СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СТАТУСА РЕЦЕПТОРА ЭПИДЕРМАЛЬНОГО ФАКТОРА РОСТА HER2/NEU В ОСНОВНОМ ОПУХОЛЕВОМ УЗЛЕ У БОЛЬНЫХ РАКОМ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ
METHOD FOR PREDICTION OF HER2/NEU EPIDERMAL GROWTH FACTOR RECEPTOR STATUS IN MAIN TUMOR NODE IN BREAST CANCER PATIENTS

Изобретение относится к области медицины, в частности к онкологии, и касается способов прогнозирования статуса рецептора эпидермального фактора роста HER2/neu в основном опухолевом узле 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]. Гиперэкспрессия данного молекулярного параметра выявляется в 15-20% случаев инвазивного рака молочной железы и характеризуется неблагоприятным прогнозом и агрессивным течением опухолевого процесса.
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 [2]. К основным методам диагностики статуса Her2/neu относятся иммуногистохимический метод (ИГХ) и флуоресцентная гибридизация in situ (FISH), к 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.
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 [3, 4]. К несомненным преимуществам данных конструкций относятся значительно меньшие размеры по сравнению со стандартным антителом [5, 6]; стабильная структура; дополнительная функционализация и экспрессия в бактериальной системе; высокая термостабильность, а также возможность прямого химического синтеза [7, 8].
Одними из представителей адресных молекул неиммуноглобулиновой природы являются молекулы DARPinG3, сконструированные на основе белков анкиринов и включающие 4-6 анкириновых доменов, каждый из которых содержит 33 аминокислоты; домены организованы как две антипараллельные альфа-спирали с бета-поворотом между ними.
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-99m, который получил широкое распространение в ОФЭКТ исследованиях, как на территории нашей страны, так и во всем мире [10, 11].
Известны способ радионуклидной диагностики операбельного рака молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neu [12] и способ радионуклидной диагностики вторичной отечно-инфильтративной формы рака молочной железы с гиперэкспрессией Her2/neu, предложенные Братиной О.Д. и соавторами [13]. 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 анализа наиболее информативных параметров оценки статуса Her2/neu в первичной опухоли молочной железы и выбора для клинического применения значения с показателями лучшей диагностической эффективности.
99m
Хорошие результаты были продемонстрированы в I фазе клинических исследований нового радиофармацевтического препарата на основе меченого протеина у больных раком молочной железы («Tc-ADAPT6») с различной экспрессией рецептора эпидермального фактора роста HER2/neu [14]. В частности, по данным Bragina et.al. была показана хорошая переносимость меченного протеина у пациентов, а также высокое соотношение накопления радиоиндикатора у категории больных с гиперэкспрессией Her2/neu по сравнению с подгруппой, имеющей отрицательные значения данного маркера. Недостатком проведенного исследования также являлись синтез данных молекул за пределами Российской Федерации, а также отсутствие анализа наиболее информативных параметров оценки статуса HER2/neu в первичной опухоли молочной железы и выбора показателя с лучшей диагностической значимостью для определения статуса HER2/neu для дальнейшего клинического применения [15].
Новый технический результат - разработка способа прогнозирования статуса рецептора эпидермального фактора роста Her2/neu, применение которого будет способствовать повышению информативности диагностического этапа и позволит оптимизировать назначаемую системную терапию данной категории пациенток.
99m
Для достижения нового технического результата в способе прогнозирования статуса рецептора эпидермального фактора роста HER2/neu в основном опухолевом узле у больных раком молочной железы на этапе диагностики после забора биопсийного материала проводят его морфологическое и иммуногистохимическое исследование с определением гистологического типа рака молочной железы и его молекулярных характеристик, далее, вводят радиофармацевтический препарат (РФП) на основе меченных технецием-99m адресных молекул DARPinG3 («Tc-DARPinG3») в дозе 3000 мкг через 4 часа выполняют однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ) органов грудной клетки, при которой оценивают накопление РФП в опухоли молочной железы и симметричном участке противоположной молочной железы, выбранном в качестве фона, и высчитывают соотношение опухоль/фон через 4 часа после введения РФП - X1, затем рассчитывают значение уравнения регрессии Y, по формуле:
Y=-92,46+61,18*Х1, где
92,46 - значение коэффициента регрессии свободного члена;
X1 - соотношение опухоль/фон через 4 часа после введения РФП;
Х1=1 при соотношении опухоль/фон ≤ 10,39; Х1=2 при соотношении опухоль/фон > 10,39
61,18 - значение коэффициента регрессии этого признака,
Вероятность Р оценки статуса рецептора эпидермального фактора роста HER2/neu в первичной опухоли определяют по формуле:
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 опухолевого узла.
Степень достоверности модели: р=0,0004; χ2=12,36. Чувствительность и специфичность модели - 100%.
Способ осуществляют следующим образом: на этапе диагностики после забора биопсийного материала проводят его морфологическое и иммуногистохимическое исследование с определением гистологического типа рака молочной железы и его молекулярных характеристик, далее, пациенту вводят радиофармацевтический препарат (РФП) на основе меченных технецием-99m адресных молекул DARPinG3.
99m
4-
Препарат готовился непосредственно перед введением в асептических условиях в отделении радионуклидной диагностики НИИ Онкологии Томского НИМЦ по трикарбонильной методике с использованием набора «CRS Isolink» (Center for Radiopharmaceutical Science, Paul Scherrer Institute, Villigen, Швейцария) [19]. Для этого в набор «CRS Isolink» добавляли 500 мкл (2 ГБк) элюата TcO и инкубировали в течение 30 минут при температуре 100°С. После чего 400 мкл трикарбонильного технеция помещали к 3000 мкг DARPinG3 и инкубировали при температуре 60°С в течение 60 минут. Очистка полученного соединения от белковых примесей и несвязавшихся с технецием молекул DARPinG3 проводилась с использованием очистительных колонок Sephadex G-25 М (GE Healthcare, Швеция). Очищенный препарат разбавлялся в 10 мл стерильного 0,9% раствора NaCl, забирался через стерилизующий фильтр и после измерения активности медленно вводился пациенту внутривенно.
Через 4 часа после введения выполняют однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ) органов грудной клетки, при которой оценивают накопление РФП в опухоли молочной железы и симметричном участке противоположной молочной железы, выбранного в качестве фона, и высчитывают соотношение опухоль/фон через 4 часа после введения РФП - X1, затем рассчитывают значение уравнения регрессии Y, по формуле:
Y=-92,46+61,18*Х1, где
92,46 - значение коэффициента регрессии свободного члена;
X1 - соотношение опухоль/фон через 4 часа после введения РФП;
Х1=1 при соотношении опухоль/фон ≤ 10,39;
Х1=2 при соотношении опухоль/фон > 10,39;
61,18 - значение коэффициента регрессии этого признака,
Y
Y
Затем, используя значение регрессионной функции и основание натурального логарифма (е) рассчитывают вероятность Her2-позитивного статуса ткани основного опухолевого узла Р по формуле: Р=e/(1+e), где
Р - значение вероятности развития признака;
е - математическая константа, равная 2,72.
И при Р≥50% прогнозируют высокую, а при Р<50% - низкую вероятность Her2-позитивного статуса ткани основного опухолевого узла.
Сущность предлагаемого способа иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Больная К. (45 лет), по результатам выполненного морфологического и иммуногистохимического исследований ткани основного опухолевого узла, полученного при биопсии, пациентке был поставлен диагноз рака левой молочной железы IIA стадия (T2N0M0) (РЭ положительный, РП отрицательный; Her2/neu 3 + положительный).
99m
До проведения системной терапии пациентке было выполнено ОФЭКТ ОКГ с применением препарата «Tc-DARPinG3» через 4 часа после введения. По данным исследования накопление в первичной опухоли составило 12321 импульсов, в симметричном участке противоположной железы (фон) - 508; показатель опухоль/фон - 24,25.
Для оценки статуса рецептора эпидермального фактора роста HER2/neu была использована разработанная модель логистической регрессии:
Y=-92,46+61,18*2=-29,9.
29,9
29,9
Значение Р вероятности рассчитывают по формуле Р=2,72/(1+2,72)=1,00.
Согласно полученной модели, вероятность наличия HER2-позитивного статуса опухоли у данной больной составила 100%. С учетом полученных результатов пациентка начала получать запланированное ранее комбинированное лечение, включающее проведение таргетной терапии трастузумабом.
Пример 2. Больная Л., 35 лет с диагнозом рак правой молочной железы I стадия (T1N0M0), по данным гистологического и иммуногистохимического исследований биопсийного материала основного опухолевого узла - РЭ положительный, РП положительный; HER2/neu 1 + отрицательный).
99m
До проведения системной терапии пациентке было выполнено ОФЭКТ ОГК с применением РФП «Tc-DARPinG3» в дозе 3000 мкг. Через 4 часа после введения по данным радионуклидного исследования в проекции опухоли было отмечено низкое накопление радиоиндикатора с показателем равным 1325 импульсов, в симметричном участке противоположной железы (фон) - 763; показатель опухоль/фон - 1,74.
Для оценки статуса рецептора эпидермального фактора роста HER2/neu была использована разработанная модель логистической регрессии:
Y=-92,46+61,18*1=-31,28
-31,28
-31,28
Значение вероятности высчитывалось по формуле Р=2,72 (1+2,72)=0,00.
99m
Вероятность наличия HER2-позитивного статуса опухоли у больной составила 0%. Учитывая полученные в ходе радионуклидного исследования с применением препарата «Tc-DARPinG3» данные, пациентка продолжила лечение в запланированном ранее объеме.
Предлагаемый способ основан на анализе данных клинических наблюдений.
1-4
0-3
0-1
99m
В настоящее исследование было включено 28 больных раком молочной железы стадии TNM, 13 из них с гиперэкспрессией рецептора HER2/neu, 15 пациенток с отрицательным статусом маркера. Всем больным на этапе диагностики проводили радионуклидное исследование с применением РФП препарата «Tc-DARPinG3», результаты которого сопоставляли с данными иммуногистохимического исследования первичной опухоли молочной железы [16].
99m
Через 4 часа после введения РФП препарата «Tc-DARPinG3» в дозе 3000 мкг выполнялась ОФЭКТ органов грудной клетки, после чего проводился анализ накопления препарата в опухоли 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=-92,46+61,18*Х1, где
92,46 - значение коэффициента регрессии свободного члена;
X1 - соотношение опухоль/фон через 4 часа после введения РФП;
Х1=1 при соотношении опухоль/фон ≤ 10,39;
X1=2 при соотношении опухоль/фон > 10,39
61,18 - 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 опухоли у больных раком молочной железы.
Общий вид математической модели представлен в виде формулы:
Y
Y
P=e/(1+e), где Р - значение вероятности развития признака;
Y - значение уравнения регрессии; е - математическая константа, равная 2,72.
При Р≥50% прогнозировали высокую вероятность HER2 - позитивного статуса ткани первичного опухолевого узла; при вероятности Р<50% - низкую вероятность HER2-позитивного статуса ткани опухолевого узла. Степень достоверности модели: р=0,0004; χ2=12,36. Чувствительность и специфичность модели - 100%.
99m
В результате проведенного исследования показано, что параметр опухоль/фон через 4 часа после введения препарата «Tc-DARPinG3» 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 опухоли у больных раком молочной железы, что несомненно будет способствовать повышению информативности 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.
2. 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.
3. Братина О.Д., Чернов В.И., Зельчан P.B., 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.
99m
4. Братина О.Д., Ларькина М.С., Стасюк Е.С., Чернов В.И., Юсубов М.С.О., Скуридин B.C., Деев С.М., 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
5. Vorobyeva A., Garousi J., Tolmachev V., Schulga A., Konovalova E., Deyev S.M., Guler R., Löfblom J., Sandström M., 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.
6. Чернов В.И., Братина О.Д., Зельчан P.B., 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.
99m
7. Братина О.Д., Воробьева А.Г., Толмачев В.М., Орлова A.M., Чернов В.И., Деев С.М., Прошкина Г.Н., Шульга А.А., Ларькина М.С., Медведева А.А., Зельчан Р.В. In vitro и in vivo оценка радиохимического соединения на основе меченного Tc каркасного белка DARPin9_29 для молекулярной визуализации злокачественных образований с гиперэкспрессией Her2/neu // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2020. - Т. 65. - №1. - С 37-41.
8. Братина 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.
9. Garousi J., Lindbo S., Nilvebrant J., Åstrand M., Buijs J., Sandström M., Honarvar H., Orlova A., Tolmachev V., Hober S. ADAPT, a novel scaffold Protein-based probe for radionuclide imaging of molecular targets that are expressed in disseminated cancers. Cancer Res. 2015; 75: 4364-4371. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-14-3497.
10. 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.
11. 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.
12. Братина О.Д., Чернов В.И., Зельчан P.B., Медведева А.А., Синилкин И.Г., Толмачев В.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.
13. Братина 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.
99m
14. Bragina О., Witting Е., Garousi J., Zelchan R., Sandstrom M., Medvedeva A., Orlova A., Doroshenko A., VorobyevaA., Lindbo S., Borin J., Tarabanovskaya N., Sorensen J., Hober S., Chernov V., Tolmachev V. Phase I study of Tc-ADAPT6, a scaffold protein-based probe for visualization of HER2 expression in breast cancer. J Nucl Med. 2021. - Vol. 42. - №4. - P. 493-499.
15. Братина О.Д., Чернов В.И., Гарбуков Е.Ю., Дорошенко А.В., Воробьева А.Г., Орлова A.M., Толмачев В.М. Возможности радионуклидной диагностики Her2-позитивного рака молочной железы с использованием меченных технецием-99m таргетных молекул: первый опыт клинического применения. Бюллетень сибирской медицины. 2021. - 2021. - Т. 20. - №1. - С 23-30.
16. Bragina О., Chernov V., Schulga A., Konovalova Е., Garbukov Е., Vorobyeva A. et al. Phase I trial of 99mTc-(HE)3-G3, a DARPin-based probe for imaging of HER2 expression in breast cancer. Journal of Nuclear Medicine. J Nucl Med, August 12, 2021, jnumed. 121.262542; DOI: https://doi.org/10.2967/inumed.121.262542.