Введение к работе
з
Актуальность темы. Известно, что в основе развития острых лейкозов (ОЛ) лежат мутации генетического материала ядра кроветворной клетки. Генетические и эпигенетические аномалии обусловливают нарушение процессов внутриклеточной сигнализации, регуляции клеточного цикла, спонтанной и индуцированной программированной клеточной гибели, что ведет к нарушению процессов пролиферации, дифференцировки и экспансии опухолевого клона. Следовательно, генодиагностика и разработка на её основе высокоэффективных методов патогенетической терапии ОЛ, включая трансплантацию стволовых кроветворных клеток, являются на сегодняшний день приоритетными задачами онкогематологии (Сергеев А.Г., 1998, Mrozek К., Bloomfield CD., 2006, Vardiman J.V. et al., 2009).
Традиционным методом обнаружения хромосомных аберраций при ОЛ является цитогенетический метод дифференциальной G-окраски хромосом в метафазных пластинках. Данный метод стал широко применяться в мировой практике с 1970-х годов и в настоящее время продолжает играть ведущую роль в генетическом анализе опухолевых клеток. Однако эффективность цитогенетического метода ограничена возможностями светового микроскопа, а в некоторых случаях по ряду причин не удается получить качественных препаратов метафазных пластинок. Поэтому изобретение К. Мюллисом в 1986 году метода полимеразной цепной реакции (ПЦР) открыло перспективу широкого внедрения методов молекулярной генодиагностики в онкогематологии. В последнее время, в связи с расшифровкой молекулярных механизмов целого ряда генетических аномалий, диагностический потенциал молекулярно-генетических методов существенно возрос, а область их применения расширилась от единичных исследовательских работ до образования отдельного научного направления и признания необходимости скорейшего их внедрения в практику (Демидова И.А., 2007, Сергеев А.Г.,
-
Mullis К.В., Faloona F.A., 1987, Roley J.D., 1999, van Dongen J.M. et al.,
-
Vardiman J.V. et al., 2009).
При этом, однако, неизбежно возникает вопрос об экономической целесообразности и практической значимости внедрения методов молекулярной диагностики генетических аномалий в клиническую онкогематологию. Следует учитывать, что доля большинства из известных в настоящее время мутаций в общей структуре хромосомной патологии при лейкозах составляет 1-2%, и их изучение остается предметом академической науки. В то же время, круг аберраций, актуальных для решения практических задач генодиагностики ОЛ должен быть ограничен (Сергеев А.Г., 1998,, van Dongen J.M. et al, 1999, Vardiman J.V. et al., 2009).
Таким образом, диагностические и лечебные алгоритмы, в которых бы учитывался весь спектр выявленных при остром миелобластном лейкозе (ОМЛ) мутаций до сих пор не разработаны, а результаты противоопухолевой химиотерапии и других методов лечения по-прежнему далеки от желаемых.
В связи с этим, проведение дополнительных клинико-генетических исследований при ОМЛ является актуальной проблемой, которую необходимо разрабатывать. Более того, несмотря на большое количество работ, посвященных использованию методов молекулярной диагностики хромосомных аберраций у больных ОМЛ, прикладные аспекты их использования для комплексной диагностики актуальных хромосомных аберраций в клинической практике до настоящего времени не получили должного освещения (Савченко В.Г., Паровичникова Е.Н., 2008, Burnett А.К., Knapper S., 2007, Vardiman J.V. et al., 2009).
Цель работы
Оптимизация генодиагностики и прогностической стратификации острого миелобластного лейкоза на основе цитогенетического и молекулярно-генетического анализа опухолевых клеток.
Задачи исследования
-
Проанализировать частоту встречаемости и особенности хромосомных аберраций при остром миелобластном лейкозе.
-
Оценить диагностическое и прогностическое значение генетических аномалий при программном лечении острого миелобластного лейкоза.
-
Оптимизировать протоколы генодиагностики острого миелобластного лейкоза на основе модели минимизации материальных затрат.
Научная новизна
Впервые определена частота специфических, неслучайных и случайных генетических аномалий при различных морфологических вариантах острого миелобластного лейкоза в Уральском регионе.
Установлено прогностическое значение различных вариантов изменений кариотипа при лечении пациентов по отечественным протоколам полихимиотерапии.
Определены оптимальные стратегии генодиагностики острого миелобластного лейкоза при сочетанном применении цитогенетического и ПЦР-методов на основе математической модели минимизации материальных затрат.
Установлена структура и прогностическое значение цитогенетической дивергенции лейкозных субклонов при остром миелобластном лейкозе.
Теоретическая и практическая значимость работы
Установлено распределение генетических аномалий при различных морфологических вариантах острого миелобластного лейкоза.
Определены структурные особенности острого миелобластного лейкоза при цитогенетической дивергенции лейкозных субклонов.
Разработан алгоритм оптимизации этапа генодиагностики острого миелобластного лейкоза на основе математической модели минимизации материальных затрат.
Проведена государственная регистрация программы для ЭВМ «Алгоритм генодиагностики гемобластозов на основе математической модели минимизаций материальных затрат», адаптированной для практического применения (свидетельство № 2009612020 от 21.04.2009 г.)
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Генетические аномалии, выявляющиеся при остром миелобластном лейкозе с установленной частотой, являются важным диагностическим и прогностическим критерием, определяющим вероятность достижения первой ремиссии, развития первичной резистентности, рецидивов, вероятностную общую и безрецидивную выживаемость пациентов, получающих программную полихимиотерапию.
-
Детекция генетических аномалий у больных острым миелобластным лейкозом позволяет стратифицировать их, в зависимости от показателей первой ремиссии, рецидивов и вероятностной общей выживаемости, на группы благоприятного, промежуточного и неблагоприятного прогноза.
-
Безрецидивная вероятностная выживаемость больных острым миелобластным лейкозом с цитогенетической дивергенцией субклонов, содержащих прогностически неблагоприятные аберрации, достоверно выше, чем при моноклоновом лейкозе.
-
Алгоритм генодиагностики острого миелобластного лейкоза, разработанный на основе модели минимизации материальных затрат, позволяет определять рациональные стратегии детекции клинически значимых хромосомных аберраций при сочетанном использовании цитогенетического и молекулярно-генетического методов.
Практическое внедрение результатов исследования
Результаты исследований внедрены в практическую деятельность Лаборатории молекулярной диагностики ГОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия», гематологического отделения ГУЗ СО «Свердловская областная клиническая больница №1», МУ «Клинико-диагностический центр», ООО «Инновационный центр Рубикон».
Апробация работы
Основные результаты работы представлены и обсуждены на Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы теоретической, экспериментальной и клинической медицины» (г. Тюмень, 2003 г.), Всероссийском съезде гематологов и трансфузиологов «Совершенствование гематологии и трансфузиологии в современных условиях» (г. Москва, 2005 г.), конференции УрО РАН «Демидовские чтения на Урале» (г. Екатеринбург, 2006 г.), I международной научно-практической конференции «Наука и технологии: шаг в будущее» (г. Белгород, 2006 г.), Британско-российском совещании с участием Европейской комиссии «Стволовые клетки: политика, исследования и инновации. Перспективы сотрудничества Европейского Союза и Российской Федерации» (г. Москва, 2007 г.), 8-м Международном конгрессе «Здоровье и образование в XXI веке» (г. Москва, 2008 г.), XXXIV Международной гематологической школе «Лейкозы: терапия и фундаментальные исследования» (г. Москва, 2008 г.), Объединенном иммунологическом форуме (г. Санкт-Петербург^ 2008 г.), Международной конференции памяти P.M. Горбачевой «Трансплантация стволовых кроветворных клеток» (г. Санкт-Петербург, 2007, 2009 г.), IV съезде физиологов Урала (г. Екатеринбург, 2009 г.).
Публикации
Основное содержание работы отражено в 18 научных статьях, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации научных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата медицинских наук.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, главы литературного обзора, четырех глав собственных исследований, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 40 отечественных и 91 зарубежный источник. Диссертация имеет объем 114 страниц, иллюстрирована 18 таблицами и 14 рисунками.
