микросателлитная стабильность что значит
Микросателлитная стабильность что значит
Микросателлитная нестабильность характеризует генетическую изменчивость многих опухолей. Определение данного показателя используется в процессе диагностики рака толстого кишечника, а также для назначения химиотерапевтического лечения.
Исследования при колоректальном раке.
Microsatellite instability, MSI; high level microsatellite instability, MSI-H; replication error phenotype, RER+.
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Венозную кровь, образец ткани, образец ткани в парафиновом блоке.
Общая информация об исследовании
Гены, которые восстанавливают мутации в ДНК, известны как гены репарации ошибочно спаренных нуклеотидов (mismatch repair, MMR). Существует четыре различных гена репарации, которые отвечают за исправление мутаций в ДНК. Если один из этих четырех генов мутирован, небольшие ошибки в ДНК остаются неисправленными. Эти ошибки приводят к расширению или уменьшению повторяющихся последовательностей в ДНК, что и называется микросателлитной нестабильностью (MSI).
Если человек рождается с мутацией в одном из четырех генов репарации (то есть мутация присутствует во всех клетках его тела), это приводит к синдрому Линча. Синдром Линча является наиболее распространенной наследственной формой рака толстой кишки, на его долю приходится 3 % всех случаев рака толстой кишки.
Тем не менее только небольшая часть опухолей с положительным результатом MSI обусловлена синдромом Линча. Это означает, что большинство MSI-позитивных опухолей возникают спорадически и не обусловлены наследственной мутацией в гене репарации.
Для чего используется исследование?
Микросателлитная нестабильность чаще всего обнаруживается при раке толстого кишечника и является важным прогностическим показателем. Опухоли с высокой степенью MSI не склонны к метастазированию, и их прогноз благоприятный.
Определение MSI проводят при скрининге пациентов, у которых подозревают синдром Линча – наследственный колоректальный рак, который часто сочетается с другими онкозаболеваниями: раком желудка, мочевыводящих путей, яичника, кожи, поджелудочной железы, опухолей головного мозга.
Выявление MSI высокой степени становится показанием для назначения таргетной терапии, то есть влияющей на конкретную генетическую мишень, которая стала причиной онкопроцесса. Этими препаратами являются ингибиторы рецептора PD-1, пембролизумаб и ниволумаб.
Также исследование микросателлитной нестабильности играет роль в определении потенциальной чувствительности опухолей к препаратам из группы 5-фторурацила, простым алкилирующим агентам и производным платины.
Когда назначается исследование?
Что означают результаты?
В результате исследования отмечается выявление или невыявление микросателлитной нестабильности.
Микросателлитную нестабильность (MSI) обнаруживают примерно в 15 % от всех раков толстого кишечника. Причем частота выявления MSI при колоректальном раке зависит от стадии заболевания, составляя до 22 % при II стадии, до 12 % при III стадии и не более 3-4 % при IV стадии.
Если колоректальный рак или другие опухоли связаны с синдромом Линча, то в 90 % случаев будет обнаружена микросателлитная нестабильность.
Высокий уровень микросателлитной нестабильности MSI означает:
данная опухоль не склонна к образованию метастазов и пациентам со II стадией заболевания можно не проводить адъювантную химиотерапию;
у пациента высока вероятность наличия синдрома Линча;
пациенту показано назначение таргетной химиотерапии (ингибиторы рецептора PD-1, пембролизумаб и ниволумаб).
Микросателлитная нестабильность и выживаемость у пациентов с колоректальной карциномой II / III стадии
Двумя ключевыми аспектами, связанными с микросателлитной нестабильностью (MSI) в качестве генетического феномена при колоректальном раке (CRC), являются лучший прогноз выживаемости и изменение реакции на 5-фторурацил (5-ФУ) на основе химиотерапии. Это исследование было проведено для измерения выживаемости пациентов, подвергшихся хирургическому лечению, на этапах II и III CRC, основанных на статусе MSI, послеоперационном 5-FU лечении, а также клинических и гистологических данных.
В общей сложности 125 последовательных пациентов с этапами II и III этапа (Американский объединенный комитет по борьбе с раком, AJCC) проводили проспективные исследования в течение среднего месяца 31 месяца (с января 2006 года по декабрь 2009 года). Все пациенты были оценены, оперированы и клинически соблюдались. Образцы опухолей были получены для цитопатологической проверки и оценки MSI.
Из 125 пациентов 21 (20%) имели высокий уровень MSI (MSI-H), а 101 пациент (80%) имели MSI-L или MSS (низкочастотная MSI или стабильная MSI). Пациенты с ПСК с ПСС чаще имели рецидивирующее заболевание (P = 0,03, OR = 3,2, CI 95% 1-10,2) по сравнению с пациентами с CRC MSI-H. Много- и одномерный регрессионный анализ Кокса не показал различий между группами MSI-H и MSS в отношении безрецидивной, специфической для болезни и общей выживаемости. Тем не менее, безрецидивная выживаемость была значительно ниже у пациентов с CRI MSI-H, обработанной адъювантной терапией 5-FU (P = 0,03).
Концентрации CRI от MSI-H имели более низкую частоту рецидивов, но прогноз был хуже после адъювантной терапии 5-FU.
Колоректальный рак (CRC) проявляет значительную гетерогенность в прогнозе и ответ на терапию даже на той же патологической стадии. Микросателлитная нестабильность (MSI) является установленным фактором в патогенезе колоректальной карциномы, влияя на большинство случаев наследственного непапотентного колоректального рака (HNPCC) и примерно 15 процентов спорадического CRC1. MSI возникает, когда система восстановления ДНК не может устранить ошибки репликации, которые происходят в повторяющихся последовательностях микросателлитов23. Роль MSI как прогностического фактора в лечении и выживании противоречива. Ряд исследований показал, что MSI является полезным прогностическим фактором45678, в то время как другие исследования не показали никакой связи между наличием MSI и коэффициентами выживаемости910. Прогностический лабиринт CRC становится более сложным у пациентов, назначенных на терапию 5-фторурацилом (5-FU), так как успех 5-FU обратно связан с серьезностью MSI1112. Таким образом, механизм, который ведет эти опухоли к более благоприятному прогнозу, неясен.
Несмотря на успехи в патофизиологии CRC, постановка остается самым надежным предиктором выживания и терапевтического лечения у пациентов с CRC13. Кроме того, адъювантная химиотерапия для хирургического лечения пациентов со стадией II CRC является controversial14. Поэтому в 30-40 процентах AJCC (Американский объединенный комитет по раку) 15 пациентов с II и III стадиями, которые в конечном итоге рецидивируют, рекомендуется химиотерапия с адъювантом 5-FU. Цель этого исследования состояла в том, чтобы измерить выживаемость пациентов с хирургическим лечением с этапами II и III CRC (согласно классификации AJCC) 15 на основании статуса MSI, послеоперационного лечения 5-FU, а также клинических и гистологических данных.
Образцы опухолевых тканей были получены у 125 последовательных взрослых пациентов с CRC в клинике пищеварительной хирургии, клинический центр Сербии, Белград, с января 2006 года по декабрь 2009 года (средний возраст 62,5 ± 11 лет, 77 мужчин и 48 женщин). Пациенты, предварительно обработанные радиотерапией или химиотерапией, с воспалительным заболеванием кишечника, HNPCC (амстердамские критерии) 16 или известная история семейного аденоматозного полипоза были исключены из этого исследования. Шестьдесят три пациента получали адъювантную химиотерапию 5-FU независимо от статуса MSI. Все пациенты соблюдались до 1 октября 2011 года или в конце их жизни. Клинический прогресс сопровождался либо запланированными встречами, либо телефонными интервью с пациентами или их семьями. Основными результатами в этом исследовании были: общая выживаемость (ОС), безрецидивная выживаемость (DFS) и выживаемость по конкретным заболеваниям (DSS). Общая выживаемость определялась как время от входа в исследование до смерти. Конкретная выживаемость была определена как время от входа до смерти из-за CRC. Безрецидивная выживаемость определялась как время от входа до первого подтвержденного рецидива (любое повторение) или смерти из-за CRC17. Это проспективное исследование было одобрено Комитетом по этике Клинического центра Сербии, Белград, и все пациенты дали информированное согласие до участия в исследовании.
Клинический и патологический анализ: образцы тканей, закрепленные в 10-процентном формалине, обрабатывали, вставляли в парафиновые блоки и разрезали толщиной 2-3 мкм. Гематоксилин и эозин (H & E), а также периодические кислоты-Шифф (PAS) окрашивали, соответственно, для рутинного и муцинового окрашивания. Кроме того, PAS / Alcian blue использовали для окрашивания нейтрального и кислого муцина. Пациенты со стадиями II и III CRC (классификация AJCC) были исследованы после гистопатологической проверки патологоанатомом, который был ослеплен статусом MSI CRC. Локализация (правая, левая кишка и / или прямая кишка), тип опухолевых клеток, дифференцировка опухолей, продуцирование муцинов, инфильтрация инфильтрации лимфоцитов, инфильтрирующих лимфоциты (TIL), были определены во всех опухолях.
Все опухоли были аденокарцином. TIL оценивались как отсутствующие (0) или присутствующие (1). Опухоли были классифицированы как положительные TIL, если на 10 мощных полях наблюдалось по меньшей мере пять лимфоцитов. Содержание муцина оценивалось от одного до трех (оценка 1, 2 и 3 для объема опухолевого муцина 0-33, 33-66 и 66-100% соответственно) 18. Дифференциация опухоли была классифицирована как белая (1), умеренная (2) или хорошо (3) 19. Уровень сывороточного уровня карциноэмбрионального антигена (СЕА) оценивали до операции и количественно определяли с использованием анализа электрохемилюминесценции (ECLIA) на Cobas e 411 (Roche Diagnostics GmbH, Мангейм, Германия) в соответствии с протоколом тестирования производителя. Верхний контрольный интервал СЕА составлял 5,5 и 3,8 нг / мл для курильщиков и некурящих.
Статистический анализ. Клинические и патологические факторы анализировали с использованием критерия хи-квадрат или непарного теста Стьюдента. Вероятности, не зависящие от рецидивов, специфичные для рака и общая выживаемость, оценивались с использованием метода Каплана-Мейера [17], а для статистических различий использовался тест логарифмического ранжирования. Время операции было установлено как ноль времени. Для оценки взаимосвязи между статусом MSI или клиническими и патологическими характеристиками опухоли и любого рецидива, локального или отдаленного, а также специфической для рака и общей смертности использовались одномерные и многомерные модели регрессии пропорциональных рисков Кокса.
Демографические данные пациентов, клинические и патологические профили, стратифицированные по статусу MSI, представлены в таблице I. Что касается статуса MSI, опухоли классифицировали в две группы: MSS / MSI-L и MSI-H. Медианный (дальний) период наблюдения после операции составлял 31 (1 — 66) месяцев. Средний возраст пациентов в группах MSS / MSI-L и MSI-H составил 63 ± 11,2 и 62 ± 9,3 года соответственно. У более старых пациентов была более низкая ОС (отношение рисков, HR, 1,05, 95% доверительный интервал, CI, P = 0,017), но DSS был похож на более молодых пациентов. Большинство пациентов в группе MSI-H были мужчины (73,5%), но между статусом MSI и половой принадлежностью не было достоверной связи. Мужские пациенты имели более низкую ОС (ОР, 2,31, 95% ДИ, Р = 0,044).
Клинические и патологические характеристики по фенотипу микросателлита всех пациентов с колоректальным раком (CRC) на этапах II / III
Микросателлитная нестабильность: что в действительности определяет развитие опухоли?
Безусловно, молекулярно-биологический механизм формирования опухоли в теле человека еще не изучен во всех деталях. Однако современные данные позволяют с уверенностью утверждать: многие моменты онкогенеза помогает прояснить явление микросателлитной нестабильности. Данный материал о том, что представляет из себя этот процесс, и как он связан с развитием опухоли.
Микросателлиты — это короткие последовательности в структуре ДНК, состоящие из 2–9 пар нуклеотидов. Они располагаются в эухроматиновой части генома, чаще — в некодирующих, регуляторных его участках. На сегодняшний день изучение последовательностей микросателлитов имеет массу вариантов практического применения. Так, длину микросателлитных участков и количество повторов в их структуре изучают в контексте диагностики некоторых наследственных заболеваний. К ним относятся атаксия Фридриха, миотонические дистрофии и другие неврологические патологии. При помощи исследования микросателлитных последовательностей проводится генотипическое картирование, необходимое для расшифровки генома. Нашли применение микросателлиты и в диагностике наследственных опухолевых синдромов и спорадических случаев рака.
Понятие микросателлитной нестабильности отражает изменения в геноме, связанные со структурой микросателлитов. Выделяют несколько вариантов такой нестабильности. Например, вариант EMAST подразумевает повышение частоты альтерации микросателлитов, состоящих из повторов четырех нуклеотидов. В случае различных спорадических опухолей человека микросателлиты демонстрируют тенденцию к значительному увеличению их числа, более частому мутационному повреждению, возникновению делеций и инсерций (точечных мутаций, связанных с выпадением или вставкой нуклеотидов соответственно) [1]
Рисунок 1 | Основные виды точечных мутаций в геноме человека.
Наиболее тесным образом микросателлитная нестабильность связана с нарушениями в системе репарации ДНК, а именно — с вариантом mismatch-репарации. Этот процесс как вариант репарации неспаренных оснований в структуре ДНК способствует исправлению тысяч мутаций, возникающих в геноме каждого человека ежедневно. Систему mismatch-репарации составляют шесть генов, продукты которых ответственны за обнаружение неспаренных участков — пар нуклеотидов, созданных не по принципу комплементарности. После выявления таких участков продукты системы mismatch-репарации производят удаление определенного участка цепи, включающего неспаренные нуклеотиды, и замену вырезанных участков новыми в правильной последовательности.
Рисунок 2 | Упрощенный принцип работы системы mismatch-репарации.
Наследственные дефекты любого гена системы mismatch-репарации приводят к развитию наследственных опухолевых синдромов — например, синдрома Линча (о нем мы писали в этом материале). Приобретенные в течение жизни мутации в этих же генах могут приводить к формированию дефицита их продуктов. Дефицит компонентов системы mismatch-репарации условно ведет к сохранению множества неисправленных мутаций в генах соматических клеток (условно, поскольку помимо системы mismatch функционируют и другие репаративные системы). Однако уже доказанным является тот факт, что в конечном итоге наличие дефекта системы mismatch-репарации может приводить к формированию злокачественного новообразования, в основном колоректальной локализации [2].
Дефекты системы репарации ДНК отражаются в том числе и в увеличении числа микросателлитов генома — так формируется H-фенотип (high phenotype) микросателлитной нестабильности, обозначаемый как MSI-H. Данный фенотип является определенного рода маркером злокачественных новообразований, а именно — маркером наличия дефекта в системе репарации генома.
Интерес для современных ученых представляет и другой фенотип микросателлитной нестабильности, обозначаемый буквой L (low). Он отражает, напротив, снижение количества микросателлитных последовательностей в геноме, что встречается при наследственном неполипозном раке прямой кишки в ранних ее формах. Патогенез снижения уровня микросателлитов при наличии такой опухоли неясен, однако оно также может являться маркером, используемым при выявлении данного типа новообразований [3].
Классическим способом диагностики любой из форм микросателлитной нестабильности является полимеразная цепная реакция (ПЦР). Амплификация микросателлитных последовательностей позволяет установить их количество и структуру, и таким образом косвенно судить о дефиците компонентов системы репарации и отобразить фенотип нестабильности. Заключением такого анализа является либо выявление факта микросателлитной нестабильности с указанием фенотипического варианта, либо MSS — то есть стабильность микросателлитных участков генома.
Определенное значение имеет и выявление тканевого уровня самих белков-компонентов системы mismatch-репарации методом иммуногистохимии. В этом случае препараты исследуемой ткани обрабатываются специальными растворами, позволяющими по степени яркости окрашивания установить уровень того или иного белка и принцип его клеточного распределения. Метод иммуногистохимии позволяет точнее определить характер дефекта и используется, как правило, после проведения автоматизированного анализа методом ПЦР для определения наличия и характера микросателлитной нестабильности. Кроме того, перед проведением исследования необходимо удостовериться в наличии положительной корреляции между частотой возникновения дефицита системы mismatch-репарации и развитием исследуемой опухоли, так как в случае некоторых онкопатологий (например, при раке тела матки) ИГХ-исследование таких дефектов неэффективно [4].
Важно отметить, что исходя из определений разобранных терминов, этиология злокачественных новообразований действительно связана с мутациями, но чаще — не в самих соматических клетках, а в участках, кодирующих компоненты систем репарации. Именно нарушение репаративных процессов, отвечающих за сохранность структуры ДНК (в том числе в варианте mismatch-репарации), в конечном итоге приводит к формированию некоторых опухолей, а выявить эту закономерность позволяет такое исследование, как ПЦР для определения микросателлитной нестабильности генома.
Источники:
Определение микросателлитной нестабильности (MSI) в Москве
Определение микросателлитной нестабильности в генах предоставленного образца тканей для диагностики и лечения онкологических заболеваний.
Приём и исследование биоматериала
Когда нужно сдавать анализ Определение микросателлитной нестабильности (MSI)?
Подробное описание исследования
Колоректальный рак (КРР) является одним из наиболее распространенных онкологических заболеваний у людей и третьим среди причин смерти, связанных с раком. Большинство случаев КРР – спорадические (около 75%), то есть возникающих без предшествующей наследственной предрасположенности. Это подчеркивает влияние генетических факторов и условий окружающей среды, таких как питание, условия жизни, злоупотребление алкоголем и других.
Согласно современным представлениям, КРР в основном развивается в результате постепенного накопления генетических и эпигенетических (связанных с регуляцией генов) мутаций. Молекулярные генетические изменения, происходящие при колоректальном раке, можно разделить на три основные группы:
В организме человека периодически возникают мутации на генетическом уровне, которые оперативно исправляются посредством специальных механизмов восстановления нормальной последовательности ДНК (репарации).
Микросателлитная нестабильность (MSI) служит особым молекулярным изменением, развивающимся из-за нарушения процессов репарации ДНК. Микросателлиты, также известные как короткие тандемные повторы, представляют собой небольшие повторяющиеся участки ДНК, обнаруживаемые в различных участках всего генома и составляющие примерно 3% генетического материала человека.
Из-за своей структуры микросателлиты склонны к высокой скорости мутаций. Большая скорость мутаций генетического материала, в свою очередь, увеличивает риск появления раковых клеток и обеспечивает некоторые их свойства, на которые воздействует химиотерапия.
В соответствии с частотой MSI его можно разделить на три типа: высокая микросателлитная нестабильность (MSI-H), низкая микросателлитная нестабильность (MSI-L) и микросателлитная стабильность (MSS). В настоящее время большинство специалистов склонны классифицировать MSS-L и MSS как один вид.
Оценка MSI используется диагностически для обнаружения и классификации опухолей. MSI чаще выявляется при спорадических формах рака толстой кишки, но может быть связана с раком желудка, эндометрия и некоторых других видов рака.
Кроме того, обнаружение микросателлитной нестабильности служит важным диагностическим признаком синдрома Линча – аутосомно-доминантного синдрома, вызываемого мутациями в системе репарации ДНК. Следствием генетических нарушений является появление множества полипов в кишечнике и раннее развитие КРР.
Определение степени MSI при КРР имеет прогностическое и терапевтическое значение. Высокая микросателлитная нестабильность связана с более благоприятным прогнозом, так как опухоль не имеет склонность к метастазированию. На основании обнаружения высокой MSI осуществляется выбор химиотерапии.
Микросателлитная нестабильность MSI
Микросателлитная нестабильность не обнаружена. Что это значит? Что такое MSI и MSS? Объясняет специалист
Что такое MSI и MSS?
Микросателлитная нестабильность чаще всего встречается при колоректальном раке, раке желудка и раке эндометрия, но может также обнаруживаться при многих других типах рака. Знание результата анализа на msi при онкологии поможет спланировать лучшее лечение.
Анализ на определение микросателлитной нестабильности MSI
Если у вас или вашего близкого человека диагностирован колоректальный рак, то важно знать опухолевый статус MSI-H. Чтобы его определить, необходимо направить опухолевый материал на молекулярно-генетическое исследование. Забор материала часто происходит во время операции по удалению опухоли, но это может быть сделано и с помощью биопсии. Результат вашего теста покажет статус MSI как MSI-H, или MSS (microsatellite stability, «микросателлитная нестабильность не обнаружена»).
MSI-H приводит к тому, что гены, регулирующие ДНК (называемые генами восстановления несоответствия), не работают правильно. Гены восстановления несоответствия (MMR – mismatched repair) работают как генетические “проверки орфографии”, исправляя ошибки в ДНК по мере деления клеток, подобно тому, как исправляются опечатки в тексте.
Когда гены MMR перестают функционировать, то некоторые области ДНК могут стать нестабильными из-за накопления ошибок. Скрининговый тест MSI ищет изменения в последовательности ДНК между нормальной тканью и опухолевой тканью и может определить, существует ли высокая степень микросателлитной нестабильности, которая встречается примерно в 15% опухолей колоректального рака. Это часто происходит в опухолях, связанных с наследственным синдромом, синдромом Линча, хотя многие опухоли с высоким уровнем MSI являются спорадическими.
Дополнительный иммуногистохимический тест часто используется, чтобы сделать различие между наследственным и ненаследственным положительным анализом на микросателлитную нестабильность. Если MSI-H наследственная, то есть риск, что члены семьи онкологического больного также могут иметь синдром Линча, поэтому повышается вероятность развития колоректальных или других опухолей.
MSI-Н опухоли могут привлечь внимание иммунной системы. Под микроскопом в этих опухолях часто можно увидеть большое количество клеток иммунной системы. Иммунные клетки просто блокируются от полного выполнения своей работы. Поэтому пациенты с высоким уровнем микросателлитной нестабильности имеют положительный ответ на иммунотерапию. Таким образом, знание вашего состояния MSI чрезвычайно важно для выбора тактики противоопухолевого лечения.
MSS или микросателлитная стабильность обнаруживается приблизительно у 80-85% пациентов с колоректальным раком. Опухоли с мутацией MSS называются” холодными» и с точки зрения количества опухолевых генетических мутаций являются одним из наиболее сильно мутированных типов опухолей.