Способ прогнозирования рецидивов у пациентов с глиомами головного мозга
Владельцы патента RU 2776231:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук" (Томский НИМЦ) (RU)
Изобретение относится к области медицины, в частности к онкологии. На этапах динамического наблюдения после проведенного лечения в сыворотке крови определяют уровень белка дельта-подобного неканонического Notch-лиганда 1 DLK1. При содержании белка более 0,322 нг/мл прогнозируют высокий риск рецидива. При содержании белка менее или равном 0,322 нг/мл прогнозируют низкий риск рецидива. Изобретение обеспечивает повышение точности ранней диагностики рецидива заболевания. 1 ил., 4 табл., 4 пр.
Изобретение относится к области медицины, онкологии, конкретно к способам прогнозирования рецидивов у пациентов с глиомамаи головного мозга и может быть использовано для определения оптимальных сроков динамического наблюдения за данной категорией больных и спланировать дальнейшую тактику их лечения.
Глиобластома является наиболее часто диагностируемой и агрессивной первичной опухолью головного мозга. Она характеризуется неуклонно рецидивирующим течением и фатальным прогнозом. По результатам Центрального регистра опухолей головного мозга США (CBTRUS, The Central Brain Tumor Registry of the United States), который в настоящее время является самым большим популяционным регистром опухолей центральной нервной системы в мире, общая 1-летняя выживаемость пациентов с глиобластомой составляет около 40%, 5-летняя - 5,5-7,5% [1]. Прогноз зависит от нескольких факторов, включающих возраст, степень резекции опухоли и функциональный статус пациентов. При наличии в опухоли мутации IDH и/или метилирования промотора MGMT пациенты имеют более высокие показатели выживаемости вследствие большей чувствительности к терапии [2].
Своевременное адекватное лечение рецидива глиобластомы позволяет увеличить общую выживаемость, сохранить независимость от постороннего ухода и улучшить качество жизни пациентов. Магнитно-резонансная томография (МРТ) головного мозга с использованием стандартных протоколов МРТ [3] рекомендуется для наблюдения за пациентами и оценки ответа на лечение в соответствии с критериями ответа в нейроонкологии (RANO, Response Assessment in Neuro-Oncology) [4]. В то же время, общая чувствительность и специфичность стандартной MP-визуализации в оценке ответа на лечение злокачественных глиом составляет 68% и 77% соответственно [5].
Злокачественные опухоли секретируют в кровоток и другие физиологические жидкости, определенные опухолевые маркеры (растворимые белки, циркулирующие нуклеиновые кислоты) самостоятельно или в составе циркулирующих опухолевых клеток и внеклеточных везикул. Эти биомаркеры могут пересекать как поврежденный, так и интактный гематоэнцефалический барьер [6] и присутствовать в крови и ликворе пациентов. В экспериментальных исследованиях было показано, что экспрессия дельта-подобного неканонического Notch-лиганда 1 (DLK1), повышается в глиомах с увеличением степени злокачественности и агрессивных характеристик опухоли и может свидетельствовать о прогрессировании глиобластомы [7].
Известен способ прогнозирования, основанный на использовании двухгенной прогностической модели, использующей экспрессию PTEN и DLL3 в опухолевой ткани [8], однако область применения известного способа ограничена, из-за его недостаточной доступности, что не позволяет применять его в региональных онкологических диспансерах.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, заключающийся в определении в крови пациента количества клеток крови и дальнейшем расчете соотношения нейтрофилов/лимфоцитов (NLR), соотношения тромбоцитов/лимфоцитов (PLR), соотношения лимфоцитов/моноцитов (LMR), ширины распределения эритроцитов (RDW) и прогностического индекса питания (PNI) [9]. Высокий уровень NLR или RDW свидетельствует о высоком риске развития рецидивов заболевания. Однако, данный способ включает комплекс неспецифических показателей, что сказывается на качестве предложенного способа и имеет недостаточную специфичность.
Новый технический результат - повышение точности ранней диагностики рецидива заболевания.
Для достижения нового технического результат в способе прогнозирования рецидивов у пациентов с глиомами головного мозга путем исследования сыворотку крови, определяют уровень белка дельта-подобного неканонического Notch-лиганда 1 (DLK1) на этапах динамического наблюдения после проведенного лечения и при содержании белка более 0,322 нг/мл прогнозируют высокий, а при его содержании менее или равном 0,322 нг/мл низкий риск рецидива заболевания.
Способ осуществляют следующим образом: у пациента на этапах динамического наблюдения (после проведенного лечения каждые 3 месяца в течение одного года и через 6 месяцев в дальнейшем) исследуют сыворотку крови и определяют уровень белка дельта-подобного неканонического Notch-лиганда 1 (DLK1) и при содержании белка более 0,322 нг/мл прогнозируют высокий, а при его содержании менее или равном 0,322 нг/мл низкий риск рецидива заболевания.
Способ основан на результатах анализа данных лабораторных и клинических исследований. Информативность отобранных критериев подтверждена наличием связи содержания DLK1 в сыворотке крови с особенностями злокачественного роста и степенью злокачественности. DLK1 представляет собой трансмембранный протеин, экспрессирующийся в некоторых областях головного мозга. Характерными свойствами протеина является активация Notch пути, ангиогенеза, пролиферации клеток [10]. Существуют экспериментальные данные об увеличении экспрессии данного белка в глиомах по сравнению с неопухолевыми участками мозга [11]. Выявлено влиянием ADAM17 и факторов, индицируемых гипоксией (HIF-1alpha/HIF-2alpha) на индукцию трансмембранного протеина, что сопровождается активацией опухолевого роста (индукция молекулярных каскадов, например AKT/mTOR) и развитием инвазивных свойств опухоли [7]. Увеличение количества растворимых форм неканонического лиганда Notch пути, DLK1, показано при развитии опухолей ЦНС. Выявлены данные о роли данной растворимой формы белка в модулировании биологических особенностей опухоли [7].
В исследование было включено 40 пациентов с мультиформными глиобластомами Grade 4 и 30 больных с глиомами (Grade 2-3), получавших лечение в клиниках НИИ онкологии Томского НИМЦ. Материалом исследования были сыворотка крови и ликвор больных с глиомами. Группой сравнения были пациенты без опухолей ЦНС, проходившие лечение в Региональном Сосудистом Центре.
В результате проведенного исследования отмечен рост белка DLK1 в сыворотке крови больных с глиомами Grade 2-3 и глиобластомами Grade 4. Уровень маркера был повышен в 1,1 и 1,14 раза, соответственно, по сравнению с пациентами без опухолей ЦНС (Таблица 1 Приложения, в которой приведены данные содержания DLK1 в сыворотке крови и цереброспинальной жидкости больных с опухолями ЦНС).
Рост содержания белка DLK1 в 1,33 раза отмечен у пациентов с глиомами Grade 2-3 в ликворе. Для больных с мультиформными глиобластомами подобных изменений выявлено не было. Выявлено высокое содержание белка DLK1 в сыворотке крови больных с глиомами Grade 2 по сравнению с Grade 3. В ликворе больных с глиомами не было выявлено статистически значимых различий между 2 и 3 степенью дифференцировки (таблица 2 Приложения). При этом повышение содержания белка DLK1 1,13 раза в сыворотке больных с глиобластомами (Grade 4) было связано с развитием рецидивов опухоли (Таблица 3 Приложения). Показано, что имеется связь между безрецидивной выживаемостью пациентов и содержанием белка DLK1 в сыворотке крови у больных с глиомами. Так, безрецидивная выживаемость больных значимо выше у больных с уровнем белка DLK1 менее 0,322 нг/мл (Таблица 4, Фигура 1 Приложения).
Таким образом, выявлен опухолеспецифический маркер, ассоциированный с особенностями злокачественного роста при глиомах высокой степени злокачественности и развитием рецидивов заболевания. Выявленные факты позволяют рассматривать этот показатель в качестве информативного предсказательного маркера, позволяющего прогнозировать развитие рецидивов заболевания.
Клинический пример 1.
Больная А., 66 лет, проходила лечение в клиниках НИИ онкологии Томского НИМЦ, отделение опухолей головы и шеи с диагнозом: Внутримозговая опухоль (глиобластома, WHO Grade IV, IDH-wildtype) левой теменной доли слева. Хирургическое лечение в объеме парциальной резекции (31.07.2020 г.). Содержание в сыворотке крови: DLK1=0,426. На основании проведенного исследования был определен высокий риск развития рецидивов опухоли.
Данные гистологического исследования: и иммуногистохимическое исследование: Глиобластома (G4) (ICD-O code9440/3) без экспрессии IDH1 R132H. У больной наблюдались признаки рецидива заболевания через 2 месяца после хирургического лечения (09.2020).
Клинический пример 2.
Больная В., 28 лет, проходила лечение в клиниках НИИ онкологии Томского НИМЦ, отделение опухолей головы и шеи с диагнозом: Внутримозговая опухоль (анапластическая астроцитома, Grade3, IDH (R132H)-mutant) правой лобной доли. Хирургическое лечение в объеме тотальной резекции (05.07.2018 г.). С целью определения прогноза рецидива было проведено исследование согласно предлагаемому способу Содержание в сыворотке крови: DLK1=0,439. На основании проведенного исследования был определен высокий риск развития рецидивов опухоли.
Данные гистологического исследования Иммунофенотип опухоли соответствует опухоли глиального происхождения, Grade3, IDH (R132H) mutant. FISH-исследование №63 от 30.07.18 г.: в опухолевых клетках не обнаружена коделеция 1p19q в области локализации генов SRD (1р36) и ERCC1 (19q13). У больной наблюдались признаки рецидива через 30 месяцев после операции (01.02.2021)
Клинический пример 3.
Больная К., 66 лет, проходила лечение в клиниках НИИ онкологии Томского НИМЦ, отделение опухолей головы и шеи с диагнозом: Внутримозговая опухоль (глиобластома, G4, IDH-wt) правой височной доли. Хирургическое лечение в объеме парциальной резекции (25.01.2021 г.). С целью определения прогноза рецидива было проведено исследование согласно предлагаемому способу. Содержание в сыворотке крови DLK1=0,241. На основании проведенного исследования был определен низкий риск развития рецидивов опухоли.
Данные гистологического исследования: Гистология: Глиобластома (G4) (ICD-O code9440/3) без экспрессии IDH1 R132H. В течение 10 месяцев после хирургического вмешательства не наблюдалось признаков рецидива заболевания.
Клинический пример 4 Больная Щ., 59 лет, проходила лечение в клиниках НИИ онкологии Томского НИМЦ, отделение опухолей головы и шеи с диагнозом: Внутримозговая опухоль (анапластическая астроцитома, Grade 3, IDH (R132H)-mutant) лобной области справа. Хирургическое лечение в объеме тотальной резекции (29.05.2013 г.). Для определения риска рецидива было проведено исследование согласно предлагаемому способу. Содержание в сыворотке крови: DLK1=0,269. На основании проведенного исследования был определен низкий риск развития рецидивов опухоли.
Данные гистологического исследования: Анапластическая астроцитома (Grade 3) (ICD-O code 9401/3) с экспрессией IDH1 R132H. Не наблюдалось признаков рецидива заболевания в течение 96 месяцев после хирургического вмешательства.
Таким образом, предлагаемый способ дает возможность с достаточной точностью определить риск возникновения рецидива и спланировать дальнейшую тактику лечения пациента.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
1. Ostrom, Q.Т. CBTRUS Statistical Report: Primary Brain and Other Central Nervous System Tumors Diagnosed in the United States in 2013-2017 / Q.T. Ostrom, N. Patil, G. Cioffi, K. Waite et al. // Neuro Oncology. - 2020. - 30 (22): 1-96. - DOI: 10.1093/neuonc/noaa200.
2. Di Nunno, V. Treatment of recurrent glioblastoma: state-of-the-art and future perspectives / V. Di Nunno, E. Franceschi, A. Tosoni et al. // Expert Review of Anticancer Therapy. - 2020. - 20(9): 785-795. - DOI: 10.1080/14737140.2020.1807949.
3. Ellingson, В.M., Consensus recommendations for a standardized Brain Tumor Imaging Protocol in clinical trials / В.M. Ellingson, M. Bendszus, J. Boxerman et al. // Neuro Oncology. - 2015. - 17(9): 1188-98. - DOI: 10.1093/neuonc/nov095.
4. Wen, P.Y. Updated response assessment criteria for high-grade gliomas: response assessment in neuro-oncology working group / P.Y. Wen, D.R. Macdonald, D.A. Reardon et al. // Journal of Clinical Oncology. - 2010. - 10; 28(11):1963-72. - DOI: 10.1200/JCO.2009.26.3541.
5. van Dijken, B.R.J. Diagnostic accuracy of magnetic resonance imaging techniques for treatment response evaluation in patients with high-grade glioma, a systematic review and metaanalysis / B.R.J. van Dijken, P.J. van Laar, G.A. Holtman, A. van der Hoorn // European Radiology. - 2017. - 27(10):4129-4144. - DOI: 10.1007/s00330-017-4789-9.
6.
N. DNA sequences within glioma-derived extracellular vesicles can cross the intact blood-brain barrier and be detected in peripheral blood of patients / 
S. Esteban-Rubio, 
// Oncotarget. - 2017. - 8:1416-1428. - DOI: 10.18632/oncotarget. 13635.
7. Grassi, E.S. Niche-derived soluble DLK1 promotes glioma growth / E.S. Grassi, P. Jeannot, V. Pantazopoulou, T.J. Berg, A. Pietras // Neoplasia. - 2020. - 22(12):689-701. - DOI: 10.1016/j.neo.2020.10.005.
8. Phillips, H. S. Molecular subclasses of high-grade glioma predict prognosis, delineate a pattern of disease progression, and resemble stages in neurogenesis / H.S. Phillips, S. Kharbanda, R. Chen et al. // Cancer Cell. - 2006. - 9(3):157-73. - DOI: 10.1016/j.ccr.2006.02.019.
9. Wang, D.P. Prognostic Significance of Preoperative Systemic Cellular Inflammatory Markers in Gliomas: A Systematic Review and Meta-Analysis / D.P. Wang, K. Kang, Q. Lin, J. Hai // Clinical and Translational Science. - 2020. - 13(1):179-188. - DOI: 10.1111/cts.12700.
10. Traustad6ttir, G.A. The imprinted gene Delta like non-canonical Notch ligand 1 (Dlk1) is conserved in mammals, and serves a growth modulatory role during tissue development and regeneration through Notch dependent and independent mechanisms / G.A. Traustadottir, 1. V. Lagoni, L.B.S. Ankerstjerne et al. // Cytokine Growth Factor Reviews. - 2019. - 46:17-27. - DOI: 10.1016/j.cytogfr.2019.03.006.
11. Harris, T. DLK1 Expressed in Mouse Orexin Neurons Modulates Anxio-Depressive Behavior but Not Energy Balance / T. Harris, R. Bugescu, J. Kelly et al. // Brain Sciences. - 2020. - 12; 10(12):975. - DOI: 10.3390/brainsci10120975.
Приложение
Таблица 1 Содержания DLK в сыворотке крови и цереброспинальной жидкости больных с опухолями ЦНС
Примечание: значимость различий по сравнению с практически здоровыми людьми, р<0,05;
Таблица 2 Связь содержания DLK со степенью дифференцировки (GRADE)
Таблица 3 Прогностическое значение белка DLK1 в отношении развития рецидивов опухоли
Таблица 4 Прогностическая значимость содержания белка DLK1 у больных с глиомами GRADE 2-3 (тест Гехана-Вилкоксона) в отношении развития рецидивов заболевания
Фигура 1. Безрецидивная выживаемость больных с глиомами в зависимости от порогового уровня белка DLK1, равного 0,322 нг/мл
Способ прогнозирования рецидивов у пациентов с глиомами головного мозга путем исследования сыворотки крови, характеризующийся тем, что определяют уровень белка дельта-подобного неканонического Notch-лиганда 1 DLK1 на этапах динамического наблюдения после проведенного лечения и при содержании белка более 0,322 нг/мл прогнозируют высокий, а при его содержании менее или равном 0,322 нг/мл низкий риск рецидива заболевания.
