Математика поможет выбрать оптимальное лечение рака мочевого пузыря

Просмотров: 23

Опубликовано 16.02.2016, 22:54 (мск) Клара Галиева в Новости, Онкология

Очень плохая статьяПлохая статьяТак себе статьяХорошая статьяОтличная статья (Читатели ещё не оценили запись, станьте первым!)
Загрузка...

Исследователи из России и Израиля провели анализ более 500 ранее опубликованных научных статей и предложили свой подход к выбору методов лечения одного из самых распространенных видов рака. Подробности опубликованы в научном журнале International Journal of Cancer.

рак мочевого пузыря, математика, International Journal of Cancer

(c)en.wikipedia.org

Ученые из МФТИ (Московский физико-технический институт), Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского университета и университета Ариэля в Израиле предлагают использовать клинические данные концентрации определенных белков (биомаркеров). С помощью этой информации математические модели, разработанные исследователями, позволят сделать выбор между консервативным лечением (без операции) и радикальным (хирургическим) вмешательством. Кроме того, авторы считают, что такой подход позволит выбрать оптимальный метод лечения для каждого пациента.

Рак мочевого пузыря является одним из наиболее распространенных видов рака. По данным статистики, 1 из 26 мужчин и 1 из 90 женщин подвержены данной форме рака. При правильно поставленном диагнозе и своевременном выявлении рак успешно лечится. Опухоль практически всегда начинает расти во внутреннем слое клеток мочевого пузыря — эпителии, и если эта опухоль не успевает затронуть мышечный слой, то ее можно удалить с минимальным риском рецидива. Однако, если опухоль проникла в мышцу мочевого пузыря, то рак становится мышечно-инвазивным, и шансы полного выздоровления резко уменьшаются. В настоящее время выживаемость при мышечно-инвазивном раке мочевого пузыря составляет от 30 до 50%.

«В этой работе мы соотносим последние клинические, молекулярные и клеточные данные, связанные с мышечно-инвазивным раком мочевого пузыря. Мы используем эти данные для разработки математической модели заболевания. Конечными целями нашей работы являются, во-первых, выявление биомаркеров и определенных клинических параметров, с помощью которых можно точно определить стадию этой агрессивной формы рака, во-вторых — развитие индивидуальных стратегий лечения в каждом конкретном случае «, - сказал Александр Киселев, профессор МФТИ и ведущий автор статьи.

Рак мочевого пузыря возникает по различным причинам. Мы говорим о гетерогенной (неоднородной) опухоли с разными биохимическими и клеточными характеристиками, различными генетическими и эпигенетическими профилями, все это может наблюдаться у одного пациента. В зависимости от определенных мутаций в ДНК раковой клетки, опухоли могут по-разному реагировать на терапию. Определение точного типа опухоли может значительно повысить шансы на успешное лечение и в то же время минимизировать побочные эффекты.

Для определения генетического профиля небходимо установить последовательность нуклеотидных пар в ДНК. Эта последовательность определяет, какие будут синтезированы молекулы белка и РНК (рибонуклеиновой кислоты). Эпигенетический профиль относится к списку активных и «молчащих» генов: если участок ДНК или хромосомный белок модифицируется, то часть генов не используются.

Нормальные клетки превращаются в раковые за счет повреждений на генетическом и молекулярном уровне. Ключевую роль в этом процессе играет так называемый эпителиально-мезенхимальный переход - эпителиальные клетки, образующие слой на поверхности ткани, теряют нормальную структуру и не реагируют на химические сигналы, которые должны ограничить их деление и вызвать саморазрушение (апоптоз). Этот переход обусловлен рядом факторов — в частности, путем синтеза с увеличением количества определенных белков.

Эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) напоминает процесс создания нормальных клеток, работающий в обратном направлении. Клетки первоначально получаются из стволовых клеток, которые могут делиться большое количество раз. Но если правильная стволовая клетка не образует опухоли и является необходимой для регенерации ткани, то процесс ЭМП может привести к возникновению рака — мезенхимальные клетки прекращают отвечать на сигналы, поступающие от окружающих тканей, и начинают расти бесконтрольно. Белки, которые характерны для этого этапа из семейства Snail, помогут обнаружить заболевание в самом начале.

Другой белок, который играет важную роль в диагностике и лечении рака, — белок р53. Известно, что этот белок препятствует превращению здоровой клетки в раковую клетку, вызывая процесс саморазрушения. Этот механизм эффективно защищает наш организм от злокачественных опухолей, но он не может справиться с мутациями, которые происходят в пределах гена, кодирующего белок р53. Такие проблемы известны для многих типов рака и позволяют выявлять заболевания, но не дают информацию для правильного выбора лечения.

Наконец, важным признаком агрессивного мышечно-инвазивного рака мочевого пузыря является изменение концентрации белка Shh. В развивающемся организме этот белок имеет важное значение для дифференциации эмбриональных клеток, но его аберрантная экспрессия может быть связана с развитием инвазивного рака.

Проанализировав данные, авторы предложили строить подход к лечению рака мочевого пузыря следующим образом: во-первых, всех пациентов испытали на выбранный маркер развития рака — белки семейства Snail, Shh и другие. Для этой цели выполняют биопсию: небольшой кусочек опухоли отсекается и обрабатывается спиртом или формалином. После этого образец погружают в парафин, а затем, с помощью специального ножа — микротома, образец нарезают тонкими срезами.

Для того, чтобы выявить структуру опухоли, срезы «разрабатывают» с помощью реагентов, содержащих модифицированные антитела — белки, способные связываться с определенными участками ткани — антигенами. Реакции антигенов происходят в нашем организме каждый день. Например, когда микробы входят в наш организм, специализированные клетки нашей иммунной системы синтезируют антитела, которые связываются с микроорганизмами и предотвращают их распространение. Иммунногистохимическое исследование основано на том же принципе. Если антиген присутствует в образце, то он вступает в реакцию с антителом. Этот процесс можно сравнить с дактилоскопией - поверхность кажется чистой, но с помощью специального порошка можно увидеть картину папиллярных линий.

Для того чтобы увидеть антитела, добавляют флуоресцентные красители. Изучая обработанные срезы под микроскопом с набором фильтров, можно обнаружить присутствие раковых клеток; а при большом увеличении можно наблюдать расположение исследуемых белков внутри клеток.

Чтобы обнаружить важные маркеры развития опухоли, образец ткани также делится на множество частей, которые располагают на предметное стекло микроскопа. Каждый из этих кусочков подвергается воздействию специфических антител, поэтому из одного куска ткани мы можем собрать данные о многих биомолекулах. Это позволяет определить стадию развития опухоли и предсказать ее агрессивность. В то же время, пробы на одном предметном стекле делают возможным выбрать некоторые отдельные маркеры с учетом истории болезни пациента и его сопутствующих заболеваний.

Полученные качественные и количественные данные по экспрессии специфических биологических молекул будут использованы в математической модели, предложенной авторами. С их помощью можно:

  1. Оценить и, при необходимости, отрегулировать начальный клинический диагноз;
  2. Провести оптимизацию выбранного метода лечения, характера и дозы препаратов;
  3. Прогнозировать потенциальные побочные эффекты для каждого конкретного пациента.

После завершения лечения необходимо будет провести дополнительные тесты с целью оценки достигнутых результатов. В зависимости от результатов, необходимы будут радикальные изменения курса лечения. Такой подход обеспечит необходимыми клиническими данными для большого числа пациентов — это должно помочь лечащим врачам улучшить процесс диагностики и процесс отбора индивидуального лечения для каждого пациента.

Авторы другого исследования заявляют, что микрогематурия в анализе мочи может указывать на рак мочевого пузыря.


Подробнее в научной статье:

Kiselyov A., Bunimovich-Mendrazitsky S., Startsev V. Key signaling pathways in the muscle-invasive bladder carcinoma: Clinical markers for disease modeling and optimized treatment //International Journal of Cancer. — 2015.

© John Wiley & Sons

© John Wiley & Sons


Клара Галиева (3880 Статей)
Должность - Автор новостного блока. Врач-невропатолог. г. Санкт-Петербург.