Введение
1 Основная часть 6
1.1.1 Классификация 6
1.1.2 Канцерогенез опухолей головного мозга 9
1.1 Современная диагностика и методы лечения 12
1.2 Циркулирующие опухолевые клетки 14
1.3 Аптамеры 15
2 Материалы и методы 17
2.1 Объекты исследования 17
2.2 Методика изготовления гистологических криосрезов с помощью
аптамеров 17
2.3 Методика изготовления гистологических парафиновых срезов с
помощью аптамеров 19
2.4 Методика выделения циркулирующих опухолевых клеток из периферической крови больных, с помощью аптамеров и магнитных наночастиц. 20
2.5 Метод интраоперационной визуализации глиобластомы головного мозга 22
2.6 Метод проточной цитометрии 22
3. Результаты и их обсуждение 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40
Глиальные опухоли головного мозга составляют около 40% всех опухолей ЦНС. Заболеваемость злокачественными глиомами составляет 5 - 8 случаев на 100 тысяч населения. Глиобластома является наиболее распространенной и высоколетальной первичной опухолью мозга. Частота выявления составляет примерно 12 - 16% среди всех внутричерепных новообразований, 40% от всех первичных опухолей головного мозга и 80% от первичных новообразований центральной нервной системы с высокой степенью злокачественности. Средняя продолжительность жизни больных составляет до 1 года - 68,1%, до 2 лет — 23,7%, до 3 лет — 4,3% [1, 2]. Также высока частота рецидивирования опухоли. Сложившаяся ситуация диктует необходимость поиска и создания новых, технологий ранней диагностики, мониторинга и лечения пациентов.
В последнее время из методов комплексной терапии злокачественных глиом все больше внимание привлекает разработка способов специфической противоопухолевой терапии и диагностики на основе аптамеров. Аптамеры - одноцепочечные ДНК- или РНК-олигонуклеотиды, которые благодаря своей уникальной пространственной конформации имеют высокую специфичность и сродство к заданным мишеням [3]. Одним из методов с их использованием является аптагистохимия - это одна из самых современных методик дифференциальной диагностики онкологических заболеваний, позволяющая определить гистогенез опухоли на клеточном уровне и обнаружить связанные с опухолью биомаркеры, что незаменимо для подтверждения степени злокачественного перерождения опухоли.
Среди проблем также выделяют трудности нейровизуализации глиальных опухолей, а именно сложность определения их истинных границ, так как велика частота рецидива из-за оставшихся опухолевых клеток в инфильтративной зоне. Анализ данных литературы показал, что существующие методы диагностики глиом головного мозга обладают недостаточно высокой степенью специфичности и чувствительности, поэтому необходимы новые методики.
В настоящее время в клинической практике диагноз опухоли мозга ставится на основании жалоб пациентов и зачастую обнаруживается на последних стадиях. Лучевые методы диагностики дороги, и требуют соблюдения определенного технического регламента, поэтому для достижения высоких показателей ранней диагностики их целесообразно дополнять методами с использованием чувствительных биомаркеров. В связи с этим, поиск новых чувствительных и специфичных опухолеассоциированных белков-биомаркеров крайне необходим для решения проблемы ранней диагностики глиобластомы.
Цель работы:
Разработать методы диагностики глиальных опухолей с помощью аптамеров.
Задачи:
1. С помощью аптамеров определить наличие циркулирующх опухолевых клеток в крови больных глиальными опухолями.
2. Оценить способность аптамеров выявлять биомаркеры глиомы в опухолевых тканях.
3. Оценить возможность использования ДНК-аптамеров, меченных флуоресцентной меткой, для выявления опухолевых очагов на макропрепарате опухоли
Работа выполнена в «Лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий» в Красноярском государственном медицинском университете имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России.
Важной задачей медицины является разработка новых методов таргетной диагностики опухолей. Основной подход в реализации этой концепции связан с использованием высокоспецифичных молекул к заданным мишеням. Анализируя данные, полученные в работе, можно сделать следующие выводы:
1. ДНК-аптамеры способны выявлять опухолеспецифичные
биомаркеры на гистологических срезах глиальных опухолей мозга человека и могут быть использованы для разработки методов дифференциальной диагностики.
2. ДНК-аптамеры к глиальным опухолям мозга, меченные флуоресцентной меткой, могут быть использованы для выявления очагов и оценки границ опухоли при хирургическом лечении, что позволит снизить риск рецидива заболевания.
3. ДНК-аптамеры способны выявлять циркулирующие опухолевые клетки и их производные (циркулирующие микроэмболы и апоптотические тельца) в крови больных с глиомой и могут быть использованы для разработки метода ранней диагностики этого заболевания.
Благодарности КГБУЗ «Красноярской межрайонной клинической больницей скорой медицинской помощи имени Н.С. Карповича», нейрохирургу профессору А.А. Народову, Красноярскому государственному медицинскому университету имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого, заведующему кафедры патологической анатомии, профессору А.К. Кириченко.
1. Schwartzbaum, J. Epidemiology and molecular pathology of glioma / J. Schwartzbaum, J. Fisher, K. Aldape, M. Wrensch // Nature Clinical Practice Neurology. - 2006. - №2. - P. 494-503.
2. Ostrom, T. Q. The epidemiology of glioma in adults: a “state of the science” review / T.Q. Ostrom, L. Bauchet, F. G. Davis, I. Deltour, J. L. Fisher, C. E. Langer, M. Pekmezci, J. A. Schwartzbaum, M. C. Turner, K. M. Walsh, M. R. Wrensch, J. S. Barnholtz-Sloan // Neuro-Oncology. - 2014. - V.16. - №7. - P.896-913.
3. Радько, С.П. Аптамеры как перспективные аффинные реагенты для клинической протеомики / С. П. Радько, С. Ю. Бодоев, Н. В. Рахметова, А. И. Арчаков // Биомедицинская химия. - 2007. - T. 53. - С. 5-24.
4. Zhu, Y. The molecular and genetic basis of neurological tumours / Y. Zhu, L. F. Parada // Nature Reviews Cancer. - 2002. - №2. - P. 616-626.
5. Schrand, B. Targeting 4-1BB costimulation to the tumor stroma with bispecific aptamer conjugates enhances the therapeutic index of tumor immunotherapy / B. Schrand, A. Berezhnoy, R. Brenneman, A. Williams, A. Levay, LY. Kong, G. Rao, S. Zhou, AB. Heimberger, E. Gilboa // Cancer Immunology Research. -
2014. - Vol. 2. - №9. - P. 867-877.
6. Колотов, К.А. Достоверные критерии прогноза выживания больных церебральной глиомой после комбинированной терапии / К. А. Колотов // Пермский медицинский журнал. - 2012. - Т. 29. - №2. - С. 31-37.
7. Олюшин, В. Глиальные опухоли головного мозга: краткий обзор литературы и протокол лечения больных / В. Е. Олюшин // Нейрохирургия. - 2005. - № 4. - С. 41-47.
8. Chiou, S.M. Survival of brain metastasis patients treated with gamma knife surgery alone / S. M. Chiou // Clinical neurology and neurosurgery. - 2013. - Vol. 115. - №3. - P. 260-265.
9. Ray-Chaudhury, A. Pathology of Glioblastoma Multiforme / A. Ray-Chaudhury // Glioblastoma: Molecular mechanisms of pathogenesis and current therapeutic strategies. - 2010. - P. 77-84.
10. Moore, K. Primary brain tumor: characteristics, practical diagnostic and treatment approaches / Glioblastoma: Molecular mechanisms of pathogenesis and current therapeutic strategies. - 2010. - P. 43-73.
11. Ma, H. A dual functional fluorescent probe for glioma imaging mediated by blood-brain barrier penetration and glioma cell targeting / H. Ma, Z. Gao, P. Yu,
S. Shen, Y. Liu, B. Xu // Biochemical and biophysical research communications. - 2014. - V. 449. - №1. - P.44-48.
12. Burger, P. Patient age, histologic features, and length of survival in patients with glioblastoma multiforme / P. Burger, S. Green // Cancer. - 1987. - V. 59. - № 9. - P. 1617-1625.
13. Ларькин, В. И. О скорости клеточного роста опухолей головного мозга /
B. И. Ларькин, И.И. Ларькин, Ю.В. Лалов, Л.А. Ситко, В.В. Троян, Н.Н. Чигрик // Нейрохирургия и неврология детского возраста. - 2011. - №3. -
C. 63-71.
14. Louis, D. The 2007 WHO classification of tumours of the centrial nervous system / D. Louis, H. Ohgaki, O. Wiestler, W. Cavenee, P. Burger, A. Jouvet, B. Scheithauer, P. Kleihues // Acta Neuropathologica. - 2007. - V. 114. - №2. - P. 97-109.
15. Wanitchakool, P. Role of anoctamins in cancer and apoptosis / P. Wanitchakoo, L. Wolf, G.E. Koehl, L. Sirianant, R. Schreiber, S. Kulkarni, U. Duvvuri, K. Kunzelmann // Philosophical transactions of the royal society. - 2014. - Vol. 369 - P. 1-8.
16. Gont, A. PTEN loss represses glioblastoma tumor initiating cell differentiation via inactivation of Lgl1 / A. Gont, J.E. Hanson, S.J. Lavictoire, D.A. Parolin, M. Daneshmand, I.J. Restall, M. Soucie, G. Nicholas, J. Woulfe, A. Kassam, V.F. Da Silva, I.A. Lorimer // Oncotarget. - 2013. - V. 4. - №8. - P. 1266-1279.
17. Bazzoli, E. Antiangiogenic Strategies for the Treatment of Gliomas / E. Bazzoli,
A. Omuro // Glioblastoma: Molecular mechanisms of pathogenesis and current therapeutic strategies. - 2010. - P. 243-264.
18. Lopez-Gines, C. New pattern of EGFR amplification in glioblastoma and the relationship of gene copy number with gene expression profile / C. Lopez- Gines, R. Gil-Benso, R. Ferrer-Luna, R. Benito, E. Serna, J. Gonzalez-Darder, V. Quilis, D. Monleon, B. Celda, M. Cerda-Nicolas // Modern Pathology. -
2010. - №.23. - P.856-865.
19. Li, N. Inhibition of Cell Proliferation by an Anti-EGFR Aptamer / N. Li, H. H. Nguyen, M. Byrom, A. D. Ellington // Plos ONE. - 2011. - V. 6. - №6. - P. 1¬
10.
20. Nagpal, J. Revisiting the role of p53 in primary and secondary glioblastomas / J. Nagpal, A. Jamoona, N.D. Gulati, A. Mohan, A. Braun, R. Murali, M.Jhanwar- Uniyal // Anticancer Research. - 2006. - V.26. - №6C. - P.4633-4639.
21. Koul, D. PTEN signaling pathways in glioblastoma / D. Koul // Cancer Biology & Therapy - 2008. - V.7 - №9. - P.1321-1325.
22. Kitange, G.J. Induction of MGMT expression is associated with temozolomide resistance in glioblastoma xenografts / G. J. Kitange, B. L. Carlson, M. A. Schroeder, P. T. Grogan, J. D. Lamont, P. A. Decker, W. Wu, C. D. James, J. N. Sarkaria // Neuro Oncology, 2009. - V. 11. - №3. - P.281-291.
23. Hegi, M.E. MGMT gene silencing and benefit from temozolomide in glioblastoma / M. E. Hegi, A. C. Diserens, T. Gorlia, M.F. Hamou, N. de Tribolet, M. Weller // The new England journal of medicine. - 2005. - V. 352. - №10. - P. 997-1003.
24. Zhang, K. The prognostic value of MGMT promoter methylation in Glioblastoma multiforme: a meta-analysis / K. Zhang, X. Q. Wang, B. Zhou, L. Zhang // Familial Cancer, 2013. - V. 12. - №3. - P. 449-458.
25. Linos, E. Atopy and Risk of Brain Tumors: A Meta-analysis / E. Linos, T. Raine, A. Alonso, D. Michaud // Journal of the national cancer institute. - 2007. - V. 99, № 20. - P. 1544-1550.
26. Pearce, M.S. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: a retrospective cohort study / M. S. Pearce,
J. A. Salotti, M. P. Little, K. McHugh, Ch. Lee, K. P. Kim, N. L. Howe, C. M. Ronckers, P. Rajaraman, A. W. Craft, L. Parker, A. B. Gonzalez // The Lancet. - 2012. - V. 380, № 9840. - P. 499-505.
27.Ostrom, T. Q. The epidemiology of glioma in adults: a “state of the science” review / T.Q. Ostrom, L. Bauchet, F. G. Davis, I. Deltour, J. L. Fisher, C. E. Langer, M. Pekmezci, J. A. Schwartzbaum, M. C. Turner, K. M. Walsh, M. R. Wrensch, J. S. Barnholtz-Sloan // Neuro-Oncology. - 2014. - V.16. - №7. - P.896-913.
28. Clarke, J. Recent advances in therapy for glioblastoma. / J. Clarke, N. Butowski,
S. Chang // Archives of neurology. - 2010. - V.67. - P.279-283.
29. Журавлева, М.А. Использование перфузионной КТ в динамическом наблюдении за результатами комбинированного и комплексного лечения глиом головного мозга / М. А. Журавлева, А. С. Шершевер, Д. Л. Бенцион // Лучевая диагностика и терапия. - 2012. - № 2. - С. 58-64.
30. Pantel, K. The biology of circulating tumor cells / K. Pantel, MR. Speicher // Oncogene. - 2016. - №35. - Р. 1216-1224.
31. Lombard, A. Glioblastoma Circulating Cells: Reality, Trap or Illusion? /
A. Lombard, N. Goffart, B. Rogister // Stem Cells International. - 2015. - P. 1216-1224.
32. Alix-Panabieres, C. Challenges in circulating tumour cell research / C. Alix- Panabieres. K. Pantel // Nature Reviews Cancer. - 2014. - №14. - P. 623-631.
33. Wu, X. Cell-SELEX aptamer for highly specific radionuclide molecular imaging of glioblastoma in vivo / X. Wu, H. Liang, Y. Tan, C. Yuan, S. Li, X. Li, G. Li, Y. Shi, X. Zhang // Plos One. - 2014. - V. 9. - №6. - P. 1-8.
34. Patel, D.J., Suri, A.K. Structure, recognition and discrimination in RNA aptamer complexes with cofactors, amino acids, drugs and aminoglycoside antibiotics // Reviews in molecular biotechnology. - 2000. - V. 74. - P. 39-60.
35. Hu, M. The application of aptamers in cancer research: an up-to-date review / M. Hu., K. Zhang // Future Oncology. - 2013. - Vol. 9, - P. 369-376.
36. Радько, С.П., Бодоев, С.Ю., Рахметова, Н.В., Арчаков, А.И. Аптамеры как перспективные аффинные реагенты для клинической протеомики // Биомедицинская химия. - 2007. - T. 53. - С. 5-24.
37. Mascini, M. Aptamers in Bioanalysis / M. Mascini // John Wiley & Sons, Hoboken. - 2009.
38. Mascini, M. Nucleic acid and peptide aptamers: fundamentals and bioanalytical aspects / M. Mascini, I. Palchetti, S. Tombelli // Angewandte Chemie - 2012. - V. 51. - P. 1316-1332.
39. Liu, Y. Aptamer-conjugated nanomaterials and their applications / Y. Liu, X. Zhang, M. Ye, .J. Jiang, R. Yang, T. Fu, Y. Chen, K. Wang, C. Liu, W. Tan // Advanced Drug Delivery Reviews. - 2011. - V. 63. - P. 1361-1370.
40. Kim, Y. Aptamers generated by Cell SELEX for biomarker discovery / Y. Kim, C. Liu, W. Tan // Biomarkers in medicine. - 2009. - V. 3. -№2. - P. 193-202.