Введение
Первичные опухоли головного мозга при уровне заболеваемости около 22 случаев на 100 тыс. человек составляют менее 2% всех новообразований. Тем не менее злокачественные формы составляют около 33% первичных опухолей головного мозга, при этом предполагаемая 5-летняя выживаемость составляет 34,4%. Прогноз и выживаемость больных зависят от типа опухоли. Наиболее благоприятный прогноз связан с пилоцитарной астроцитомой (5-летняя выживаемость 94,2%), за которой следуют менингиома (65,2%) и лимфома центральной нервной системы (ЦНС) (29,2%). У пациентов с мультиформной глиобластомой (GBM, ВОЗ Grade IV) 5-летняя выживаемость составляет всего лишь 5,1% [1]. Кроме того, метастазы в головной мозг злокачественных опухолей других локализаций образуют еще одну большую группу опухолей, и, хотя выживаемость пациентов с метастазированием в головной мозг, как правило, низкая, прогноз складывается в индивидуальном порядке [2].
Диагностика играет решающую роль в составлении прогноза и выборе наилучшей терапии для опухоли головного мозга. Несмотря на значительные недавние успехи в диагностике опухолей головного мозга с применением разных модификаций методов визуализации с последующим гистопатологическим исследованием, выявление опухоли все еще ограничено ее размером и локализацией, а также неоднородностью ее ткани [3]. В связи с этим необходимо разработать новые диагностические подходы, которые вместе с имеющимися методами позволят повысить точность диагностики. Многообещающим подходом для диагностики при многих опухолях является жидкостная биопсия, которая подразумевает нахождение и измерение уровня различных циркулирующих биомолекул в жидкостях организма человека, таких как кровь или спинномозговая жидкость (СМЖ) [4, 5].
МикроРНК (miRNAs) — короткие, в среднем 18—22 нуклеотида, одноцепочечные некодирующие РНК, которые регулируют экспрессию генов на посттранскрипционном уровне путем связывания со специфическими участками в пределах с 3’-нетранслируемой области (3’-НТО) матричных РНК (мРНК)-мишеней, что в итоге приводит к уменьшению экспрессии белка посредством блокады трансляции и/или способствует деградации мРНК-мишени. По оценкам, более 60% всех генов человека непосредственно регулируются микроРНК. Кроме того, определенная микроРНК может связываться более чем с одной мРНК-мишенью, иногда как часть одного и того же сигнального пути. И наоборот, определенная мРНК может содержать несколько разных участков связывания микроРНК в пределах своего 3’-НТО, добавляя несколько уровней регуляции [6]. Таким образом, микроРНК представляют собой превосходных настройщиков моделей экспрессии генов в ответ на патологические стимулы. Бо́льшая часть микроРНК экспрессирована внутри самих клеток. Однако во многих биологических жидкостях организма человека, например, в крови или СМЖ, были обнаружены многочисленные микроРНК, называемыми циркулирующими микроРНК [7]. Профиль экспрессии циркулирующих микроРНК значительно изменяется (аберрация или дерегулирование) при разных заболеваниях человека, включая опухоли головного мозга [8]. Такие микроРНК устойчивы к воздействию нуклеаз, что обусловливает их привлекательность в качестве потенциальных биомаркеров для диагностики, прогнозирования и мониторинга терапии [8].
В настоящей работе обсуждаются вопросы о возможном применении циркулирующих микроРНК в качестве биомаркеров при опухолях головного мозга.
Типы и пути секреции циркулирующих микроРНК
На сегодняшний день известно три пути секреции: 1) пассивная секреция из поврежденных клеток вследствие апоптоза или некроза; 2) активная секреция с помощью внеклеточных везикул (ВВ), включая экзосомы и микровезикулы (МВ); 3) активная секреция с использованием РНК-связывающего белокзависимого пути (комплекс микроРНК-Ago2) (рисунок) [7]. Ряд исследователей сообщили, что среди ВВ, обнаруживаемых в плазме или сыворотке, являются в основном МВ [9]. Содержимое МВ отличается разнообразием: МВ включают липиды, мРНК, микроРНК и белки. МВ способны специфически нацеливаться на клетки реципиента для транспорта микроРНК, чтобы инициировать процесс передачи сигналов [10—12]. Экзосомы — это небольшие мембранные везикулы эндосомального происхождения диаметром от 30 до 100 нм. Они секретируются разными типами клеток: нормальными или патологическими. Прежде экзосомы для клетки рассматривали как способ избавиться от ненужного «мусора», например «устаревших» белков [11]. Однако в настоящее время доказано, что эти везикулы представляют собой нечто большее, чем просто «мусорные ящики», и принимают значительное участие в межклеточной коммуникации. Экзосомы, таким образом, используются для передачи информации (мРНК, вирусы) и других материалов (белки, микроРНК) из одной клетки в другую. Опухолевые клетки играют особо важную роль в производстве экзосом. Экзосомы опухолевых клеток способны дистанционно участвовать в образовании предметастатических «ниш» [13]. Помимо везикулярных форм циркулирующих микроРНК, в биологических жидкостях можно обнаружить апоптотические тельца размером 1—4 нм, которые также содержат микроРНК [7].
Высвобождение микроРНК во внеклеточную среду.
МикроРНК в составе липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) (1), связанные с РНК-связывающим белком Ago2 (микроРНК-Ago2) (2), в составе микрочастиц: экзосомы (3), МВ (4) и апоптотические тельца (5).
МикроРНК также могут секретироваться вне везикул. Около 90% циркулирующих микроРНК находятся в невезикулярной форме, а именно связаны с белками Ago2 [14]. Было установлено, что невезикулярные циркулирующие микроРНК, а именно связанные с Ago2, активно высвобождаются из нейронов [14]. В частности, такие микроРНК секретировались из особой части клеточной фракции: концевой части аксона [7]. Сообщается, что помимо белка Ago2 липопротеины высокой плотности (ЛПВП) вовлечены в механизм межклеточной коммуникации и участвуют в транспорте и доставке микроРНК. Однако происхождение липопротеиновой фракции циркулирующих микроРНК пока не выяснено.
Преимущества циркулирующих микроРНК
Циркулирующие микроРНК как биомаркеры способны улучшить тактику ведения пациентов с опухолями головного мозга, их можно применять: для ранней диагностики опухолей; диагностики опухолей, которые не поддаются лечению; ранней идентификации рецидива опухоли; мониторинга ответа на хирургическое лечение, химио- и лучевую терапию; улучшения использования методов точной медицины.
Диагностика
Одним из основных факторов, определяющих тактику ведения пациентов с первичными или метастатическими опухолями ЦНС, является определение типа опухоли.Тип опухоли обычно выявляют на основе исследований ткани опухоли, проводимых во время хирургического вмешательства, и от результатов биопсии зависит последующее решение о типе лечения. Даже для тех пациентов, которым хирургическое лечение не показано (например, лимфома ЦНС), в настоящее время требуется биопсия ткани опухоли для установления точного диагноза и планирования дальнейшей помощи [15]. Способность отличать лимфому от диффузной глиомы путем анализа биомаркеров на основе жидкостной биопсии поможет избежать необходимости тканевой биопсии у некоторых пациентов. Кроме того, в современную эпоху использования молекулярных параметров в классификации опухолей ЦНС определенные циркулирующие микроРНК как биомаркеры с прогностической значимостью могут помочь в планировании операций, принятии решений во время операции и регистрации в клинических исследованиях.
Выявление рецидива опухоли
Мониторинг риска рецидива в ближайшие или в отдаленные сроки после лечения первичных или метастатических опухолей головного мозга является сложной задачей, поскольку изменения, вызванные вторичными эффектами лучевой терапии (псевдопрогрессия опухоли), невозможно надежно отличить от рецидива опухоли (истинная прогрессия) при визуализации [16]. Вследствие неспособности специалиста отличить псевдопрогрессию от рецидива с помощью методов нейровизуализации, ряд пациентов без истинного рецидива опухоли подвергаются потенциально ненужным хирургическим процедурам, таким как повторная тканевая биопсия, для подтверждения рецидива опухоли, которая (хирургическая манипуляция) может иметь высокую частоту ошибок выборки. Предполагается, что изменения уровня экспрессии циркулирующих микроРНК могут коррелировать с бременем опухоли. В этом сценарии разумно предположить, что прогрессирование опухоли приведет к увеличению уровня экспрессии определенных циркулирующих микроРНК у пациентов с опухолями головного мозга, а это будет способствовать различению истинной прогрессии от псевдопрогрессии [17]. Способность надежно отличать истинную прогрессию от псевдопрогрессии может избавить пациентов после лучевой терапии от дополнительных и ненужных хирургических вмешательств.
Мониторинг ответа на терапию
Методы визуальной диагностики, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ), перфузионная МРТ, компьютерная томография, МР-спектроскопия и позитронно-эмиссионная томография, часто не дают убедительных доказательств, позволяющих пронаблюдать эффективность ответа на лечение опухоли [18]. Существует ряд биомаркеров, в частности Ki-67 и p53 для опухолей ЦНС, которые были исследованы для мониторинга ответа на лечение, однако ни для одного из них не были клинически доказаны чувствительность и специфичность. Отсутствие чувствительных и специфических биомаркеров для оценки ответа на лечение у пациентов с опухолями головного мозга затрудняет разработку новых терапевтических средств. Будущие исследования должны быть нацелены на то, чтобы восполнить этот пробел в знаниях путем систематической оценки образцов СМЖ или крови для циркулирующих микроРНК и корреляции уровня экспрессии циркулирующих микроРНК с объемом опухоли, определенным с помощью методов визуализации.
Кровь или спинномозговая жидкость?
Кровь (плазма/сыворотка) является одной из доступных биологических жидкостей для профилирования экспрессии циркулирующих микроРНК у больных с опухолями головного мозга. Плазма крови оказалась информативной для профилирования экспрессии циркулирующих микроРНК с целью диагностики, прогнозирования, оценки ответа на терапию и рецидива опухоли, а также выявления возникающей резистентности к проводимой терапии при различных опухолях человека, в том числе раке мочевого пузыря, молочной железы, колоректального рака, желудочно-пищеводного, гепатоцеллюлярного, яичникового, поджелудочного рака и меланомы [19, 20]. Обнаружение циркулирующих микроРНК в образцах плазмы без измеримых циркулирующих опухолевых клеток позволяет предположить, что циркулирующие микроРНК в плазме могут предоставить полезную информацию об опухолях, независимо от присутствия циркулирующих опухолевых клеток. В нескольких исследованиях сообщалось о чувствительности циркулирующих опухолевых клеток в крови пациентов с GBM от 21 до 39%. Однако из-за наличия гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) кровь не представляет собой идеальную жидкость для точной оценки этих биомаркеров [21—23]. Кроме того, возможно, кровь не является подходящим кандидатом для выявления метастатических опухолей головного мозга. Результаты исследований убедительно показали, что ГЭБ может быть препятствием, мешающим циркулирующим опухолевым клеткам или циркулирующим микроРНК проникать в кровь. Однако, как в случае с опухолями головного мозга, происходит нарушение барьерной функции ГЭБ, что позволяет некоторым молекулам, в том числе и циркулирующим микроРНК, проникать из ЦНС в кровоток и, возможно, из общего кровотока в СМЖ. Так, S. Sorensen и соавт. [24] в исследовании по изменению профиля экспрессии циркулирующих микроРНК в СМЖ и крови у пациентов с ишемическим инсультом, продемонстрировали, что половина пациентов, перенесших инсульт, имела высокое значение Qalb. У 3 пациентов в контрольной группе с рассеянным склерозом также был отмечен отчетливо повышенный Qalb. Это указывает на то, что значительная часть пациентов в обеих группах имела изменения в барьерной функции ГЭБ, и, следовательно, представляется вероятным, что некоторые из циркулирующих микроРНК, обнаруженных в СМЖ этих пациентов, происходят из крови.
Как было описано выше, ВВ — это наночастицы, заключенные в мембраны, которые высвобождаются из живых опухолевых клеток либо в результате слияния эндосомы с плазматической мембраной (экзосомы), либо непосредственно из клеточной мембраны (МВ) [11]. ВВ являются носителями связи между различными компартментами опухоли и ее микроокружением, поскольку другие опухолевые клетки и нормальные клетки поглощают их [25]. Важно отметить, что ВВ, которые могут быть выделены как из крови, так и из СМЖ, являются богатым источником опухолевых молекул, таких как ДНК, микроРНК, мРНК, белки, липиды и метаболиты, поскольку структура ВВ защищают их от нуклеаз и протеаз [26—28]. Вследствие того, что в крови содержится большое количество нуклеаз и протеаз, выделение микроРНК из ВВ может дать более высокую концентрацию РНК по сравнению с невезикулярными формами циркулирующих микроРНК из цельной крови, плазмы или сыворотки [29]. Кроме того, тромбоциты способны изолировать содержимое ВВ, и было выявлено, что специфичные для опухоли микроРНК могут быть выделены из тромбоцитов у пациентов с GBM [30]. Эти дополнительные источники циркулирующих микроРНК опухоли полезны для анализа их мишеней, а именно 3’-НТО мРНК онкогенов, включая EGFRvIII [30—32].
В отличие от крови, СМЖ находится в прямом контакте с ЦНС и является подходящим источником биомаркеров для опухолей головного мозга. Кроме того, СМЖ легче и безопаснее получить, чем опухолевую ткань при биопсии. В своей работе Y. Yagi и соавт. [33] продемонстрировали с помощью метода секвенирования следующего поколения (NGS) изменение экспрессии экзосомальных циркулирующих микроРНК в СМЖ здоровых людей. Они обнаружили, что профиль экспрессии циркулирующих микроРНК в СМЖ выявляется преимущественно для экзосомальной фракции. Кроме того, экзосомальная циркулирующая miR-1911, которая специфически сверхэкспрессирована в здоровой ткани головного мозга, была обнаружена в СМЖ, но не в сыворотке крови, что было подтверждено цифровой полимеразной цепной реакцией у 3 здоровых доноров. Это важное открытие явилось свидетельством того, что экзосомальные циркулирующие микроРНК в СМЖ могут отражать также патологию ЦНС. Интересно, что сообщаемая ранее экспрессия miR-1911 была снижена в образцах ткани глиом [34]. Возможно, эта микроРНК является супрессором онкогенов и вследствие ее инактивации может влиять на злокачественную трансформацию глиальных клеток. Все эти факты обусловливают необходимость проведения исследований, рассматривающих данную микроРНК как потенциальный биомаркер в СМЖ при глиальных опухолях.
Как известно, микроРНК содержатся в молекулах ЛПВП [7]. Сообщалось, что концентрация холестерина в СМЖ составляет менее 0,5% от концентрации в сыворотке крови, таким образом, низкое содержание циркулирующих микроРНК в супернатанте СМЖ может быть связано с относительно низкой концентрацией ЛПВП [35]. Кроме того, частицы ЛПВП в СМЖ отличаются от частиц ЛПВП в плазме крови тем, что основным компонентом в этом случае является аполипопротеин Е, а не аполипопротеин A1 (АпоА-I) [36]. Поскольку АпоА-I, по-видимому, участвует в транспорте микроРНК, это различие между молекулами ЛПВП СМЖ и молекулами ЛПВП в плазме также может влиять на взаимодействие этих молекул с микроРНК [37]. При этом, несмотря на то что происхождение микроРНК-Ago2 в СМЖ неизвестно, количество циркулирующих микроРНК, ассоциированных с комплексом Ago2, в СМЖ относительно низкое по сравнению с кровотоком.
Профиль экспрессии циркулирующих микроРНК в СМЖ может быть другим, чем в крови (сыворотка или плазма), однако циркулирующие микроРНК с повышенной экспрессией в СМЖ и крови отражают регулирование одной и той же группы генов и имеют много общих сигнальных путей, связанных с опухоль-ассоциированным нейровоспалением и нарушением функции ГЭБ.
Циркулирующие микроРНК как диагностические и прогностические биомаркеры
Исследование и разработка эффективных терапевтических средств при разных заболеваниях человека имеют уже давно установленные этапы и процессы (например, фазы клинических исследований). Однако эти же этапы и процессы нелегко адаптировать для исследований биомаркеров, особенно для ранней диагностики и прогнозирования онкологических заболеваний. В конце XX века Национальный институт рака (NCI) и другие исследовательские группы начали разработку систематического процесса идентификации и валидации биомаркеров. В связи с тем, что выявление опухолей на ранних стадиях имеет огромное значение для общественного здравоохранения, NCI создала исследовательскую схему раннего обнаружения (EDRN) как для идентификации и валидации биомаркеров опухолей, так и для разработки систематического процесса выявления и проверки биомаркеров для скрининга и диагностики [38]. Эта схема включала применение пятифазного алгоритма для исследования и определения эффективных биомаркеров для раннего выявления опухоли и предопухолевых состояний (табл. 1). Этот поэтапный подход был широко принят сообществом исследователей биомаркеров. За последние годы достигнуты значительные успехи в применении биомаркеров для диагностики опухолей головного мозга в повседневной медицинской практике, например, метилирование промотора гена для белка О6-метилгуанин-ДНК-метилтрансфераза при глиомах [39]. Одним из широко изучаемых биомаркеров являются циркулирующие микроРНК и, несмотря на то что они в настоящее время не используются в клинической практике, достижения в этой области показывают, что эффективность циркулирующих микроРНК в диагностике и прогнозировании опухолей головного мозга может иметь решающее значение и заменить конкретные этапы в современной диагностической практике (табл. 2) [40—50]. Например, замена традиционной биопсии тканей на так называемую «жидкостную биопсию» позволит исключить диагностические хирургические вмешательства, что минимизирует риск возможных осложнений. Так, J. Wang и соавт. [40] обнаружили, что уровень экспрессии циркулирующей miR-214 в сыворотке крови заметно увеличивался у групп пациентов с глиомами степени злокачественности Grade I и Grade II по сравнению с контрольной группой. Однако при этом пациенты с глиомами Grade I показали более высокий уровень экспрессии циркулирующей miR-214, чем пациенты с глиомами Grade II. Кроме того, сверхэкспрессия циркулирующей miR-214 в сыворотке крови достоверно коррелировала с отсутствием мутации гена IDH 1/2 и неметилированным промотором гена MGMT. Также был проведен анализ кривой рабочих характеристик приемника (ROC) для оценки диагностической эффективности этой циркулирующей miR-214, который показал чрезвычайно высокую площадь под кривой (AUC) — 0,885 (95% ДИ 0,833—0,926), полученную при сравнении пациентов с глиомами степени злокачественности Grade I и Grade II и контрольной группы. Авторы также выяснили, что сверхэкспрессия циркулирующей miR-214 у пациентов с глиомами связана с худшим прогнозом, и miR-214 может действовать как независимый прогностический предиктор общей выживаемости при глиомах, особенно при глиомах с более высокой степенью злокачественности (глиомы Grade II).
Таблица 1. Фазы исследований по поиску биомаркеров
Фаза | Дизайн | Описание |
I | Доклинические исследования | Поиск включает в себя предварительное исследование для выявления потенциально полезных биомаркеров |
II | Процесс разработки клинического анализа для заболевания | Подтверждение клинического анализа происходит, когда по изучаемому биомаркеру можно определить его способность различать наличие или отсутствие опухоли у пациента — исследование типа «случай—контроль» |
III | Продольные (longitudinal) ретроспективные исследования | Определяет способность биомаркера обнаруживать на доклинических стадиях заболевание путем тестирования биомаркера на тканях, собранных в продольном ретроспективном исследовании у изучаемых групп. Уровень экспрессии биомаркера измеряется в образцах, взятых у пациентов до постановки диагноза, и сравнивается с уровнем экспрессии биомаркера в контрольных группах, соответствующих по возрасту |
IV | Проспективные скрининговые исследования | Испытания должны определить, может ли биомаркер обнаруживать опухоль на ранней стадии развития. Пациентов с отсутствием симптомов обследуют, пациентов, у которых выявлен положительный результат, наблюдают с целью определения наличия опухоли |
V | Контроль опухоли | Предполагает предпоследний период, в котором в крупномасштабных популяционных исследованиях оценивается как роль биомаркера для выявления опухоли, так и его способность проводить скрининг. Исследования предназначены для определения, приводит ли скрининг с биомаркером к снижению заболеваемости и смертности |
Таблица 2. Достоверность потенциального применения циркулирующих микроРНК в качестве биомаркеров для диагностики и прогнозирования разных типов опухолей головного мозга
микроРНК | Тип опухоли | Образец | Экспрессия | Группа исследования/контрольная группа, абс. | Чувств., % | Спец., % | AUC | Лит. |
miR-214 | Глиома (Grade I—II) | Сыворотка | Повышена | 100/100 | 83,3 | 92,6 | 0,885 | 40 |
miR-106a-5p, miR-219-5p, miR-375, miR-409/и miR-197, miR-224 | Менингиома | Сыворотка | Повышена/Снижена | 230/230 | Ком. 72,4 | Ком. 84,2 | Ком. 0,778 | 41 |
miR-100 | Глиобластома | Сыворотка | Снижена | 95/60 | 83,33 | 77,89 | 0,839 | 42 |
Экзосомальная miR-21 | GBM/астроцитома и эпендмома | СМЖ | Повышена/Снижена | 45 и 25/25 | 68,1/81,7 | 82,1/92,7 | 0,751/0,872 | 43 |
Экзосомальная miR-423 | СТГ- аденома гипофиза | Сыворотка | Снижена | 6/6 | — | — | — | 44 |
miR-143 | ФСГ/ЛГ-аденома гипофиза | Плазма | Повышена | 45/104 | 81,8 | 72,3 | 0,79 | 45 |
miR-451,miR-711, miR-223, miR-125b; miR-1290, miR-125a, miR-125b, miR-1298 | Медуллобластома | СМЖ | Повышена | 3/14, 2/3 | — | — | — | 46, 47 |
miR-4428, miR-4480 | Метастатическая опухоль (рак молочной железы) | Сыворотка | Повышена | 51/28 | 82,4, 76,5 | 64,3, 71,4 | 0,779, 0,781 | 48 |
miR-330 | Метастатическая опухоль (рак легкого) | Сыворотка | Снижена | 131/127 | 71,7 | 90,1 | 0,898 | 49 |
miR-26a-5p | Ювенильная пилоцитарная астроцитома | Сыворотка | Повышена | 3/5 | — | — | 0,751 | 50 |
Примечание. В таблице приведены данные из последних опубликованных работ. СТГ — соматотропный гормон; ФСГ — фолликулостимулирующий гормон; ЛГ — лютеинизирующий гормон; Чувств. — чувствительность; Спец. — специфичность; Лит. — литература; СМЖ — спинномозговая жидкость; Ком. — комбинированный. AUC ≥0,75 считается диагностически значимой для биомаркера.
Исследование с использованием метода NGS показало, что 169 экзосомальных циркулирующих микроРНК по-разному экспрессируются в сыворотке крови у пациентов с соматотропным гормон(СТГ)-секретирующими аденомами гипофиза и в контрольной группе [44]. Среди 169 микроРНК экспрессия циркулирующей miR-423-5p была наиболее снижена в сыворотке в группе исследования, чем в образцах у контрольной группы, что было доказано с помощью анализа miRSCan Panel Chip qPCR. Более того, в этом исследовании повышение экспрессии miR-423-5p индуцировало апоптоз опухолевых клеток, ингибировало их пролиферацию и миграцию, а также уменьшало высвобождение СТГ. Полученные результаты указывают на потенциальную роль miR-423-5p в патогенезе СТГ-секретирующих аденом гипофиза, при этом экзосомальная циркулирующая miR-423-5p в сыворотке крови может рассматриваться в качестве неинвазивного биомаркера, однако это требует дальнейшего изучения.
Сообщается, что miR-330 действует как опухолевый супрессор при раке простаты [51, 52], а повышенная экспрессия miR-330 может подавлять пролиферацию клеток колоректального рака in vivo [53]. Однако функции и молекулярные механизмы, касающиеся miR-330 в регуляции рака легких, в настоящее время неизвестны. Используя количественную полимеразную цепную реакцию в реальном времени (qRT-PCR), L. Jiang и соавт. [49] изучили роль miR-330 в радиорезистентности и метастазировании рака легкого в головной мозг, а также потенциальное применение сывороточной циркулирующей miR-330 в качестве биомаркера. Авторы выявили, что экспрессия циркулирующей miR-330 снижена у радиочувствительных пациентов с метастазированием в головной мозг и эта экспрессия ассоциируется с более низким средним временем выживания. Эти результаты предполагают, что подавление экспрессии miR-330 было обусловлено воздейстием лучевой терапии и коррелировало с плохим прогнозом у пациентов с метастазами. Следовательно, циркулирующая miR-330 может представлять собой новый предиктор радиационной чувствительности и в прогнозировании пациентов с метастазами рака легкого в головном мозге.
Мнение авторов
Несмотря на то что предпринимаются многочисленные попытки улучшения исхода заболевания у пациентов с опухолями головного мозга, общая выживаемость остается на прежнем уровне. Внедрение прогресса, достигнутого в биологии опухолей, в клиническую практику при опухолях головного мозга является пока неудовлетворенной потребностью, поскольку недавние клинические испытания, оценивающие таргетную терапию, не смогли продемонстрировать ее эффективность в общей популяции зарегистрированных пациентов с опухолями головного мозга. Некоторые особенности опухолей этой локализации могут объяснить неудачи. Во-первых, опухоли головного мозга, в частности глиальные опухоли, обладают чрезвычайно сложной биологией, которая не позволяет понимать внутриопухолевую гетерогенность и динамику клональной и субклональной структуры опухоли во время прогрессирования заболевания и предотвращать адаптацию опухоли и лекарственную устойчивость. Во-вторых, на сегодняшний день отсутствуют неинвазивные инструменты для более точного мониторинга прогрессирования опухоли. В-третьих, терапия опухолей ЦНС — это особая проблема, связанная с трудностями доставки лекарств из-за ГЭБ. Циркулирующие микроРНК могут помочь клиницистам преодолеть некоторые из вышеупомянутых проблем. С точки зрения онколога или нейрохирурга, циркулирующие микроРНК имеют основное преимущество в предоставлении молекулярной информации в режиме реального времени без оперативного вмешательства на головном мозге, особенно когда происходит рецидив опухоли. Интеграция данных, собранных из методов нейровизуализации, например данных МРТ головного мозга, с клинической оценкой и измерением уровня экспрессии циркулирующих микроРНК в биологических жидкостях, несомненно, будет иметь решающее значение в будущем для характеристики специфических опухолевых процессов (например, различать прогрессирование опухоли и псевдопрогрессию) в рамках клинических испытаний или ежедневного рутинного ведения пациентов.
Одним из ключевых вопросов в области исследований циркулирующих микроРНК как биомаркеров является выбор приоритетной биологической жидкости (СМЖ или кровь), и он должен быть решен, чтобы максимизировать потенциал циркулирующих микроРНК для диагностики, прогнозирования и разрабоки терапии при опухолях головного мозга. Венепункция — это простая и менее инвазивная процедура по сравнению с люмбальной пункцией, в связи с чем изучение и нахождение биомаркеров в крови представляют большой интерес. Однако вследствие того, что опухолевая ткань отделена от системы кровоснабжения ГЭБ, а СМЖ находится в прямом контакте с опухолевой тканью, мы предполагаем, что циркулирующие микроРНК, полученные из СМЖ, могут служить более достоверными биомаркерами опухолей головного мозга. Использование циркулирующих микроРНК в качестве биомаркеров для опухолей головного мозга будет идеальным, когда методы профилирования экспрессии циркулирующих микроРНК станут достаточно чувствительными и специфичными для количественного анализа с малыми объемами образцов. Несмотря на достижения в технологии профилирования экспрессии циркулирующих микроРНК, использование их в качестве биомаркеров имеет некоторые ограничения. Одними из них является отсутствие надлежащих протоколов для обработки и хранения образцов в клинических условиях. Ограниченные знания о факторах окружающей среды, которые могут влиять на экспрессию циркулирующих микроРНК у пациентов с опухолями головного мозга, также могут ограничивать клиническое использование.
Заключение
МикроРНК регулируют экспрессию 1/3 человеческого генома, пролиферацию опухолевых клеток, апоптоз, миграцию, инвазию, ангиогенез, воздействуя на многочисленные гены-мишени. МикроРНК также участвуют в регуляции малигнизации опухолей головного мозга и дифференцировки, показывая тем самым, что дерегулирование некоторых микроРНК коррелирует с клиническим прогнозом. По данным многих исследований, диагностический и прогностический анализ может быть установлен на основе профиля экспрессии циркулирующих микроРНК в таких биологических жидкостях человека, как СМЖ и кровь, при разных заболеваниях ЦНС, включая опухоли головного мозга. Профилирование экспрессии циркулирующих микроРНК потенциально может также использоваться для оценки рецидива, последующего наблюдения и изучения эффективности химио- и лучевой терапии при опухолях головного мозга. Кроме того, изменение профиля экспрессии циркулирующих микроРНК в СМЖ и в крови у одного и того же пациента с опухолью головного мозга является уникальным, поскольку СМЖ, вероятно, отражает локальные события поврежденной мозговой ткани по сравнению с кровотоком. К тому же определенная панель из циркулирующих микроРНК в СМЖ может помочь отличить опухоль головного мозга от других воспалительных, дегенеративных и травматических повреждений ЦНС.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и ГФЕН в рамках научного проекта №21-515-53017.
The reported study was funded by RFBR and NSFC, project number 21-515-53017.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.