Определение HER2 статуса опухоли методом FISH. Фиш-анализ при раке молочной железы Где можно сделать диагностику FISH-методом

Рак молочной железы нельзя недооценивать. Он может затронуть абсолютно всех – и молодых, и старых, и женщин, и мужчин. Чрезвычайная сложность лечения, высокая смертность, растущая динамика заболеваемости являются причиной повышенного внимания к этой проблеме со стороны медицины.

На сегодняшний день нет метода лечения, на 100% гарантирующего положительный исход болезни. Существующие методы трудоемки, дорогостоящи и способны нанести большой сопутствующий урон организму.

Это одно из тех заболеваний, про которое можно сказать, что лучшее лечение – это исключение факторов риска и своевременная диагностика.

Предрасположенность к раку молочной железы

Несмотря на то, что рак впервые был описан еще в XV веке до нашей эры и у ученых есть огромное количество информации, ее все равно не хватает для полного описания этиологии рака молочной железы.

Не найдены с достаточной достоверностью факторы внешней среды, влияющие на возникновение или развитие рака. Отдельные исследования, указывающие на тот или иной канцероген, не получают полноценного признания всего медицинского сообщества. Тем не менее, есть некоторая зависимость между раком груди и следующими обстоятельствами:

Одним из самых важных вышеперечисленных факторов является фактор возраста: с годами вероятность развития рака груди возрастает на порядки. В целом, сложность вопроса этиологии РМЖ обусловлена его генной природой. Неизвестно, почему вдруг происходит сбой и ткань молочной железы начинает бесконтрольное деление, затрагивая соседние ткани и приводя к метастазам по всему организму.

Но ученые сходятся в одном: современная жизнь гораздо больше располагает к раковым заболеваниям, чем прежде.

Так, указывается на большие дозы электромагнитного излучения, плохую экологию, пониженное содержание кислорода в городах, гиподинамию, стресс и пр. Нельзя не учитывать и значительно увеличившийся возраст жизни, ведь рак – это болезнь, приходящая, как правило, в зрелом возрасте.

Необходимые анализы

Возможности положительного исхода рака напрямую связаны со сроком начала лечения, поэтому отношение к диагностике должно быть самым серьезным.

В качестве диагностических методов обязательны:

• ежемесячная самостоятельная проверка (тест пальпацией);
• проверка у врача раз в квартал;
• УЗИ каждые полгода;
• МРТ ежегодно.

Маммография (рентгенологические исследование) не рекомендуется до 30 лет, поскольку в молодом возрасте воздействия радиации лучше избегать. При подозрениях на рак молочной железы, необходимо будет пройти такие анализы:

Метод FISH-исследования

FISH-исследование (FISH-анализ) – это цитогенетический метод, применяемый для изучения мембранного белка HER2 (Human Estrogen Receptor2). При проведении FISH-исследования используют ДНК-зонды, помеченные флуоресцентной краской. Эти зонды встраиваются в необходимые участки ДНК и способны количественно определить степень амплификации HER2. Поскольку исследование проводится в динамике, и гены продолжают делиться, можно оценить соотношение числа копий гена HER2 с числом копий нормально делящегося участка. Если оно больше или равно 2, результат считается HER2-положительным.

FISH-анализ играет важнейшую роль в прогнозировании рака и выбора принципа лечения. Так, амплификация или повышенная активность этого белка встречается в 30% случаев рака и требует особых методов лечения, направленных на угнетение его функции. В нормальном состоянии HER2 контролирует рост, деление и самовосстановление клеток. В случае заболевания раком этот белок производит слишком много мембранных рецепторов и дает клеткам команду на неконтролируемое деление. Так клетка превращается в раковую.

При положительном результате FISH-теста назначается лечение, направленное на супрессию HER2. Основным лекарством на сегодняшний день является Герцептин. Если не проводить этот тест или игнорировать его результаты, выбор метода лечения окажется неправильным, и рак перейдет в терминальную стадию. Кроме того, такой рак отличается более агрессивным развитием, чем HER2-негативный.

Вместе с FISH-анализом проводят имунногистохимический анализ. Это тоже генный способ исследования белка HER2, но в случае с иммуногистохимическим анализом выявляется количество белка HER2 не в клетке, а в конкретно взятом образце.

От фиш-метода он отличается стоимостью, но это на выходе дает менее информативные результаты, которые зависят от исследователя, лаборатории и применяемых критериев. Количество белка HER2 определяется по окраске исследуемого образца и оценивается по шкале от нуля до трех. В совокупности эти два метода являются золотым стандартом исследования HER2-статуса пациента.

Таким образом, несмотря на свой имидж, рак груди вполне поддается успешному лечению. В арсенале онкологов – все передовые достижения медицины. Все эти средства вполне доступны самому обычному гражданину.

Главное в успешном исходе болезни – своевременная сдача анализов на рак молочной железы, выбор правильного метода лечения и ранее его начало. Не стоит отчаиваться при отсутствии результатов, ведь положительный эмоциональный фон тоже оказывает значительное влияние на ход заболевания.

Техника FISH — Fluorescent in situ hybridization, разработана в середине 1980-х годов и используется для детекции присутствия или отсутствия специфических ДНК-последовательностей на хромосомах, а также альфа-сателлита ДНК, локализованного на центромере хромосомы 6, CEP6(6р11.1-q11.1).

Это дало существенный сдвиг в диагностике онкологических заболеваний меланоцитарного генеза произошел в связи с обнаружением опухолевых антигенов. На фоне злокачественной определяется мутация в трех антигенах: CDK2NA (9p21), CDK4 (12q14) и CMM1(1p). В связи с этим возможность объективной дифференциальной диагностики, основанной на определении генетических характеристик меланоцитарных опухолей кожи, имеет большое значение в ранней диагностике меланомы и ее предшественников.В ядре с нормальным набором исследуемых генов и хромосомы 6 наблюдается два гена RREB1, окрашенных красным, два гена MYB, окрашенных желтым, два гена CCND1, выделенных зеленым цветом, и две центромеры хромосомы 6, обозначенные голубым цветом. С диагностической целью используются флуоресцентные пробы.

Оценка результатов реакции: проводится подсчет количества красного, желтого, зеленого и голубого сигналов в 30 ядрах каждого образца, выявляются четыре параметра различных вариантов генетических нарушений, при которых образец генетически соответствует меланоме. Например, образец соответствует меланоме, если среднее количество гена CCND1 на ядро ≥2,5. По этому же принципу производится оценка копийности других генов. Препарат считается FISH-положительным, если выполняется хотя бы одно из четырех условий. Образцы, в которых все четыре параметра ниже пограничных значений, расцениваются как FISH-отрицательные.

Определение специфических ДНК-последовательностей на хромосомах проводят на срезах биоптатов или операционного материала. В практическом исполнении FISH-реакция выглядит следующим образом: исследуемый материал, содержащий ДНК в ядрах меланоцитов, подвергается обработке для частичного разрушения ее молекулы с целью разрыва двухцепочной структуры и тем самым облегчения доступа к искомому участку гена. Пробы классифицируются по месту присоединения к молекуле ДНК. Материалом для FISH-реакции в клинической практике служат парафиновые срезы тканей, мазки и отпечатки.

FISH-реакция позволяет находить изменения, произошедшие в молекуле ДНК в результате увеличения числа копий гена, потери гена, изменения числа хромосом и качественных изменений — перемещения локусов генов как в одной и той же хромосоме, так и между двумя хромосомами.

Для обработки полученных данных при применении FISH-реакции и изучения зависимости между копийностью генов трех исследумых групп используется коэффициент корреляции Спирмена.

Для меланомы характерно увеличение копийности по сравнению с невусом и диспластическим невусом.

Простой невус по сравнению с диспластическим невусом имеет меньше нарушений в копийности (т.е. больше нормальных копийностей).

Для построения решающих правил, позволяющих предсказать, относится ли образец к тому или иному классу (дифференциальная диагностика простых и диспластических невусов), используется математический аппарат «деревьев решений» (decision trees). Данный подход хорошо зарекомендовал себя на практике, а результаты применения указанного метода (в отличие от многих других методов, например нейронных сетей) могут быть наглядно интерпретированы для построения решающих правил для дифференциации простого, диспластического невусов и меланомы. Исходными данными во всех случаях являлись копийности четырех генов.

Задачу по построению решающего правила для дифференциальной диагностики разбивают на несколько этапов. На первом этапе дифференцируют меланому и невус, не учитывая тип невуса. На следующем этапе строят решающее правило для разделения простого и диспластического невусов. Наконец на последнем этапе возможно построение «дерева решений» для определения степени дисплазии диспластического невуса.

Подобное разделение задачи классификации невусов на подзадачи позволяет достичь высокой точности предсказаний на каждом из этапов. Входными данными для построения «дерева решений» служат данные о копийности четырех генов для пациентов с диагнозом «меланома» и пациентов с диагнозом «не меланома» (пациенты с различными типами невуса — простым и диспластическим). Для каждого пациента имеются данные о копийности генов для 30 клеток.

Таким образом, разделение задачи предсказания диагноза на несколько этапов позволяет строить высокоточные решающие правила не только для дифференцирования между меланомой и невусами, но и для определения типа невусов и предсказания степени дисплазии для диспластического невуса. Построенные «деревья решений» являются наглядным способом предсказания диагноза по сведениям о копийностях генов и легко могут быть использованы в клинической практике при дифференциации доброкачественных, предзлокачественных и злокачественных меланоцитарных новообразований кожи. Предлагаемый дополнительный метод дифференциальной диагностики особенно важен при иссечении гигантских врожденных пигментных невусов и диспластических невусов у пациентов детского возраста, поскольку при обращении таких пациентов в медицинские учреждения отмечается высокий процент диагностических ошибок. Результаты использования описанного метода высокоэффективны, целесообразно его использовать при диагностике пигментных опухолей кожи, особенно у пациентов с FAMM-cиндромом.

Определение HER-2 статуса опухоли методом FISH - исследование предрасположенности к развитию опухоли и подбор своевременного адекватного лечения при раке молочной железы (РМЖ) или раке желудка (РЖ).

HER-2 (HER-2/neu) - human epidermal growth factor receptor-2 - это белок, который может влиять на рост раковых клеток. Он создается специальным геном, который называется ген HER-2/neu. HER-2 является рецептором для определённого фактора роста, который называется человеческим эпидермальным фактором роста, естественным образом существующим у человека. Когда человеческий эпидермальный фактор роста прикрепляется к рецепторам HER-2 на раковых клетках груди, он может стимулировать рост и деление этих клеток. В здоровой ткани HER-2 передаёт сигналы, регулирующие пролиферацию и выживаемость клеток, но гиперэкспрессия HER-2 может обусловить злокачественную трансформацию клеток.

Гиперэкспрессия HER-2 при некоторых подтипах РМЖ ведёт к усилению пролиферации и ангиогенеза, нарушению регуляции апоптоза (генетически запрограммированного самоуничтожения клеток). Показано, что при раке молочной железы гиперэкспрессия этого рецептора в ткани опухоли ассоциирована с более агрессивным течением болезни, повышенным метастатическим потенциалом опухоли и менее благоприятным прогнозом. Открытие связи гиперэкспрессии HER-2 с неблагоприятным прогнозом РМЖ привело к поиску таких подходов к лечению, которые направлены на специфическое блокирование онкогена HER-2/neu (таргетная анти-HER2-терапия).

Рак молочной железы (РМЖ) - злокачественная опухоль железистой ткани молочной железы. РЖМ занимает первое место среди всех злокачественных заболеваний у женщин.

В зависимости от наличия биологических маркёров опухоли - экспрессии гормональных рецепторов (эстрогена и/или прогестерона), экспрессии HER-2 - выделяют гормон-рецептор-положительный, HER-2-положительный и тройной негативный РМЖ.

HER-2/neu-положительные (HER-2+) типы рака молочной железы отличаются высокой экспрессией белка HER-2/neu.
HER=2/neu-негативные (HER-2-) типы рака молочной железы отличаются низкой экспрессией или отсутствием белка HER-2/neu.
Считается, что у одной из пяти женщин с раком груди опухоль является HER-2-положительной. Большинство раковых опухолей молочной железы являются гормонально-зависимыми: эстрогены и прогестерон оказывают на них стимулирующий эффект (пролиферативный и неопластический). При HER-2-положительном раке молочной железы на поверхности опухолевых клеток присутствует избыток HER-2-рецепторов. Данное явление носит название «положительный HER-2-статус» и диагностируется у 15–20% женщин, страдающих РМЖ.

HER-2 - рецептор эпидермального фактора роста человека 2-го типа, который присутствует в тканях и в норме, участвуя в регуляции деления и дифференцировки клеток. Его избыток на поверхности опухолевых клеток (гиперэкспрессия) предопределяет быстрый неконтролируемый рост новообразования, высокий риск метастазирования, низкую эффективность некоторых видов лечения. HER-2-положительный РМЖ является особенно агрессивной формой данного заболевания, поэтому точное определение HER-2-статуса имеет ключевое значение для выбора тактики лечения.

Рак желудка (РЖ) - злокачественная опухоль, происходящая из эпителия слизистой оболочки желудка.

РЖ занимает 4-е место в структуре онкологической заболеваемости и 2-е место в структуре онкологической смертности в мире. Заболеваемость РЖ у мужчин в 2 раза выше, чем у женщин. Россия относится к регионам с высоким уровнем заболеваемости РЖ и смертности от данного заболевания. Диагностика РЖ на ранних стадиях затруднена из-за длительного бессимптомного течения заболевания. Часто РЖ выявляют на поздних стадиях, когда 5-летняя выживаемость не превышает 5–10%, а единственным методом лечения остаётся химиотерапия.

Основным методом лечения РЖ является хирургический. Однако у большинства пациентов на момент постановки диагноза определяется распространённый опухолевый процесс, что делает невозможным выполнение радикальной операции и требует проведения системной лекарственной терапии. Проведение химиотерапии статистически достоверно увеличивает общую выживаемость больных метастатическим РЖ, улучшая качество их жизни.

Онкоген HER-2 (erbB-2) был первоначально идентифицирован в опухолях молочной железы. Амплификация и гиперэкспрессия данного гена является относительно специфическим событием для карцином молочной железы и практически не встречается в опухолях других локализаций. Рак желудка представляется одним из немногих исключений: активация HER-2 отмечается примерно в 10–15% злокачественных новообразований этого органа и коррелирует с агрессивным течением заболевания.

Гиперэкспрессия HER-2 является фактором неблагоприятного прогноза. По данным разных исследований, амплификация гена HER-2 у больных РЖ коррелирует с низкими показателями общей выживаемости.

Для оценки HER-2-статуса при РЖ и РМЖ используют FISH метод.

FISH - исследования позволяет определять качественные и количественные изменения хромосом для диагностики злокачественных заболеваний крови и солидных опухолей.

Сегодня во всём мире широко применяются исследования методом FISH.

Метод FISH (флуоресцентная гибридизация in situ) - изучение числа HER-2/neu-генов внутри раковых клеток.

Показания:

• рак молочной железы - в целях прогноза и подбора терапии;
• рак желудка - в целях прогноза и подбора терапии.

Необходимы гистологический протокол и иммуногистохимический протокол, стекло ИГХ.

Интерпретация результатов
Результаты FISH-теста выражаются следующим образом:

1. Положительный (повышенное содержание, есть амплификация гена HER-2):

• HER-2-положительный рак молочной железы;

• HER-2-отрицательный рак молочной железы.

Метод гибридизации in situ* (на месте, лат.) основан на способности ДНК или РНК образовывать устойчивые гибридные молекулы с ДНК / РНК - зондами непосредственно на препаратах фиксированных хромосом и интерфазных ядер. С помощью этого метода можно определить точное местоположение практически любой последовательности ДНК или РНК непосредственно в клетке, клеточном ядре или на хромосомах.

Для проведения гибридизации in situ пригодны цитологические или гистологические препараты клеток любых тканей или органов, приготовленные по стандартным методикам. В условиях клинической цитогенетической лаборатории используют препараты культивированных лимфоцитов периферической крови, клеток цитотрофобласта хорионального эпителия, культивированных и некультивированных клеток амниотической жидкости, различных тканей из абортного материала, а также мазков клеток буккального эпителия и крови.

Метод гибридизации in situ имеет особое значение для практической цитогенетики, благодаря разработке неизотопного варианта, основанного на использовании зондов, меченных нерадиоактивными модифицированными нуклеотидами. Неизотопные варианты гибридизации на препаратах (в особенности флюоресцентные) имеют ряд преимуществ по сравнению с изотопными: большую разрешающую способность, которая равна разрешающей способности микроскопа (0,1 - 0,2 мкм), отсутствие необходимости в статистической обработке результатов, быстроту и безопасность для здоровья исследователей

Кроме того, комбинация различно модифицированных проб, выявляемых с помощью разных систем детекции, позволяет одновременно определять местоположение двух и более последовательностей ДНК в одной клетке или на одной метафазной пластинке. А использование в качестве ДНК-зондов повторяющихся последовательностей, меченых флюорохромами, сокращает время проведения процедуры до 7 - 9 часов (классический неизотопный вариант гибридизации занимает два дня, изотопные варианты от недели до месяца), что особенно важно для пренатальной диагностики. Использование метода FISH в цитогенетической диагностике позволяет идентифицировать структурные хромосомные перестройки, устанавливать природу маркерных хромосом, проводить анализ численных нарушений хромосомного набора, как на метафазных хромосомах, так и в интерфазных ядрах.

Принцип FISH-метода

В основе FISH-метода лежит реакция гибридизации между искусственно созданным ДНК-зондом и комплементраной ему нуклеотидной последовательностью ядерной ДНК. Молекула ДНК представляет собой две спирально соединенные нуклеотидные цепи, а гибридизация возможна только в том случае, если цепи разойдутся. Чтобы разъединить нуклеотидные цепи ДНК прибегают к денатурации (для последующей гибридизации денатурированной должна быть как ДНК в ядрах исследуемого образца, так и сам ДНК-зонд). После денатурации ДНК-зонд гибридизуется с комплементарной ему нуклеотидной последовательностью и может быть обнаружен при помощи флуоресцентного микроскопа.

Таким образом, общий вид протокола для постановки FISH можно представить в следующем виде:

1. Подготовка гистологического или цитологического препарата.
Подготовка гистологического препарата осуществляется по стандартной схеме: вырезка, маркировка, проводка, заливка, микротомия, помещение среза на предметное стекло и депарафинизация. При подготовке цитологического препарата используются специальные осаждающие растворы и центрифугирование, что позволяет получить концентрированную суспензию клеток.

2. Предварительная обработка (если необходимо).
Препарат обрабатывается протеазами, чтобы исключить присутствие белков, которые затрудняют гибридизацию.

3. Нанесение ДНК-зонда на препарат и последующая денатурация.
Для того, чтобы денатурировать зонд и ДНК образца, их обрабатывают формамидом и нагревают до температуры около 85-90°С.

4. Гибридизация.
После денатурации препарат охлаждают до определенной температуры (37°С в случае клинических исследований) и инкубируют во влажной камере в течение нескольких часов (продолжительность инкубации указана в каждом конкретном протоколе). В настоящее время для денатурации и гибридизации используют автоматические гибридайзеры.

5. Промывка.
После того, как гибридизация завершена, необходимо отмыть несвязавшиеся зонды, которые, в противном случае, создадут фон, затрудняющий оценку результатов FISH-анализа. Для промывки обычно используют раствор, содержащий цитрат и хлорид натрия (SSC).

6. Контр-окрашивание.
При помощи флуоресцентных красителей (DAPI - 4,6-диамидин-2-фенилиндол; йодид пропидия) проводится окраска всей ядерной ДНК.

7. Анализ результатов при помощи флуоресцентного микроскопа. Выполнение рутинных операций (депарафинизация, предварительная обработка, промывка) может быть автоматизировано.

* - Материал подготовлен на основе информации открытых источников.

Этот способ сегодня используется для диагностики некоторых типов раковых опухолей, так как злокачественное перерождение клетки обусловлено изменениями ее генома. Соответственно, обнаружив характерные нарушения в генах, можно с высокой достоверностью отнести эту клетку к раковым. Кроме того, FISH-тест применяется и для подтверждения уже установленного диагноза, а также для получения дополнительных данных о возможности применения специфических химиопрепаратов с целью проведения процедуры химиотерапии при раке груди и уточнения прогноза заболевания.

Хорошим примером использования FISH-теста может послужить его проведение у пациентов с раковой опухолью молочной железы. С помощью этой методики ткани, полученные при биопсии, исследуются на наличие копий гена под названием HER-2. Если этот ген присутствует, это означает, что на поверхности клеток расположено большое число HER2-рецепторов. Они чувствительны к сигналам, стимулирующим развитие и размножение опухолевых элементов. В этом случае открывается возможность для эффективного использования трастузумаба – этот препарат блокирует активность HER2-рецепторов, а значит, угнетает рост опухоли.

Как проводится FISH-тест?

Эти отклонения в структуре хромосом бывают нескольких видов:
транслокация – перемещение части хромосомного материала на новую позицию в пределах той же самой или другой хромосомы;
инверсия – поворот части хромосомы на 1800 без отделения от основного ее тела;
делеция – потеря какого-либо хромосомного участка;
дупликация – копирование части хромосомы, что приводит к увеличению количества копий одного и того же гена, содержащегося в клетке.

Каждое их таких нарушений несет в себе определенные диагностические признаки и информацию. Так, например, транслокации могут свидетельствовать о наличии лейкемий, лимфом или сарком, а наличие генных дупликаций помогает назначить наиболее эффективную терапию.

В чем преимущество FISH-теста?

Еще одно преимущество FISH-теста заключается в том, что его можно использовать на материале, недавно полученном от пациента. Для стандартного цитогенетического анализа необходимо предварительно вырастить клеточную культуру, то есть дать клеткам пациента размножиться в лабораторных условиях. Этот процесс занимает около 2 недель, и еще неделя уходит на проведение обычного исследования, в то время как результат FISH-теста будет получен всего через несколько суток.

Неуклонное развитие медицинской науки постепенно приводит к удешевлению FISH-теста и все более широкому его вхождению в повседневную практику специалистов-онкологов.