Молекулярная диагностика онкологических заболеваний: перспективы разработки стандартного образца содержания гена HER2

Онкологические заболевания являются основной причиной смертности в мире. Развитие онкопатологий тесно связано с различными изменениями генетического материала, возникающими в злокачественно трансформированных клетках. Принятие медицинских решений требует четкой дифференциации нормальных и патологических показателей, являющихся в том числе результатами применения количественных методов в лабораторной медицине. Исследования ДНК, выделенной из биологического материала пациента, выявление и измерения содержания последовательностей нуклеотидов, выступающих в роли биомаркеров онкопатологий, позволяют решать задачи определения генетических предпосылок развития рака, его диагностики на ранней стадии, определения стратегии лечения, его мониторинга, подтверждения излечения пациента.

Целью данного исследования является выработка основных подходов к созданию стандартных образцов (СО) ДНК для метрологического обеспечения молекулярной диагностики онкопатологий на примере СО содержания последовательности гена HER2 в составе генома человека, значение величины «число копий последовательности ДНК» которого метрологически прослеживается к естественной единице SI «один».

В ходе исследования разработана методика выполнения измерений копийности (числа копий последовательности гена на геном) гена HER2, основанная на применении метода цифровой ПЦР (цПЦР). Показана сходимость результатов измерений для разработанной авторами методики и результатов, полученных с использованием коммерческого набора, использующего метод MLPA на образцах биологического материала человека.

Охарактеризованы пять постоянных клеточных линий из ЦКП «Коллекция культур клеток позвоночных» по отношению числа копий последовательностей гена HER2 и генов CEP17 и RPPH1. Выявлена клеточная линия с повышенной копийностью гена HER2. Полученные результаты будут использованы при создании СО отношения числа копий последовательностей гена HER2 и генов RPPH1 и CEP17. Создание матричных СО ДНК на основе культур клеток человека, аттестованных с применением цПЦР, позволит передавать единицу величины числа копий последовательности ДНК калибраторам, входящим в состав медицинских изделий, обеспечивая тем самым требуемую достоверность и сопоставимость результатов измерений в лабораторной диагностике онкопатологий, а также возможность калибровки рутинных методик ДНК-диагностики и внутрилабораторного контроля качества.

1. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries / H. Sung [et al.] // CA: A Cancer Journal for Clinicians. 2021. Vol. 71, № 3. P. 209–249. https://doi.org/10.3322/caac.21660

2. Loeb K. R., Loeb L. A. Significance of multiple mutations in cancer // Carcinogenesis. 2000. Vol. 21, № 3. P. 379–385. https://doi.org/10.1093/carcin/21.3.379

3. Risks of breast, ovarian, and contralateral breast cancer for BRCA1 and BRCA2 mutation carriers / K. B. Kuchenbaecker [et al.] // JAMA. 2017. Vol. 317, № 23. P. 2402–2416. https://doi:10.1001/jama.2017.7112

4. Average risks of breast and ovarian cancer associated with BRCA1 or BRCA2 mutations detected in case series unselected for family history: A combined analysis of 22 studies / A. Antoniou [et al.] // American Journal of Human Genetics. 2003. Vol. 72, № 5. P. 1117–1130. https://doi:10.1086/375033

5. Chen S., Parmigiani G. Meta-analysis of BRCA1 and BRCA2 penetrance // Journal of Clinical Oncology. 2007. Vol. 25, № 11. P. 1329–1333. https://doi:10.1200/JCO.2006.09.1066

6. Cancer risks associated with BRCA1 and BRCA2 pathogenic variants / S. Li [et al.] // Journal of Clinical Oncology. 2022. Vol. 40, № 14. P. 1529–1541. https://doi.org/10.1200/JCO.21.02112

7. Berger M. F., Mardis E. R. The emerging clinical relevance of genomics in cancer medicine // Nature Reviews Clinical Oncology. 2018. Vol. 15, № 6. P. 353–365. https://doi.org/10.1038/s41571-018-0002-6

8. Tumor immune microenvironment and nivolumab efficacy in EGFR mutation-positive non-small-cell lung cancer based on T790M status after disease progression during EGFR-TKI treatment / K. Haratani [et al.] // Annals of Oncology. 2017. Vol. 28, № 7. P. 1532–1539. https://doi.org/10.1093/annonc/mdx183

9. Fluorouracil, leucovorin, and irinotecan plus cetuximab treatment and RAS mutations in colorectal cancer / E. V. Cutsem [et al.] // Journal of Clinical Oncology. 2015. Vol. 33, № 7. P. 692–700. https://doi.org/10.1200/JCO.2014.59.4812

10. Development of NIST standard reference material 2373: Genomic DNA standards for HER2 measurements / Hua-Jun He [et al.] // Biomolecular Detection and Quantification. 2016. Vol. 8. P. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.bdq.2016.02.001

11. Development and interlaboratory evaluation of a NIST reference material RM 8366 for EGFR and MET gene copy number measurements / H. J. He [et al.] // Clinical Chemistry and Laboratory Medicine. 2019. Vol. 57, № 8. P. 1142–1152. https://doi.org/10.1515/cclm-2018–1306

12. Metrological framework to support accurate, reliable, and reproducible nucleic acid measurements / M. Milavec [et al.] // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2022. Vol. 414, № 2. P. 791–806. https://doi.org/10.1007/s00216–021–03712-x

13. Alkabban F. M., Ferguson T. Breast cancer. Treasure Island: StatPearls Publishing, 2022. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482286 (дата обращения: 08.11.2022).

14. Activating HER2 mutations in HER2 gene amplification negative breast cancer / R. Bose [et al.] // Cancer Discov. 2013. Vol. 3, № 2. P. 224–237. https://doi.org/10.1158/2159–8290.CD-12–0349

15. Iqbal N., Iqbal N. Human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) in cancers: overexpression and therapeutic implications // Molecular Biology International. 2014. № 852748. https://doi:10.1155/2014/852748

16. Moasser M. M. The oncogene HER2: its signaling and transforming functions and its role in human cancer pathogenesis // Oncogene. 2007. Vol. 26, № 45. P. 6469–6487. https://doi:10.1038/sj.onc.1210477

17. Centromere 17 copy number gain reflects chromosomal instability in breast cancer / K. Lee [et al.] // Scientific Reports. 2019. Vol. 9, № 1. P. 17968. https://doi.org/10.1038/s41598–019–54471-w

18. Scherer W. F., Syverton J. T., Gey, G. O. Studies on the propagation in vitro of poliomyelitis viruses. IV. Viral multiplication in a stable strain of human malignant epithelial cells (strain HeLa) derived from an epidermoid carcinoma of the cervix // Journal of Experimental Medicine. 1953. Vol. 97, № 5. P. 695–710. https://doi:10.1084/jem.97.5.695

19. Droplet digital polymerase chain reaction detection of HER2 amplification in formalin fixed paraffin embedded breast and gastric carcinoma samples / Y. Zhu [et al.] // Experimental and Molecular Pathology. 2015. Vol. 100, № 2. P. 287–293. https://doi:10.1016/j.yexmp.2015.11.027

20. Certification of standard reference material 2372a; Human DNA quantitation standard / E. L. Romsos [et al.] // NIST Special Publication. 2018. P. 260–189. https://doi:10.6028/NIST.SP.260–189

21. Use of the MLPA assay in the molecular diagnosis of gene copy number alterations in human genetic diseases / L. Stuppia [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. 2012. Vol. 13, № 3. P. 3245–3276. https://doi:10.3390/ijms13033245

22. Cousineau I., Belmaaza A. EMSY overexpression disrupts the BRCA2/ RAD51 pathway in the DNA-damage response: Implications for chromosomal instability/recombination syndromes as checkpoint diseases // Molecular Genetics and Genomics. 2011. Vol. 285, № 4. P. 325–340. https://doi:10.1007/s00438-011-0612-5