СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГРУППЫ РИСКА НЕОПЛАСТИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ В ЭПИТЕЛИИ ШЕЙКИ МАТКИ
METHOD OF FORMATION OF RISK GROUPS OF NEOPLASTIC DISORDERS IN CERVICAL EPITHELIUM

Изобретение относится к медицине, в частности к способам физического анализа биологических материалов in vitro. Изобретение может быть использовано для цитологической диагностики дисплазии цервикального эпителия и рака шейки матки (РШМ).
Развитие РШМ проходит через этапы дисплазии и внутриэпителиального рака. Сложность диагностики заболевания на ранних этапах заключается в том, что начальные формы неоплазии могут иметь фокальный характер, протекать клинически бессимптомно, маскироваться фоновыми заболеваниями.
«Золотым стандартом» в первичной диагностике заболеваний шейки матки (ШМ) является цитологическое исследование. В цитологических исследованиях определение характера нарушений и тяжести патологических изменений основано на характеристике ядер и степени зрелости клеток. В подавляющем большинстве случаев ограничения возможностей метода связаны с качеством забора и приготовления материала, малой информативностью материала при небольших размерах патологических очагов. В частности, как отдельную проблему специалисты выделяют трудности в идентификации и трактовке цитологической картины в случаях, когда диспластические нарушения преимущественно представлены популяцией мелких дискариотических клеток. Таким образом, актуальным является поиск дополнительных методов, которые позволили бы повысить эффективность цитологической диагностики предопухолевых нарушений и злокачественной патологии в цервикальном эпителии.
В настоящее время в качестве дополнительных методов используют иммуноцитохимическое (ИЦХ) окрашивание клеток цервикального эпителия. Для идентификации клеток используют моноклональные антитела к различным биологическим маркерам, которые продуцируются эпителиальными клетками, экспрессия которых зависит от дифференцировки и пролиферативной активности клеток и повышена при неопластических изменениях.
Известен способ диагностики дисплазий и РШМ в слизистой ШМ (US 7.455.973), основанный на ИЦХ определении в образце цервикального эпителия нескольких маркеров, которые экспрессируются в ядре клетки: белка pl4ARF, белка p21.sup.waf1, топоизомеразы Торо2А, циклина E, белков, относящихся к группе МСМ. Экспрессия этих маркеров повышена при тяжелых патологических цервикальных нарушениях. Вследствие вариабельности их экспрессии наилучшие показатели специфичности и чувствительности теста в отношении диагностики интраэпителиальных нарушений, как указывают авторы, могут быть получены при использовании сочетания антител к трем различным маркерам. Основными критериями цитологической диагностики являются особенности структуры ядра и степень зрелости клеток. Так как ИЦХ окрашивание ядерных белков экранирует структуру ядра, способ также используют в сочетании с цитологическим исследованием мазков, окрашенных традиционными методами, для верификации имеющихся патологических нарушений.
Известен также способ определения наличия или отсутствия РШМ с использованием набора антител (EP 1586903), включающего, по крайней мере, одно антитело из каждой следующей группы:
- 1 - антитела, взаимодействующие с клетками железистого эпителия: анти-MUC1, анти-цитокератин 7, анти-цитокератин 18;
- 2 - антитела, взаимодействующие с клетками аденокарциномы: анти- цитокератин 8 и анти-НIК1083;
INK4A
- 3 - антитела, взаимодействующие с атипическими клетками плоского эпителия: анти-NMP179, анти-р16 , анти-Ki-67, анти-р53, анти-р21, анти-ЕМА, анти-СЕА и анти-MIB-1.
Антитела взаимодействуют с ядерными, мембранными и цитоплазматическими белками. Антитела каждой группы конъюгированы с различными флуоресцентными метками, что позволяет дифференцировать связывание объекта с антителом соответствующей группы. Основной задачей, которую решает известный способ, является дифференциальная диагностика патологических нарушений в железистом эпителии от таковых в плоском эпителии. Однако известный метод не дает возможности определить характер нарушений в клетках плоского эпителия. Антитела к MUCl-анти-MUCl и анти-ЕМА - используются в качестве маркеров разных типов клеток. Возможно, авторы предполагают использование разных клонов антител, отличающихся по реактивности, однако их специфичность в отношении антигенных детерминант MUCl не уточняется. Метод предназначен для автоматизированного скрининга, и в первую очередь, для выделения пациенток в группу риска. Способ не исключает необходимости последующей верификации патологических нарушений традиционными цитологическими методами. Кроме того, способ требует использования специального оборудования и программного обеспечения и делает возможным выполнение исследования только в условиях крупных медицинских центров.
В качестве прототипа заявляемого изобретения по совокупности признаков принят способ оценки состояния цервикального эпителия в отношении наличия предопухолевых и опухолевых заболеваний ШМ, в котором используют панель из двух или более антител, взаимодействующих с мембранными и цитоплазматическими белками клеток цервикального эпителия (US 6.869.801). В способе - прототипе используют панель из двух или более антител, взаимодействующих с мембранными и цитоплазматическими белками клеток цервикального эпителия. Данная панель включает, по крайней мере, одно антитело, связывающееся с клетками цилиндрического эпителия и, по крайней мере, одно антитело, связывающееся с клетками плоского эпителия. Антитела, связывающиеся с клетками плоского эпителия, отличаются между собой по взаимодействию с клетками различной степени зрелости. Используются следующие антитела:
- антитело 6В5, которое детектирует поверхностный гликопротеин, димерный белок с молекулярным весом (MB) около 180 kDa и взаимодействует с базальными и парабазальными клетками, а также перекрестно реагирует с цилиндрическими клетками и стромальными элементами;
- антитело 2С7, которое детектирует высокомолекулярный гликопротеид с MB более 500 kDa (не идентифицированный муцин) и взаимодействует с цилиндрическими клетками;
- антитело 9G5, которое детектирует белок с MB 40 kDa и взаимодействует с поверхностными и промежуточными клетками плоского эпителия;
- антитело HG3, которое детектирует белок с MB 180 kDa и взаимодействует с поверхностными и промежуточными клетками плоского эпителия;
- антитело ВС4, которое детектирует белок с MB 200-210 kDa и взаимодействует с парабазальными и промежуточными клетками плоского эпителия.
Способ основан на регистрации в цервикальных мазках соотношения клеток, окрашенных антителами различной специфичности. Увеличение относительного количества зрелых и недифференцированных, незрелых клеток парабазальных слоев плоского эпителия расценивается как признак возможных патологических нарушений в слизистой ШМ. Оценка особенностей клеточного состава мазка проводится либо качественно, на основании визуальной оценки относительного количества клеток, окрашенных антителами различной специфичности, либо количественно, по результатам подсчета соответствующих клеток. Недостатком способа является необходимость анализа нескольких образцов, окрашенных различными антителами. Количественная оценка может привести к ложно-отрицательному результату при малом количестве атипических клеток в образце. Кроме того, появление клеток с недостаточной дифференцировкой в плоском эпителии может иметь место при атрофических и реактивных изменениях, не связанных с неоплазией, что может быть причиной низкой специфичности теста. Результат теста позволяет выделить случаи с потенциально высоким риском наличия патологических нарушений, но не дает возможности верифицировать их характер.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности цитологической диагностики предопухолевых нарушений и РШМ.
Использование в клинической практике заявляемого способа позволяет достичь следующих технических и экономических результатов:
- упростить техническую процедуру исследования за счет сочетания в одном исследовании эффективной детекции атипических клеток и верификации характера нарушений по особенностям ИЦХ окрашивания;
- снизить себестоимость технической процедуры исследования;
- снизить количество ложно-отрицательных результатов цитологического исследования, обусловленных неинформативностью мазков, сложностью интерпретации цитологической картины при мелкоклеточном варианте тяжелого дискариоза или неполноценностью материала;
- эффективно визуализировать клетки с недостаточной дифференцировкой при ИЦХ окрашивании и проводить в них прицельную оценку наличия патологических нарушений в соответствии с морфологическими критериями;
- увеличить эффективность выявления неопластических нарушений при малых размерах патологического очага;
- предоставляет возможность проводить уточняющую диагностику скрытых форм выраженной цервикальной неоплазии по аномальному характеру ИЦХ окрашивания в пролиферирующих комплексах парабазальных клеток, не имеющих достаточных морфологических признаков атипии;
- доступен для проведения исследований в лабораториях, оснащенных флуоресцентным микроскопом.
Указанные технические результаты при осуществлении изобретения достигаются за счет того, что также как в известном способе формирование группы риска неопластических нарушений в эпителии ШМ осуществляют путем иммунофлуоресцентного окрашивания мазка цервикального эпителия с применением моноклонального антитела, которое взаимодействует с высокомолекулярным гликопротеидом MUCl с последующим докрашиванием клеток хромогенным ядерным красителем.
Особенность заявляемого способа заключается в том, что в качестве моноклонального антитела, взаимодействующего с высокомолекулярным гликопротеидом MUCl, используют моноклональное антитело, взаимодействующее с сиалированной конформационной гликопептидной антигенной детерминантой в составе MUCl. Образец исследуют путем чередования люминесцентного освещения и освещения в проходящем свете. Каждую клетку с деполяризованным окрашиванием поверхностной мембраны, выявленную при люминесцентном освещении, исследуют в проходящем свете. При выявлении в проходящем свете в клетках с деполяризованным окрашиванием поверхностной мембраны цитологических признаков дискариоза и/или при выявлении в комплексах пролиферирующих парабазальных клеток без признаков дикариоза деполяризованного окрашивания поверхностной мембраны или гранулярного окрашивания цитоплазмы, пациентку относят к группе риска наличия неопластических нарушений в эпителии шейки матки.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Слизистая ШМ представлена двумя типами эпителия: плоским эпителием, покрывающим эктоцервикс, и цилиндрическим, выстилающим внутреннюю поверхность канала. Под действием повреждающих факторов цилиндрический эпителий может подвергаться метаплазии - трансформироваться в плоский.
Дисплазия - это патологический процесс, при котором нарушается пролиферация и дифференцировка клеток. Морфологически это выражается в увеличении толщины парабазального слоя эпителия и появлении атипических клеток. Диспластические нарушения могут прогрессировать до внутриэпителиального рака и часто сопутствуют инвазивному раку. В слизистой ШМ дисплазию в подавляющем числе случаев обнаруживают в многослойном плоском и метаплазированном эпителии в зоне трансформации, в участках плоскоклеточной метаплазии в шеечном канале.
При дисплазии и начальном РШМ в материале соскоба со слизистой ШМ наблюдается увеличение количества атипических клеток с дискариозом. Признаками дискариоза являются вариабельность размера и формы ядер, высокое ядерно-цитоплазматическое соотношение, нарушение структуры хроматина, гиперхромия, многоядерность, аномальное количество ядрышек. С увеличением тяжести нарушений увеличивается относительное количество клеток парабазального типа и выраженность в них дискариоза.
Известно, что в нормальном эпителии ШМ MUCl продуцируется клетками цилиндрического эпителия и не продуцируется клетками зрелого плоского эпителия. Экспрессия антигена сохраняется в метаплазированном плоском эпителии.
При патологических нарушениях в плоском эпителии ШМ атипические клетки в цервикальных мазках практически всегда окрашиваются ИЦХ реакцией с анти-MUCl антителами. Однако вследствие того, что экспрессия MUC1 может наблюдаться как в нормальных, так и в атипических клетках, применение анти-MUCl антител для диагностики патологических нарушений в слизистой ШМ до настоящего времени считалось нецелесообразным.
Молекула MUCl отличается высоким полиморфизмом. Благодаря длинной, полиморфной по размеру полипептидной цепи и вариабельному составу боковых углеводных цепей структура молекулы MUCl образует множество потенциальных антигенных детерминант. В результате большинство моноклональных антител, полученных к MUCl, уникальны по способности взаимодействовать с углеводными и пептидными эпитопами в составе его молекулы. Структура MUCl, который продуцируется нормальными клетками эпителия различных органов, отличается. Опыт многочисленных исследований и сравнительный анализ опубликованных данных показывает, что результаты определения MUCl в тканях существенным образом зависят от специфичности моноклональных антител, которые используются для анализа.
Авторами изобретения установлено, что определение экспрессии MUCl в клетках цервикального эпителия с применением моноклонального антитела, которое продуцируется штаммом гибридных культивируемых клеток Mus.Musculus L № ВСКК/П/456Д (ИКO25) и взаимодействует с сиалированной гликопептидной конформационной антигенной детерминантой в составе MUCl, может быть использовано для выявления патологических нарушений в слизистой ШМ.
Так, в норме поверхностные и промежуточные клетки плоского эпителия в большинстве случаев не окрашены реакцией с ИКO25, либо в них наблюдается относительно слабое равномерное окрашивание всей поверхностной мембраны. При атрофии или репаративных изменениях в парабазальных клетках плоского эпителия наблюдается поляризованное гомогенное окрашивание цитоплазмы или слабое равномерное окрашивание всей цитоплазмы.
В недифференцированных клетках парабазального слоя плоского и метаплазированного эпителия экспрессия антигена, узнаваемого ИКO25 (MUC1/HKO25), повышена, по сравнению с клетками вышележащих слоев. В клетках незрелой плоскоклеточной метаплазии окрашивание поверхностной мембраны поляризовано. Клетки зрелой и созревающей плоскоклеточной метаплазии утрачивают поляризацию, в них наблюдается вариабельное по интенсивности равномерное окрашивание всей поверхностной мембраны и/или цитоплазмы.
В дифференцированных клетках цилиндрического эпителия в норме окрашивается апикальная поверхность клеток. В отличие от них, недифференцированные пролиферирующие резервные клетки, расположенные пластами и группами, либо не окрашиваются, либо в них наблюдается относительно слабое окрашивание цитоплазмы, равномерно представленное во всех клетках. При воспалительных изменениях характер окрашивания цилиндрического эпителия принципиально не отличается от нормы.
При неопластических нарушениях высокая экспрессия MUCl/ИКО25 наблюдается в базальных и парабазальных клеток плоского и метаплазированного эпителия. Интенсивное деполяризованное окрашивание поверхностной мембраны отличает недостаточно дифференцированные клетки от более дифференцированных клеточных элементов.
При слабой дисплазии пролиферирующие парабазальные клетки занимают не более трети эпителиального слоя и редко попадают в мазок при соскобе со слизистой. Картина ИЦХ окрашивания с МКА ИКО25 при слабой дисплазии практически не отличается от таковой в норме. Признаки слабого дискариоза выявляются преимущественно в неокрашенных, негативных по ИЦХ реакции, клетках промежуточного типа.
При умеренной и тяжелой дисплазии, внутриэпителиальном раке (выраженные цервикальные интарэпителиальные нарушения, ЦИН) или микроинвазивном РШМ среди окрашенных клеточных элементов в подавляющем числе случаев выявляются окрашенные реакцией с МКА ИКО25 атипические клетки с дискариозом различной степени выраженности. Исключение составляют случаи, в которых в большинстве клеток выражены дистрофические изменения и в цитограмме преобладают голые атипические ядра. Косвенными признаками наличия атипии при исследовании в люминесцентном освещении мазка, окрашенного ИЦХ реакцией с МКА ИКО25, является высокая интенсивность окрашивания вариабельных по размеру и форме клеток, неравномерность распределения окрашивания на поверхностной мембране, наличие окрашенных внутриклеточных включений.
При тяжелой дисплазии и начальном РШМ в цервикальном эпителии, наряду с атипическими клетками, в части случаев в мазках присутствовали окрашенные ИЦХ реакцией с ИКО25 массивные комплексы пролиферирующих клеток парабазального типа, увеличенных в размерах, иногда с гиперхромными ядрами, слабо выраженным полиморфизмом. Интенсивное деполяризованное окрашивание поверхностной мембраны или гранулярное окрашивание цитоплазмы клеток в этих комплексах отличало их от пролиферирующих резервных клеток, пролиферирующего железистого эпителия и пластов клеток незрелой плоскоклеточной метаплазии. Наличие групп клеток с подобным окрашиванием тесно ассоциировано с патологическими нарушениями, так как их не наблюдали в норме и при реактивных изменениях эпителия.
Заявляемый способ основан на ИЦХ окрашивании цервикальных мазков с анти-MUCl моноклональным антителом, продуктом штамма гибридных культивируемых клеток Mus.Musculus L № ВСКК/П/456Д (ИКO25), анализе картины флуоресцентного окрашивания и поиске клеток с деполяризованным внутриклеточным распределением окрашивания, анализе морфологии окрашенных клеток путем чередования люминесцентного освещения и освещения в проходящем свете.
Особенности ИЦХ окрашивания клеток цервикального эпителия с МКА ИКO25 служат для выявления пула недифференцированных клеток с патологическими изменениями. Использование флуоресцентного варианта окрашивания позволяет чередовать люминесцентное освещение с освещением в проходящем свете и анализировать морфологию ядра клеток. Такой подход позволяет определять наличие дискариоза в клетках, морфологические изменения в которых являются основным критерием оценки наличия и степени выраженности патологических нарушений в цервикальном эпителии.
Интенсивное иммунофлуоресцентное окрашивание эффективно визуализирует даже единичные парабазальные клетки среди неокрашенного или гомогенно окрашенного составляющего мазков - клеток крови, слизи, дебриса, в массивных пластах пролиферирующего эпителия. Прицельная оценка морфологии ядра в клеточных элементах с деполяризованным окрашиванием поверхностной мембраны значительно повышает вероятность обнаружения клеток с дискариозом, а также дает возможность верифицировать степень имеющихся нарушений в соответствии с общепринятыми цитологическими критериями.
Использование данного подхода особенно актуально в случаях, когда мазки неинформативны для цитологического анализа из-за малого количества атипических клеток, неразборчивости материала вследствие выраженных воспалительных изменений, большого количества элементов крови, а также в случаях, когда патологические изменения преимущественно представлены популяцией мелких дискариотических клеток.
Таким образом, использование техники иммунофлуоресцентного окрашивания в случае применения анти-MUCl моноклонального антитела ИКO25 позволяет сочетать высокую чувствительность ИЦХ детекции и высокую специфичность цитологического метода анализа.
Способ осуществляют следующим образом.
Соскоб цервикального эпителия получают так же, как для рутинного цитологического исследования, шпателем со слизистой внешнего зева шейки матки в области его перехода в цервикальный канал, шпателем или щеточкой из цервикального канала. Готовят мазок на предметном стекле и фиксируют его в 95% этаноле или другом спиртовом цитологическом фиксаторе.
Проводят ИЦХ окрашивание с использованием техники иммунофлуоресцентного анализа. Мазки выдерживают в забуференном физиологическом растворе рН7,6 (ЗФР) в течении 5 мин, затем на стекла наносят по 200 мкл раствора моноклонального антитела ИКO25 в концентрации 10 мкг/мл, приготовленного на 1% растворе бычьего сывороточного альбумина (БСА) в ЗФР. Стекла инкубируют во влажной камере в течение 1 часа при комнатной температуре (20-24°С). По окончании инкубации стекла отмывают трижды в ЗФР и наносят на них по 200 мкл раствор антивидовых антител, меченных флуресцентной меткой, приготовленном на 1% растворе БСА в ЗФР. Инкубируют во влажной камере в течение 1 часа, трижды отмывают в ЗФР.
После завершения процедуры ИЦХ окрашивания препарат докрашивают гематоксилином, заключают в смесь глицерина и ЗФР (рН7,4, v/v 1:1) и анализируют на люминесцентном микроскопе с встроенным осветителем дневного света.
Исследуют последовательно всю площадь мазка.
1) В проходящем свете на малом увеличении (объектив ×10) оценивают наличие и общий характер морфологии клеточных элементов в мазке, в том числе очевидные признаки атипии, которые могут быть достаточны для оценки характера патологических изменений. При отсутствии очевидных признаков атипии переходят к исследованию мазка при люминесцентном освещении.
2) При люминесцентном освещении на большем увеличении (объектив ×20), оценивают наличие клеток, окрашенных иммунофлуоресцентной реакцией, их форму и размер, характер внутриклеточного окрашивания.
3) Критериями оценки характера иммунофлуоресцентного окрашивания клеток являются распределение окрашивания относительно границ и ядра клетки. Дифференцируют окрашивание:
- поляризованное - окрашивание ограниченного участка поверхностной мембраны и/или цитоплазмы;
- деполяризованное - равномерное окрашивание всей поверхностной мембраны и/или цитоплазмы;
- мембранное - интенсивность окрашивания границ клетки выше, чем интенсивность окрашивания ее внутренней части; флуоресцентное окрашивание полностью или частично экранирует ядро;
- цитоплазматическое - интенсивность окрашивания границы клетки не выше, чем интенсивность окрашивания ее внутренней части; определяется темный участок в цитоплазме, соответствующий форме и расположению ядра.
4) Регистрируют отдельно лежащие и расположенные группами клетки с деполяризованным окрашиванием поверхностной мембраны. Чередуя люминесцентное освещение и освещение в проходящем свете, прицельно оценивают морфологию ядер клеток при большем увеличении (объектив ×40).
5) В соответствии с общепринятыми цитологическими критериями делают заключение о наличии или отсутствии патологических нарушений. Степень имеющихся патологических нарушений устанавливают в соответствии с цитологическими критериями.
В случаях, когда при исследовании не обнаружены атипические клетки с однозначно трактуемыми признаками дискариоза, наличие в цитограмме пролиферирующих клеток парабазального типа с интенсивным гранулярным окрашиванием цитоплазмы или интенсивным деполяризованным окрашивание мембраны свидетельствует о высокой вероятности скрытых или мелкоочаговых патологических нарушений. В таких случаях целесообразно повторное обследование и регулярное наблюдение.
После анализа флуоресценции мазки могут быть докрашены гематоксилином и эозином и подвергнуты контрольному цитологическому исследованию.
Примеры выполнения заявляемого способа продемонстрированы на прилагаемых микрофотографиях препаратов, обработанных в соответствии с описанной методикой.
Фиг.1 Больная X., клинический диагноз - тяжелая дисплазия эпителия ШМ. Интенсивное деполяризованное окрашивание поверхностной мембраны с МКА ИКО25 в клетках парабазального типа с выраженным дискариозом, нормальные клетки плоского эпителия не окрашены. А - изображение в люминесцентном освещении, Б - изображение того же участка в проходящем свете, окрашивание гематоксилином (ув.×400).
Фиг.2. Больная Ш., клинический диагноз - тяжелая дисплазия эпителия ШМ. Интенсивное деполяризованное окрашивание поверхностной мембраны и цитоплазмы с МКА ИКО25 в клетках парабазального типа с выраженным дискариозом, эритроциты не окрашены. А - изображение в люминесцентном освещении, Б - изображение того же участка в проходящем свете, окрашивание гематоксилином (ув.×400).
Фиг.3. Больная М., клинический диагноз - микроинвазивный РШМ. Интенсивное деполяризованное окрашивание с МКА ИКО25 поверхностной мембраны мелких дискариотических клеток. А - изображение в люминесцентном освещении; Б - изображение того же участка в проходящем свете, окрашивание гематоксилином (ув.×400).
Фиг.4. Больная С., клинический диагноз - микроинвазивный РШМ. Интенсивное гранулярное цитоплазматическое окрашивание с МКА ИКО25 пролиферирующих клеток парабазального типа. А - изображение в люминесцентном освещении; Б - изображение того же участка в проходящем свете, окрашивание гематоксилином (ув.×400).
Фиг.5. Больная К., клинический диагноз - микроинвазивный РШМ. Примеры визуализации единичных клеток с тяжелым дискариозом в малоинформативных и неразборчивых мазках цервикального эпителия ИЦХ окрашиванием с МКА ИКО25. А, В - изображение в проходящем свете, окрашивание гематоксилином; Б, Г - изображение того же участка в люминесцентном освещении (ув.×200).
Таким образом, использование заявляемого способа формирования группы риска неоплазии ШМ позволяет выявить патологические нарушения в эпителии ШМ на ранних этапах их развития. Своевременное лечение предопухолевых нарушений дает возможность предупредить развитие злокачественного новообразования. Раннее выявление РШМ позволит провести более эффективное, безопасное и органосохраняющее лечение, что особенно актуально для пациенток молодого, репродуктивного возраста.