LISPER – Integratívna stratégia v rozvoji personalizovanej medicíny vybraných zhubných nádorových ochorení a jej vplyv na kvalitu života

  • Ing. Balog Miroslav PhD.
  • 09/2019 - 06/2023
Inovatívne postupy liečby pacientov so zhubnými onkologickými ochoreniami vyžadujú identifikovať v množine pacientov liečených doterajšími štandardnými postupmi tie podskupiny pacientov, ktorí môžu profitovať v rámci tzv. „precision medicine“ z cielenej (personalizovanej) liečby (PL), uznanej na úrovni európskych a národných regulačných autorít; podiel týchto podskupín je rôzny a pohybuje sa v závislosti od histologicky určeného typu zhubného nádoru jednotlivých orgánov v spektre od 20-95%. „Precision medicine“ umožňuje viesť celý terapeutický manažment pacienta počnúc určením diagnózy podľa pokroku v pochopení genetickej podstaty jeho nádorového ochorenia, čo sa označuje ako „genome-driven oncology“. Podstatou tejto liečby je zábrana rastu nádoru intervenciou do rôznych signálnych dráh kancerogenézy, napr. blokovaním tzv. akčných driver-mutácií, resp. iných genetických aktivujúcich alterácií nádorových buniek prerušením onkogénnej signalizácie na úrovni extracelulárnych (napr. rastových) receptorov signalizácie, alebo intracelulárnych signalizačných domén (napr. tyrozínových kináz), čím sa dosiahne zástava rastu a delenia nádorových buniek, ich prechod do apoptózy a pod. Identifikácia „driver“ alterácie v nádore predstavuje prediktívny faktor cielenej „na mieru pacienta šitej“ liečby. Súčasťou inovatívnych liečebných postupov je dnes aj re-definovaná imunoterapia, tzv. imuno-onkológia (ďalej I-O) zameraná na aktiváciu protinádorovej imunity. Kľúčovým prediktívnym faktorom I-O je identifikácia interakcie nádor - imunitný systém v oblasti mikroprostredia biopticky vyšetrovaného nádoru analýzou stavu tzv. kontrolných (strážnych) imunitných bodov (z angl. immune checkpoints) a ich ligandov, vyžadovaná pre liečbu tzv. inhibítormi strážnych bodov imunity. Tu dnes stúpa význam aj ďalších prediktívnych faktorov I-O, a to najmä tzv. nádorovej mutačnej nálože („tumor mutation burden“) a stavu mikrosatelitovej stability („MSS“), resp. nestability („MSI“). Determinácia prediktívnych faktorov pre každého pacienta vyžaduje komplexnú bioptickú analýzu tkaniva nádoru a podľa typu nádoru orientovanú molekulovo-genetickú analýzu nádorovej DNA - buď in situ, t.j. priamo v tkanive napr. imunohistochemickou (IHC) detekciou prediktívne relevantných proteínov („produktov“ genetickej alterácie), alebo detekciou genetických alterácií in situ-hybridizačnými technikami (FISH/CISH/dDISH), alebo analýzami dna, resp. RNA izolovanej z nádorového tkaniva. Súčasťou inovatívnych postupov sa stáva aj genetická analýza „produktov nádoru“ uvoľňovaných do krvi pacienta, akými sú nádorová DNA („cell-free tumor DNA“ - ctDNA), RNA, exozómy a v krvi cirkulujúce nádorové bunky (CTCs) prostredníctvom tzv. tekutej biopsie (liquid biopsy). Podľa doterajšej úrovne poznatkov je pre klinickú prax využiteľná najmä analýza ctDNA izolovanej z plazmy a CTCs, analýzy ostatných produktov sú v experimentálnej rovine. Aj oblasť analýzy CTC je však postupne rozširovaná, pričom kľúčovou sa stáva presnejšia cytometrická analýza vrátane rozlíšenia niektorých klinicky významných subpopulácii CTCs, napríklad cirkulujúcich kmeňových buniek (circulating stem cells - CSCs) s predpokladaným tumor iniciačným potenciálom. Vyšetrenie ctDNA je možné v „prvodiagnostike“ ochorenia (baseline) pri nedostatočnosti DNA izolovanej z nádorového tkaniva, ale najmä pri identifikácii progresie alebo vzniku rezistencie na použitú cielenú liečbu, lebo predchádza klinickej či rádiologickej manifestácii progresie. Tekutá biopsia nemôže zatiaľ plne nahradiť analýzu DNA z tkanivovej biopsie, ale je k nej komplementárna. Jej výhodou je aj to, že v rámci nádorovej heterogenity predstavuje komplexnú genetickú informáciu zo všetkých ložísk nádoru, najmä pri metastatickom (MTS) rozseve – tzv. „systemic tumor burden“, že minimalizuje záťaž pacienta a ako neintervenčná metóda je aj nákladovo efektívna. Dôležitým krokom pri spracovaní vzoriek je izolácia ctDNA a CTC z tekutej biopsie. Inovatívne postupy analýz nádorovej DNA tkanivovej aj tekutej biopsie umožňujú detegovať prediktívne faktory cielenej liečby, aj keď problémom tejto detekcie je biologická komplexnosť nádoru, jeho premenlivosť v priebehu vzniku, progresie a jeho liečby. Tu okrem medzinádorovej heterogenity hrá úlohu aj vnútronádorová heterogenita, pričom genómy rakovinových buniek nie sú stabilné a objavujú sa v nich získané nové alterácie a klony. V dôsledku selekčného tlaku cielenej liečby a (sub-)klonálnej evolúcie nádoru vznikajú nové buď aktivujúce genetické alterácie, alebo alterácie podmieňujúce rezistenciu na použitú liečbu. Tie je nutné identifikovať aj pre zváženie ďalšej línie cielenej liečby alebo pre indikovanie imunoterapie. Implementácia vhodných metód analýzy nádorových buniek (vrátane postupov pre ich izoláciu z tekutej biopsie) mikroprostredia nádoru, miRNA, incRNA, cftDNA a konštrukcia vhodných algoritmov postupov analýz je dnes výsostne aktuálnym celosvetovým problémom aj vzhľadom k nedostatočnosti príslušných guidelines (snáď s výnimkou NSCLC), časovej, intelektuálnej a ekonomickej náročnosti týchto metód a ich interpretácií, ich rôznej senzitivity a špecificity. Veľkou výzvou je implementácia inovatívnych analýz tkanivových aj tekutých biopsií s použitím real-time PCR (kvantitatívnej –qPCR) alebo ešte citlivejších metód digitálnej PCR (ddPCR) či BEAMing alebo multiplexnej NGS s cieľom „skríningovej“ alebo senzitívnejšej identifikácie prediktívnych faktorov v prvodiagnostike alebo v priebehu ochorenia a odpovede na liečbu. Napriek stúpajúcej dostupnosti viacerých metód genetických analýz nádorového tkaniva a ctDNA sú tieto vyšetrenia len na začiatku dlhej cesty – na nej je potrebné verifikovať ich spoľahlivosť, ich zaradenie do procesu diagnostiky a manažmentu zhubných onkologických ochorení, overiť prínos kvantifikácie VAF (z angl. „variant allelic frequencies“), t.j. podielu mutovaných versus nemutovaných foriem daného genetického lokusu, dokázať ich prínosnosť pre pacientov pri predĺžení remisií ochorenia a celkového prežívania. Nami navrhovanou intervenciou by sme sa chceli podieľať na verifikácii diskutovaných metód v rámci vyššie uvedených procesov multiparametrických a multidisciplinárnych analýz vybraných solídnych nádorov – karcinómu prsníka (CaM, karcinómu pľúc (LC) a kolorektálneho karcinómu (CRC). Vzhľadom k tomu, že počas riešenia projektu bude k dispozícii veľké množstvo veľkoobjemových dát, ambíciou projektu je aj využiť tieto dáta v procesoch bioinformatiky, prediktívnych a simulačných analýz v tvorbe a aplikáciách výpočtových modelov, spolu s mechanizmami umelej inteligencie, neurónových sietí a strojového učenia pre podporu personalizovaného prístupu k terapii. Projekt má potenciálne vysoké sociálno-ekonomické dopady. Onkologické ochorenia patria medzi najčastejšiu príčinu úmrtí na Slovensku. Súčasťou projektu bude tvorba regionálnych prognóz výskytu onkologických ochorení, projekcia siete kapacít na liečbu týchto ochorení, ako aj projekcia perspektívnych výnosov a národohospodárskych efektov v prípade zavedenia efektívnych liečebných postupov do klinickej praxe. Projektový tím pripraví regionálne prognózy počtov a vekovej štruktúry obyvateľstva v slovenských okresoch do roku 2040. Na základe prognóz starnutia populácie a environmentálnych korelátov špecifických typov onkologických ochorení budú vyhotovené projekcie výskytu onkologických ochorení na úrovni okresov a stanované potreby kapacít na diagnostiku a liečbu ochorení. Bude vytvorený ekonometrický model na odhadnutie národohospodárskych efektov vyplývajúcich z vyššej úspešnosti liečby onkologických ochorení v prípade zavedenia efektívnych liečebných postupov do klinickej praxe.