СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СТАТУСА РЕЦЕПТОРА ЭПИДЕРМАЛЬНОГО ФАКТОРА РОСТА HER2/NEU В ПЕРВИЧНОЙ ОПУХОЛИ У БОЛЬНЫХ РАКОМ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
METHOD FOR PREDICTION OF EPIDERMAL GROWTH FACTOR RECEPTOR STATUS HER2/NEU IN PRIMARY TUMOUR IN PATIENTS WITH BREAST CANCER

Изобретение относится к области медицины, в частности к онкологии, и касается способов прогнозирования статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu в первичных опухолях у больных раком молочной железы.
Рецептор семейства эпидермального фактора роста Her2/neu играет важную роль в функционировании нормальных и опухолевых клеток, отвечая за процессы клеточного деления, дифференцировки, пролиферации, миграции и апоптоза [1, 2]. Гиперэкспрессия данного молекулярного параметра выявляется в 15-20% случаев инвазивного рака молочной железы и характеризуется неблагоприятным прогнозом и агрессивным течением опухолевого процесса [3].
Определение статуса Her2/neu в онкологической практике необходимо для определения показаний для назначения таргетной терапии, которая значительно улучшает показатели выживаемости у больных с гиперэкспрессией рецептора эпидермального фактора роста 2 типа [4]. К основным методам диагностики статуса Her2/neu относятся иммуногистохимический метод (ИГХ) и флуоресцентная гибридизация in situ (FISH)B существенными недостатками которых являются невозможность выполнения исследования in vivo с определением распространенности опухолевого процесса; оценка случаев, связанных с гетерогенностью экспрессии рецептора Her2/neu в опухолевой ткани; необходимость выполнения инвазивных процедур (биопсия и/или хирургическое вмешательство), возможность ложноположительных и ложноотрицательных результатов, а также существующие различия экспрессии маркера в основном опухолевом и метастатических очагах [5].
В настоящее время для диагностики Her2 - позитивных опухолей молочной железы все чаще используются радионуклидные методы диагностики, при этом, большое распространение в последние годы приобретает новый класс альтернативных каркасных белков (АКБ) или «скаффолдов» (scaffolds), отвечающих всем требованиям для оптимальной доставки радионуклида к опухолевым клеткам [6, 7]. К несомненным преимуществам данных конструкций относятся значительно меньшие размеры по сравнению со стандартным антителом; стабильная структура; дополнительная функционализация и экспрессия в бактериальной системе; высокая термостабильность, а также возможность прямого химического синтеза [8, 9].
Одними из представителей адресных молекул неиммуноглобулиновой природы являются молекулы DARPins9_29 (Designed Ankyrin Repeat Proteins), которые представляют собой естественные анкириновые повторы пептида, являющиеся наиболее распространенными связующими белками, найденными в геноме человека [10].
111
68
В настоящее время клинически апробированной молекулой для выявления опухолей с гиперэкспрессией Her2/neu являются молекулы аффибоди. Так, по данным I/II фазы клинических исследований, выполненных в г. Уппсале (Швеция) меченных In и Ga молекул аффибоди (ABY-025) для ОФЭКТ и ПЭТ диагностики метастатического Her2 - позитивного рака молочной железы было получено высокое накопление меченного протеина в ткани опухоли с гиперэкспрессией Her2/neu по сравнению с опухолями, имеющими отрицательный статус. Также была показана хорошая контрастная визуализация опухолей, характеризующаяся невысокими лучевыми нагрузками на пациентов, и удовлетворительная переносимость с отсутствием иммунных реакций на повторное введение препаратов. Однако главными недостатками данных молекул является их недоступность применения на территории Российской Федерации, а также отсутствие исследований с технецием - 99 т, который получил широкое распространение в ОФЭКТ исследованиях, как на территории нашей страны, так и во всем мире [11, 12].
Известен способ радионуклидной диагностики операбельного рака молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neu [13].
Известен способ радионуклидной диагностики вторичной отечно - инфильтративной формы рака молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neu, предложенными Брагиной О.Д. и соавторами [14].
В обоих способах проводилось использование меченный технецием - 99m молекул DARPin9_29 в дозе 1200 мкг у больных операбельным и вторичным отечно -инфильтративным раком молочной железы, при этом было показано достоверно более высокое накопление препарата в опухолях молочной железы с гиперэкспрессией рецептора эпидермального фактора роста 2 типа при обеих формах рака. Недостатком данных способов являлось отсутствие для анализа наиболее информативных параметров оценки статуса Her2/neu в первичной опухоли молочной железы на основании которых можно осуществить наиболее оптимальный выбор для клинического применения значения с показателями лучшей диагностической эффективности.
Новый технический результат - создание точного и информативного способа прогнозирования статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu в первичных опухолях у больных раком молочной железы.
99m
Для достижения нового технического результата в способе прогнозирования статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu в первичной опухоли у больных раком молочной железы на этапе диагностики после забора биопсийного материала проводят морфологическое и иммуногистохимическое исследование с определением гистологического типа рака молочной железы и его молекулярных характеристик, после этого через 2 часа после введения с препаратом «Tc - DARPin9_29» выполняют однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ) органов грудной клетки, где оценивают накопление меченного протеина в опухоли молочной железы и симметричном участке противоположной молочной железы (фон) и определяют соотношение опухоль/фон, затем рассчитывают значение уравнения регрессии Y по формуле:
Y=-85,93+56,69 * X1, где
- 85,93 - значение коэффициента регрессии свободного члена;
99m
X1 - соотношение опухоль/фон через 2 часа после введения препарата «Tc-DARPin9_29»; X1=1 при соотношении опухоль/фон ≤7,95; Х1=2 при соотношении опухоль/фон >7,95
56,69 - значение коэффициента регрессии этого признака.
затем, определяют вероятность Р по формулы:
Y
Y
P=e/(1+e), где
е - математическая константа, равная 2,72.
и при Р≥50% прогнозируют высокую, а при Р<50% - низкую вероятность Her2-позитивного статуса ткани первичного опухолевого узла.
Степень достоверности модели: р=0,000; χ2=55,45. Чувствительность и специфичность модели - 100%.
99m
Способ осуществляют следующим образом: на этапе диагностике после забора биопсийного материала проводят морфологическое и иммуногистохимическое исследование с определением гистологического типа рака молочной железы и его молекулярных характеристик. После этого через 2 часа после введения с препаратом «Tc - DARPin9_29» выполняется ОФЭКТ органов грудной клетки, где оценивается накопление меченного протеина в опухоли молочной железы и симметричном участке противоположной молочной железы (фон) и высчитывают соотношение опухоль/фон. Составляют уравнение логистической регрессии по формуле:
Y=-85,93+56,69 * X1, где
- 85,93 - значение коэффициента регрессии свободного члена;
99m
X1 - соотношение опухоль/фон через 2 часа после введения препарата «Tc-DARPin9_29»; Х1=1 при соотношении опухоль/фон ≤7,95; Х1=2 при соотношении опухоль/фон >7,95
56,69 - значение коэффициента регрессии этого признака.
Затем, используя значение регрессионной функции и основание натурального логарифма (е) разрабатывают математическую модель в виде формулы для оценки статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu в первичной опухоли у больных раком молочной железы.
Общий вид математической модели представлен в виде формулы:
Y
Y
P=e/(l+e), где
Р - значение вероятности развития признака;
Y - значение уравнения регрессии; е - математическая константа, равная 2,72.
При Р≥50% прогнозируется высокая вероятность Her2 - позитивного статуса ткани первичного опухолевого узла; при вероятности Р<50% - низкая вероятность Her2-позитивного статуса ткани первичного опухолевого узла.
Сущность предлагаемого способа иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Больная К., 42 лет самостоятельно обнаружила у себя опухоль в правой молочной железе в январе 2019 года. Обратилась в НИИ Онкологии Томского НИМЦ, где ей было проведено полное клинико-иструментальное обследование. По результатам выполненного морфологического и иммуногистохимического исследований ткани первичного опухолевого узла пациентке был поставлен диагноз рака молочной железы IIA стадия (T2N0M0) (РЭ отрицательный, РП отрицательный; Her2/neu 3+ положительный).
99m
До проведения системной терапии пациентке было выполнено ОФЭКТ ОКГ с применением препарата «Tc-DARPin9_29» через 2 часа после введения. По данным исследования накопление в первичной опухоли составило 1694 импульсов, в симметричном участке противоположной железы (фон) - 154; показатель опухоль/фон - 11.
Для оценки статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu была использована разработанная модель логистической регрессии:
Y=- 85,93+56,69 * 2=27,45
27,45
27
45
Значение вероятности высчитывалось по формуле Р=2,72 /(1+2,72 ')=0,99.
Согласно полученной модели, вероятность наличия Her2-позитивного статуса опухоли у данной больной составила 99%. С учетом полученных результатов пациентка начала получать запланированное ранее комбинированное лечение, включающее проведение таргетной терапии трастузумабом.
Пример 2. Больная А., 39 лет с диагнозом рак правой молочной железы IIA стадия (T2N0M0). Диагноз был подтвержден результатами гистологического и иммуногистохимического исследований основного опухолевого узла (РЭ отрицательный, РП отрицательный; Her2/neu 3+ положительный).
99m
До проведения системной терапии пациентке было выполнено ОФЭКТ ОГК с применением препарата «Tc - DARPin9_29». Через 2 часа после введения по данным радионуклидного исследования в проекции опухоли было отмечено низкое накопление радиоиндикатора с показателем равным 423 импульсов, в симметричном участке противоположной железы (фон) - 94; показатель опухоль/фон - 4,5.
Для оценки статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu была использована разработанная модель логистической регрессии:
Y=- 85,93+56,69 х 1=- 29,24
-29,24
-29
24
Значение вероятности высчитывалось по формуле Р=2,72  (1+2,72 ,)=0,33.
99m
Вероятность наличия Her2 - позитивного статуса опухоли у больной составила 33%. Учитывая полученные в ходе радионуклидного исследования с применением препарата «Tc - DARPin9_29» данные, проводился пересмотр иммуногистохимических препаратов, в ходе которого статус рецептора Her2/neu был изменен на 2+. По данным дальнейшего FISH - анализа была выявлена отрицательная амплификация гена Her2/neu. В результате чего тактика лечения у данной пациентки была пересмотрена в сторону отмены назначенной таргентной терапии (фигура 1).
99m
Рисунок 1 - Данные ОФЭКТ ОГК (поперечная, сагиттальная и прямая проекции) у больной раком молочной железы через 2 часа после введения препарата «Tc -DARPin9_29». По результатам исследования накопление радиоиндикатора в проекции правой молочной железы практически не визуализировалось
Пример 3. Больная Т., 54 года, с диагнозом рак правой молочной железы I стадия (T1N0M0). Диагноз был подтвержден результатами гистологического и иммуногистохимического исследований основного опухолевого узла (РЭ отрицательный, РП отрицательный; Her2/neu 3+ положительный).
99m
До проведения системной терапии пациентке было выполнено ОФЭКТ ОКГ с применением препарата «Tc - DARPin9_29». Через 2 часа после введедния в проекции опухоли аккумуляции препарата практически не отмечалось: накопление в опухоли составило 357 импульсов, в симметричном участке противоположной железы (фон) - 132; показатель опухоль/фон - 2,7.
Для оценки статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu была использована разработанная модель логистической регрессии:
Y=- 85,93+56,69 * 1=- 29,24
-29,24
-29,24
Значение вероятности высчитывалось по формуле Р=2,72 (1+2,72)=0,33.
Согласно разработанной модели полученной модели, вероятность наличия Her2-позитивного статуса опухоли у данной больной составила 33%. При пересмотре иммуногистохимических препаратов статус рецептора Her2/neu также был изменен на 2+. По данным дальнейшего FISH - анализа амплификация гена Her2/neu отрицательная (фигура 2). Тактика системного лечения у больной также была изменена с отменой таргентной терапии трастузумабом.
Предлагаемый способ основан на анализе данных клинических наблюдений.
1
4
0-3
0
99m
В настоящее исследование включено 40 больных раком молочной железы стадии Т-NM, 20 из них с гиперэкспрессией рецептора Her2/neu, 20 пациенток с отрицательным статусом маркера. Всем больным на этапе диагностики проводилось радионуклидное исследование с применением препарата «Tc - DARPin9_29», результаты которого сопоставлялись с данными иммуногистохимического исследования первичной опухоли молочной железы.
99m
Через 2 часа после введения препарата «Tc - DARPin9_29» в дозировке 1200 мкг выполнялась ОФЭКТ органов грудной клетки, после чего проводился анализ накопления препарата, как в первичной опухоли, так симметричном участке противоположной молочной железы и вычислялся показатель опухоль/фон. Все полученные показатели сравнивались между пациентками с позитивным статусом Her2/neu и негативным статусом Her2/neu. Статистическую обработку результатов выполняли с помощью пакета программ Statistica 10.0 for Windows.
Для прогнозирования статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu в первичной опухоли у больных раком молочной железы использовался логистический регрессионный анализ, на первом этапе которого методом пошаговой логистической регрессии был определен наиболее информативный признак с показателем уровня значимости р<0,05 - соотношение опухоль/фон. На втором этапе с учетом выявленных независимых признаков была построена вероятностная прогностическая модель, позволяющая прогнозировать статус Her2/neu.
Значение уравнения регрессии представлено в виде формулы:
Y=- 85,93+56,69 * X1, где
- 85,93 - значение коэффициента регрессии свободного члена;
99m
X1 - соотношение опухоль/фон через 2 часа после введения препарата «Tc-DARPin9_29»; Х1=1 при соотношении опухоль/фон ≤7,95; Х1=2 при соотношении опухоль/фон >7,95
56,69 - значение коэффициента регрессии этого признака.
Затем, используя значение регрессионной функции и основание натурального логарифма (е) разрабатывают математическую модель в виде формулы для оценки статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu в первичной опухоли у больных раком молочной железы.
Общий вид математической модели представлен в виде формулы:
Y
Y
P=e/(l+e), где
Р - значение вероятности развития признака;
Y - значение уравнения регрессии; е - математическая константа, равная 2,72.
При Р≥50% прогнозируется высокая вероятность Her2 - позитивного статуса ткани первичного опухолевого узла; при вероятности Р<50% - низкая вероятность Her2-позитивного статуса ткани первичного опухолевого узла. Степень достоверности модели: р=0,000; χ2=55,45. Чувствительность и специфичность модели - 100%.
99m
В результате проведенного исследования показано, что параметр опухоль/фон через 2 часа после введения препарата «Tc - DARPin9_29» может рассматриваться в качестве важного прогностического фактора оценки статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu в первичной опухоли у больных раком молочной железы.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет с высокими показателями специфичности и чувствительности прогнозировать статус рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu в первичной опухоли у больных раком молочной железы, что несомненно повысит информативность диагностического этапа и позволит оптимизировать назначаемую системную терапию данной категории пациенток.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания
1. Babyshkina N., Malinovskaya Е., Cherdyntseva N., Patalyak S., Bragina O., Tarabanovskaya N., Doroshenko A., Slonimskaya E., Perelmuter V. Neoadjuvant chemotherapy for different molecular breast cancer subtypes: a retrospective study in Russian population // Medical Oncology. - 2014. - Vol.31. - №9. - P. 1-12.
99m
2. Брагина О.Д., Ларькина M.C., Стасюк E.C., Чернов В.И., Юсубов М.С.О., Скуридин B.C., Деев СМ., Зельчан Р.В., Булдаков М.А., Подрезова Е.В., Белоусов М.В. Разработка высокоспецифичного радиохимического соединения на основе меченных Tc рекомбинантных адресных молекул для визуализации клеток с гиперэкспрессией Her-2/neu// Бюллетень сибирской медицины. 2017. - Vol. 16. -№3. - Р. 25-33.
99m
3. Vorobyeva A., Garousi J., Tolmachev V., Schulga A., Konovalova E., Deyev S.M.,  R.,  Chernov V., Bragina O., Orlova A. Optimal composition and position of Histidine - containing tags improves biodistribution of Tc - labelled DARPinG3 // Scientific Reports. 2019. - Vol. 9. - №1. - P. 9405.
4. Zavyalova M., Vtorushin S., Krakhmal N., Savelieva O., Tashireva L., Kaigorodova E., Perelmuter V., Telegina N., Denisov E., Bragina O., Slonimskaya E., Choynzonov E. Clinicopathological features of nonspecific invasive breast cancer according to its molecular subtypes // Experimental Oncology. - 2016. - Vol. 38. - №2. - P. 122-127.
5. Чернов В.И., Брагина О.Д., Зельчан P.В., Медведева А.А., Синилкин И.Г., Ларькина М.С., Стасюк Е.С., Нестеров Е.А., Скуридин B.C. Меченные аналоги соматостатина в тераностике нейроэндокринных опухолей // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2017. - Vol. 62. - №3- - Р. 42-49.
6. Брагина О.Д., Чернов В.И., Зельчан Р.В., Синилкин И.Г., Медведева А.А., Ларькина М.С.альтернативные каркасные белки в радионуклидной диагностике злокачественных образований // Бюллетень сибирской медицины. 2019. - Т. 18. - №3. - С.125 - 133.
7. Брагина О.Д., Чернов В.И., Зельчан Р.В., Медведева А.А., Синилкин И.Г., Толмачев B.М., Воробьева А.Г., Деев С.М., Прошкина Г.М., Шульга А.А., Ларькина М.С., Дудникова Е.А., Гольдберг В.Е., Чойнзонов Е.Л. Способ радионуклидной диагностики вторичной отечно - инфильтративной формы рака молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neu с использованием рекомбинантных адресных молекул DARPin9_29 // Патент на изобретение RU 2700109 С1, 12.09.2019. Заявка №2019101463 от 18.01.2019.
8. Брагина О.Д., Чернов В.И., Зельчан Р.В., Медведева А.А., Синилкин И.Г., Толмачев В.М., Воробьева А.Г., Деев С.М., Прошкина Г.М., Шульга А.А., Ларькина М.С., Тарабановская Н.А., Казанцева П.В., Дорошенко А.В., Слонимская Е.М., Чойнзонов Е.Л. Способ радионуклидной диагностики операбельного рака молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neu // Патент на изобретение RU 2702294 С1, 07.10.2019. Заявка №2019101464 от 18.01.2019.
9. Chernov V.I., Sinilkin I.G., Zelchan R.V., Medvedeva A.A., Lyapunov A.Yu., Bragina O.D., Varlamova N.V., Skuridin V.S. Experimental study 99mTc - aluminum oxide use for sentinel lymph nodes detection // В сборнике: AIP Conference Proceedings. - 2016. - C. 020012.
10. Chernov V., Sinilkin I., Choynzonov E., Chijevskaya S., Titskaya A., Zelchan R., Bragina O., Lyapunov A., Skuridin V. Comparative evaluation of 99mTc - Al2O3 and 99mTm - fitat nanocolloids for sentinel lymph nodes visualization in patients with cancer of larynx and hypopharynx // European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 2015. T. 42. №S1. C. 704.
11. Sorensen J., Velikyan I., Sandberg D., Wennborg A. et al. Measuring HER2-Receptor Expression In Metastatic Breast Cancer Using [68Ga]ABY-025 Affibody PET/CT // Theranostics. - 2016. - Vol. 6. - P. 262-271.
12. Sandstrom M., Lindskog K., Velikyan I., Wennborg A. et al. Biodistribution and Radiation Dosimetry of the Anti-HER2 Affibody Molecule 68Ga- ABY-025 in Breast Cancer Patients // J Nucl Med. - 2016. - Vol. 57. - P. 867-871.
13. Брагина О.Д., Воробьева А.Г., Толмачев B.M., Орлова A.M., Чернов В.И., Деев С.М., Прошкина Т.Н., Шульга А.А., Ларькина М.С., Медведева А.А., Зельчан Р.В. In vitro и m vivo оценка радиохимического соединения на основе меченного Тс каркасного белка DARPin9_29 для молекулярной визуализации злокачестенных образований с гиперэкспрессией Her2/neu // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2020. - Т. 65. - №] .- С. 37-41.
14. Брагина О.Д., Чернов В.И., Медведева А.А., Зельчан Р.В., Ларькина М.С., Деев С.М., Толмачев В.М. Возможности радионуклидной визуализации Her2/neu - позитивного рака молочной железы с использованием радиофармпрепарата на основе рекомбинантных адресных молекул DARPin9_29 // Сибирский научный медицинский журнал. - 2020. - Т. 40. - №4. - С. 35-43.
Приложение
99m
Фигура 1 - Данные ОФЭКТ ОГК (поперечная, сагиттальная и прямая проекции) у больной раком молочной железы через 2 часа после введения препарата «Tc -DARPin9_29». По результатам исследования накопление радиоиндикатора в проекции правой молочной железы практически не визуализировалось
99m
Фигура 2 - Данные ОФЭКТ ОГК (поперечная, сагиттальная и прямая проекции) у больной раком молочной железы через 2 часа после введения препарата «Tc - DARPin9_29». По результатам исследования накопление радиоиндикатора в проекции правой молочной железы практически не визуализировалось