Амплификация в онкологии что это
Амплификация в онкологии что это
Кроме транслокаций и других перестроек, при многих опухолях наблюдают другое цитогенетическое нарушение — амплификацию генов, ситуацию, когда в клетке появляется множество дополнительных копий сегмента генома. Амплификация генов часто встречается при многих опухолях, включая нейробластомы, сквамозноклеточный рак головы и шеи, колоректальные раки и злокачественные глиобластомы мозга.
Амплифицированные сегменты ДНК легко обнаружить при CGH, они проявляются как два типа цитогенетических изменений при обычном хромосомном анализе: двойные маркеры (очень небольшие дополнительные хромосомы) и гомогенно окрашивающиеся регионы, не имеющие нормальных бендов и содержащие многочисленные амплифицированные копии конкретного сегмента ДНК.
Как и почему появляются двойные маркеры и гомогенно окрашиваемые регионы, полного понимания нет, но известно, что амплифицированные регионы включают дополнительные копии протоонкогенов, такие как гены, кодирующие Мус, Ras, и рецептор эпителиального фактора роста, который стимулирует рост клеток или блокирует апоптоз, или и то другое сразу. Например, амплификация протоонкогена MYCN, кодирующего белок N-Myc — важный клинический прогностический показатель детской нейробластомы.
MYCN увеличивается более чем в 200 раз в 40% случаев на поздних стадиях развития нейробластом; несмотря на агрессивное лечение, только у 30% больных на поздней стадии выживаемость составляет более 3 лет. В отличие от этого, амплификацию MYCN обнаруживают только в 4% нейробластом на ранних стадиях, и 3-летняя выживаемость достигает 90%. Амплификация генов, кодирующих субстраты химиотерапевтических препаратов, также участвует в развитии резистентности к лекарствам у пациентов, ранее получавших химиотерапевтическое лечение.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
— Вернуться в содержание раздела «генетика» на нашем сайте
Амплификация в онкологии что это
HER2, амплификация гена HER2, FISH, HER2/neu, рак молочной железы, рак желудка, серозная карцинома эндометрия.
Синонимы английские
HER2, HER2 gene amplification, FISH, HER2 / neu, breast cancer, gastric cancer, endometrial serous carcinoma.
Диагностический фрагментный анализ.
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Образец ткани, образец ткани в парафиновом блоке.
Общая информация об исследовании
Ген HER2 кодирует трансмембранный тирозинкиназный рецептор, который принадлежит к семейству рецепторов EGF (EGFR). Это семейство включает в себя четыре вида рецепторов (EGFR/HER1, HER2, HER3 и HER4), которые функционируют за счет стимуляции сигнальных путей фактора роста, таких как путь PI3K – AKT – mTOR. Рецепторы этого семейства содержат внеклеточный лигандсвязывающий домен, липофильный трансмембранный домен и внутриклеточный тирозинкиназный домен. Активация функции киназного рецептора происходит преимущественно посредством опосредованной лигандом гетеро- или гомодимеризации. В опухолевых клетках активация HER2 происходит независимо от лиганда за счет мутаций либо амплификации гена HER2. Гиперэкспрессия рецептора HER2 приводит к конститутивной активации сигнальных путей фактора роста и тем самым служит онкогенным фактором при различных типах злокачественных опухолей.
Амплификация гена HER2 встречается в 3 % всех случаев колоректального рака. При отсутствии мутаций в генах KRAS, NRAS, BRAF пациентам с метастатическим колоректальным раком рекомендовано определение копийности гена HER2 в целях возможности назначения анти-HER2-терапии.
Для чего используется исследование?
Для определения показаний к применению таргетной терапии анти-HER2-антителами.
Когда назначается исследование?
Что означают результаты?
Патогенной амплификации гена HER2 не обнаружено: число копий Важные замечания
Для получения заключения по результату обследования необходимо проконсультироваться у врача-онколога.
Кто назначает исследование?
Амплификация в онкологии что это
ГБУ Ростовской области «Патологоанатомическое бюро», Ростов-на-Дону
ФГБУ «Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена» Минздравсоцразвития России
ГБУ Ростовской области «Патологоанатомическое бюро», Ростов-на-Дону
Амплификация гена как механизм возникновения клональной гетерогенности при раке молочной железы
Журнал: Архив патологии. 2019;81(6): 49-55
Павленко И. А., Завалишина Л. Э., Повилайтите П. Е. Амплификация гена как механизм возникновения клональной гетерогенности при раке молочной железы. Архив патологии. 2019;81(6):49-55.
Pavlenko I A, Zavalishina L É, Povilaĭtite P E. gene amplification as a mechanism of clonal heterogeneity in breast cancer. Arkhiv Patologii. 2019;81(6):49-55.
https://doi.org/10.17116/patol20198106149
ГБУ Ростовской области «Патологоанатомическое бюро», Ростов-на-Дону
Цель исследования — оценить выраженность гетерогенности амплификации гена HER2/neu при раке молочной железы (РМЖ) с положительным HER2/neu-статусом. Материал и методы. В образцах РМЖ с иммуногистохимической оценкой экспрессии HER2/neu2+ оценивали амплификацию гена HER2/neu и соотношение HER2/CEP17 методом FISH. Интерпретацию результатов проводили согласно рекомендациям ASCO/CAP2018г. РМЖ с наличием амплификации HER2/neu (n=25) оценивали на предмет вариабельности амплификации HER2/neu и HER2/CEP17 в учтенных при методе FISH 20 опухолевых клетках. Результаты. Обнаружена существенная внутриопухолевая вариабельность количества копий HER2/neu и показателя HER2/CEP17. В 28% исследованных образцов с положительным HER2/neu-статусом присутствовали клетки с отрицательным HER2/neu-статусом в количестве 5—15%. Для этих опухолей показатели количества копий гена HER2/neu и соотношения HER2/CEP17 были статистически значимо ниже, чем в группе, в которой все учтенные клетки характеризовались наличием амплификации HER2/neu: 6,25 (95% ДИ 4,3—12,45; p=0,0166) и 2,37 (95% ДИ 2,06—3,43; p=0,0076) соответственно. Пороговое значение HER2/CEP17, при котором в опухоли c положительным HER2/neu-статусом обнаруживаются клетки без амплификации, — 2,5. Заключение. Амплификация HER2/neu при РМЖ чрезвычайно вариабельна как в пределах одной опухоли, так и между опухолями одного биологического подтипа. Гетерогенность амплификации статистически значимо чаще присутствует в HER2/neu-положительных РМЖ с соотношением HER2/CEP17
Введение
Современная онкология рассматривает HER2/neu как важное звено патогенеза развития рака молочной железы (РМЖ) [1]. Точечные мутации этого гена встречаются редко, однако амплификация наблюдается приблизительно в 15% случаев РМЖ. Опухоли с амплификацией HER2/neu, или HER2/neu-положительные РМЖ принадлежат к двум молекулярно-генетическим подтипам РМЖ: люминальному В- и HER2 (+)-подтипу [2].
Хорошо известно, что HER2-положительные РМЖ при отсутствии терапии характеризуются агрессивным течением, ранним метастазированием, низкой безрецидивной и общей выживаемостью [1, 2]. Таргетная (target — мишень) терапия гуманизированными моноклональными антителами к белку HER2/neu, такими как трастузумаб и пертузумаб, значительно увеличивает частоту полных патоморфологических регрессий опухолей, снижает риск рецидива, прогрессии и смерти от заболевания [3]. Прорыв в лечении HER2/neu-положительных опухолей привел к тому, что общепринятым методом оценки чувствительности к таргетной терапии стало определение статуса HER2/neu в рамках первичной диагностики РМЖ. На первом этапе HER2/neu-тестирования проводится скрининговое иммуногистохимическое (ИГХ) исследование экспрессии HER2. Результаты ИГХ-реакции оценивают в баллах от 0 до 3+. Опухоли с оценками 0 и 1+ считаются негативными и не подлежат лечению таргетными препаратами, 2+ имеют неопределенный результат, требующий проведения исследования амплификации гена HER2/neu с помощью гибридизации in situ (ISH), 3+ – HER2/neu-положительные опухоли. На следующем этапе проводится определение амплификации гена HER2/neu методом ISH (fluorescence in situ hybridization — FISH или его аналогами). При подтвержденной амплификации HER2/neu (в случаях, когда ИГХ-исследование опухоли дало оценку 3+ или амплификация гена была определена методом ISH) больным показано назначение одного из вариантов таргетной терапии с использованием различных анти-HER2/neu-препаратов. Стандарты HER2/neu-тестирования, в которых прописан четкий алгоритм его проведения и интерпретации результатов, изложены в рекомендациях Американского общества клинической онкологии и Коллегии американских патологов (ASCO/CAP) [4]. Рекомендации ASCO/CAP корректируются раз в несколько лет, если новые исследования дают основания к пересмотру этого документа. Так, например, по сравнению с рекомендациями ASCO/CAP 2013 г. [5] обновленные рекомендации 2018 г. коснулись достаточно редко встречающихся, но сложных для однозначной трактовки результатов ISH. Алгоритм HER2/neu-тестирования изменился в следующих случаях, если при ISH:
— соотношение HER2/CEP17 ≥2 и среднее количество копий гена HER2/neu 
Рис. 1. Вариабельность количества копий гена HER2/neu у пациентов с амплификацией HER2/neu (n=25). Каждая точка на диаграмме рассеяния соответствует подсчитанному значению HER2/neu в одном опухолевом ядре. 
Рис. 3. Вариабельность отношения HER2/CEP17 у пациентов с амплификацией HER2/neu (n=25). Каждая точка на диаграмме рассеяния соответствует вычисленному значению HER2/CEP17 в одном опухолевом ядре. графики значений медиан и 95% ДИ (рис. 2, 4). 
Рис. 2. Медианы и 95% доверительные интервалы количества копий гена HER2/neu в каждом опухолевом ядре (n=20) образцов РМЖ с амплификацией HER2/neu. 
Рис. 4. Медианы и 95% доверительные интервалы соотношения HER2/CEP17 в каждом опухолевом ядре (n=20) образцов РМЖ с амплификацией HER2/neu. На диаграмме рассеяния количества копий гена HER2/neu очевидны не только значительная вариабельность этого показателя в каждой конкретной опухоли, но и отличия опухолей друг от друга (см. рис. 1). Лишь в опухолях нескольких пациентов расположение точек (каждая точка соответствует подсчитанному значению HER2/neu в одном опухолевом ядре) на диаграмме достаточно компактное. То же самое наблюдается в отношении HER2/CEP17 (см. рис. 3). На графиках значений медиан и 95% ДИ (см. рис. 2, 4) точками обозначены медианные показатели HER2/neu и HER2/CEP17, а «усы» обозначают границы 95% ДИ и почти всегда асимметричны, что указывает на отклонение распределения признаков от нормального. Ширина 95% ДИ (размах «усов») свидетельствует о большой вариативности показателей. Существенные отличия количества копий гена HER2/neu между опухолевыми клетками, находящимися в непосредственной близости друг от друга, отмечены многими исследователями [8, 12, 13]. Наиболее вероятное объяснение такой неоднородности амплификации HER2/neu — повторяющиеся BFB-циклы (Breakage-Fusion-Bridge), лежащие в основе механизма амплификации генов. Каждый BFB-цикл начинается с двухцепочечного разрыва ДНК с последующим образованием нестабильной дицентрической хромосомы, в которой во время анафазы митоза происходит следующий двухцепочечный разрыв [14]. Поскольку количество таких разрывов, как и самих BFB-циклов, в каждой клетке абсолютно случайно, это приводит к вариабельности амплификации, визуально определяющейся методом FISH.
На графиках обращает на себя внимание не только тот факт, что 95% ДИ демонстрируют широкую вариабельность показателей, но и то, что в ряде случаев 95% ДИ вообще не перекрываются друг с другом. Это может указывать на статистически значимые различия между группами. Действительно, при сравнении медианных значений 25 групп между собой с помощью критерия Краскела—Уоллиса установлены достоверные различия как между количеством копий HER2/neu, так и соотношением HER2/CEP17 у разных пациентов (Н(24)=232,4; р –(3,2—1,3 x )), где у — вероятность наличия в HER2-положительной опухоли клеток без амплификации, х — среднее значение отношения HER2/CEP17 в 20 клетках этой опухоли. Данная зависимость статистически значима: критерий отношения правдоподобия G(1) = 3,8942; р=0,00485.
Пороговое значение HER2/CEP17, при котором в опухоли c положительным HER2/neu-статусом обнаруживаются клетки без амплификации (не важно, в каком количестве), составляет 2,5. Так как во всех проанализированных РМЖ отношение HER2/CEP17 ≥2, а количество копий гена HER2/neu ≥4 (в большинстве случаев 6 и более), они, бесспорно, относятся к категории HER2/neu-положительных, при этом больным показана наиболее эффективная для них таргетная терапия. Однако является ли феномен неоднородности амплификации клинически незначимым?
Применение таргетной терапии при РМЖ — один из великолепных примеров успеха персонализированной медицины и огромный прорыв в онкологии. Использование таргетных препаратов существенно ограничено первичной или приобретенной резистентностью, в основе которой лежит множество факторов, в том числе и генетическая гетерогенность опухоли. Существование генетической гетерогенности — пространственной и временно́й — отличительная черта РМЖ, что отмечается во многих исследованиях [9, 15, 16]. Вероятно, появление нескольких субклонов в пределах одной опухоли является одним из способов изменения ее злокачественного потенциала [17]. В нескольких ретроспективных исследованиях показано, что гетерогенные РМЖ ассоциированы с плохим прогнозом [18, 19]. Авторы объясняют прогрессию заболевания существованием резистентных к терапии субклонов опухоли, получающих конкурентное преимущество на фоне проводимого лечения. Поэтому определение и характеристика таких клонов имеют не только научный интерес, но и непосредственное отношение к прогнозу течения и выбору тактики лечения заболевания.
Определение мутационного статуса различных субклонов опухолей, которое стало возможным благодаря появлению методов полногеномной амплификации и секвенирования нового поколения, убедительно продемонстрировало существование в каждом из них совершенно особых генетических аберраций. Так, клетки без амплификации HER2/neu могут отличаться наличием амплификации других генов — BRF2(8p11-p12) и DSN1(20q13), а также соматическими мутациями HER2/neu [7]. Мутации PIK3CA в HER2/neu-положительных РМЖ с гетерогенной экспрессией HER2/neu также встречаются в тех клетках, где амплификации HER2/neu не наблюдается [20]. Клиническое значение обнаружения этих генетических аберраций пока неясно, но то, что различия между опухолями с разной долей HER2/neu—отрицательных опухолевых клеток в основной популяции с амплификацией HER2/neu существуют, продемонстрировано в нескольких работах. Так, например, показано, что РМЖ с высокой вариабельностью количества копий гена HER2/neu и присутствием клеток без амплификации на фоне доминантной HER2/neu-положительной опухоли имеют более высокий риск прогрессии и развития отдаленных метастазов по сравнению с гомогенными по амплификации HER2/neu-положительными опухолями, а также опухолями с отрицательным HER2/neu-статусом [21]. Эти РМЖ, по-видимому, очень близки описанным M. Ballard и соавт. [22] опухолям с «неклассическими» результатами FISH. Авторы отнесли к ним среди прочих РМЖ с низкой амплификацией, а именно те опухоли, которые при соотношении HER2/CEP17 ≥2 имеют среднее количество копий гена HER2 на ядро от 4 до 6. Проанализировав данные 8000 пациентов, исследователи обнаружили, что время до прогрессирования таких опухолей статистически значимо меньше, чем опухолей с «классической» амплификацией.
Следует отметить, что градации низкой амплификации отличаются в разных исследованиях. Например, в работе А. Borley и соавт. [23] это опухоли с количеством копий гена HER2/neu на клетку от 6 до 12. Авторы отмечают, что они резистентны к таргетной терапии в адъювантном режиме и имеют плохой прогноз по сравнению с РМЖ с более высоким количеством копий HER2/neu. Анализируемая выборка при соотношении HER2/CEP17 ≥2 содержит 6,25 (95% ДИ 4,3—12,45) копии гена HER2/neu на ядро, т. е. соответствует описанным в исследовании [23] опухолям с низкой амплификацией. Хотя причины неэффективности терапии авторами в этой работе не обсуждаются, считаем, что гетерогенность амплификации HER2/neu может играть здесь определенную роль. Амплификация HER2/neu, вероятно, вносит значительный вклад в появление опухолевых клонов de novo, генетическое и клональное разнообразие РМЖ. Таргетная анти-HER2/neu-терапия, действуя на чувствительные к ней HER2/neu-позитивные клетки, может способствовать селективному отбору минорных субклонов с отрицательным HER2/neu-статусом и прогрессии заболевания. В случаях, которые ранее интерпретировались как неопределенные в отношении амплификации HER2/neu (согласно рекомендациям ASCO/CAP, 2013), гетерогенность амплификации, возможно, выражена гораздо сильнее, чем в опухолях с положительным HER2/neu-статусом.
Заключение
Таким образом, амплификация HER2/neu при РМЖ чрезвычайно вариабельна как в пределах одной опухоли, так и между опухолями одного биологического подтипа. Более того, наличие в образце опухоли клона с амплификацией HER2/neu не исключает присутствия минорных субклонов с отрицательным HER2/neu-статусом, которым могут быть присущи другие генетические аберрации. Если при FISH-исследовании с двойной флюоресцентной меткой обнаружена амплификация гена HER2/neu и при этом соотношение HER2/CEP17 составляет 2≤ HER2/CEP17
Анализ дозы гена HER2/neu при раке молочной железы
Рецептор HER2 − один из наиболее значимых молекулярных маркеров при раке молочной железы (РМЖ). В нормальном состоянии рецептор HER2 располагается на поверхности многих клеток организма.
Примерно у каждой четвёртой женщины, больной РМЖ, количество этого белка в клетках опухоли повышено по сравнению с нормой.
В основе увеличенной экспрессии лежит амплификация гена HER2/neu. Избыточное количество этого рецептора на поверхности раковых клеток свидетельствует о высокоагрессивной форме РМЖ. Высокоагрессивная форма РМЖ − злокачественное новообразование в молочной железе с амплификацией и увеличенной экспрессией гена HER2/neu. Опухоль данного типа ведет себя крайне агрессивно и быстро метастазирует в другие органы.
Больные РМЖ с положительным HER2-статусом имеют плохой прогноз и низкую выживаемость (1-2 года с момента постановки диагноза). HER2-положительный статус опухоли выявляется у 25-30% всех пациентов с РМЖ (около 15 тыс. новых случаев в год). Заболеванию подвержены женщины в репродуктивном возрасте.
Показания к генетическому анализу:
| Все женщины с выявленным РМЖ должны пройти проверку на определение HER2-статуса в клетках опухоли, поскольку этот статус крайне важен как для прогноза, так и для подбора адекватного лечения, так как опухоль с положительным HER2-статусом не реагирует на традиционные линии химиотерапии. |
| Проверка HER2-статуса позволяет врачу с большей точностью определить, к какому из типов рака относится данная конкретная опухоль, уточнить диагноз и подобрать в индивидуальном порядке наиболее подходящее лечение. |
На сегодняшний день анализ дозы гена HER2/neu при метастатическом раке молочной железы рекомендован Европейским обществом медицинских онкологов как необходимый элемент обследования больного.
Положительный HER2-статус опухоли важен сразу с нескольких точек зрения:
| позволяет врачу оценить склонность опухоли к прогрессированию; |
| определить реакцию организма на предложенное лечение. |
Показано, что для пациентов с положительным HER2-статусом опухолей при химиотерапии:
| использование метатрексата и тамоксифена неэффективно; |
| использование антрациклинов и платиносодержащих препаратов более эффективно; |
| использовани таксанов и ингибиторов ароматазы одинаково эффективно, вне зависимости от HER2-статуса опухоли. |
HER2-статус позволяет узнать, имеет ли смысл назначать лечение герцептином.
Герцептин (Roche, Швейцария) является ярким представителем класса таргетных препаратов на основе моноклональных антител, которые с высокой степенью избирательности связываются с внеклеточной частью рецептора HER2. Благодаря этому действию поражение раковых клеток становится более направленным, адресным, а лечение более щадящим по отношению к здоровым клеткам организма. После того как Герцептин блокирует HER2-рецепторы на поверхности раковой клетки, ее дальнейший рост прекращается и в ряде случаев наблюдается уменьшение опухоли. Кроме прямого антипролиферативного действия герцептин способен вызывать уничтожение опухолевых клеток за счет реакции антителозависимой клеточной цитотоксичности.
Использование герцептина позволяет:
| увеличить время до прогрессирования и общую выживаемость больных с гиперэкспрессией HER2/neu; |
| преодолеть резистентность опухоли к цитостатическим препаратам; |
| уменьшить дозу химиотерапии, что дает шанс продлить отпущенные болезнью годы жизни. |
Установление статуса HER2
Для определения HER2-статуса опухоли проводится анализ дозы гена HER2/neu в клетках опухоли с помощью ПЦР в режиме реального времени. Данная технология имеет очень хорошую (более 95%) корреляцию с иммуногистохимическим методом диагностики HER2-статуса опухолей.
Кроме того, ПЦР в реальном времени является прекрасной альтернативой тест-системе на основе флуоресцентной гибридизации in situ (FISH), которая была рекомендована Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств (США) как стандартный метод диагностики HER2-статуса опухолей при прогнозировании течения РМЖ.
Материал для исследования:
| ДНК, выделенная из ткани опухоли РМЖ, полученной во время биопсии или операции; |
| ДНК, выделенная из архивных образцов ткани опухоли РМЖ, заключённых в парафиновые блоки. |
Срок выполнения – 14 рабочих дней