некоторых пациентов на самом деле был худший прогноз, который можно было бы определить с помощью нашего метода, но не других подходов», — говорит Тран.

Например, пациенты с мутацией в гене, называемом IDH, или изоцитратдегидрогеназой, чаще всего имеют астроцитому или олигодендроглиому, которые, как правило, более чувствительны к лечению и имеют лучшие показатели выживаемости, чем глиобластомы. Однако, они также обнаружили, что даже некоторые глиомы более низкого уровня с этой мутацией IDH могут прогрессировать до так называемой вторичной глиобластомы, чего нельзя обнаружить двумя другими методами. Тран отмечает, что мутация IDH встречается редко при первичных глиобластомах.

Используя стандартные методы, позволяющие смотреть на снимок во времени, эти астроцитомы, которые прогрессируют до более летальных глиобластом, были классифицированы как менее серьезные опухоли у 27 пациентов.

«Этот феномен прогрессирования известен, но наша техника лучше распознает такие случаи», — говорит Тран.

Дальнейший анализ также показал, что около 20% пациентов с худшим прогнозом имели мутации в промоторной области гена TERT. Ген TERT наиболее известен тем, что вырабатывает теломеразы, ферменты, которые позволяют нашим хромосомам оставаться здоровой длины, которая, как известно, уменьшается с возрастом. Известно, что функция TERT перехватывается раком, чтобы обеспечить бесконечную пролиферацию клеток, которая является отличительной чертой рака. По их словам, эта мутация обычно не присутствует в глиоме, которая начинается как более агрессивная глиобластома, и подразумевает, что мутация в промоторе TERT важна для прогрессирования глиомы.

«Подразумевается, что если у нас есть ингибиторы или что-то еще, что нацелено на ген TERT, то вы сможете предотвратить ухудшение прогноза в некоторых из этих случаев», — говорит Тран.

Эти результаты также указывают на сильные стороны различных методов классификации, в данном случае предполагая, что классификация по мутациям может не улавливать эти наиболее агрессивные опухоли головного мозга, а скорее их новый транскриптомный метод, а также более старый подход изучения раковых клеток под микроскопом, лучше умеют проводить это важное различие.

«Известно, что определенная часть ваших глиом более низкой степени злокачественности может прогрессировать до глиобластомы, и этот диагноз иногда может быть не правильно поставлен с помощью устаревших методов обнаружения рака», — говорит Тран. «Используя наш метод экспрессии генов, мы нашли характерные злокачесчтвенные изменения, хотя некоторые из них имеют мутацию IDH».

Они пишут, что у всех этих вариантов есть группы, такие как Всемирная организация здравоохранения, которые просят найти лучшие способы определения плохого прогноза у пациентов с ИДГ. Другие варианты включают некоторые глиобластомы с нормальным геном IDH, которые несут один из худших прогнозов глиом, но есть подгруппа глиобластом, которые действуют больше как астроциты и имеют тенденцию нести лучший прогноз.

Теперь, когда команда MCG имеет лучшее представление о том, у каких пациентов будет худший прогноз, следующие шаги включают выяснение, почему и, возможно, что можно сделать для таких пациентов, чтобы сохранить их жизнь.