Современные методы диагностики не всегда достоверно различают хроническое воспаление поджелудочной железы и рак поджелудочной железы. Около трети всех диагнозов неубедительны. Поэтому ученые из Немецкого центра исследования рака (German Cancer Research Center) и Университетской больницы Гейдельберга (Heidelberg University Hospital) искали молекулярные маркеры, которые могли бы уточнить этот диагноз.
При поддержке машинного обучения ученые смогли выявить закономерности метилирования ДНК, которые позволили с высокой точностью различать образцы хронически воспаленных и злокачественно измененных тканей. Первые предварительные результаты позволяют предположить, что диагноз можно поставить по образцам крови. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Gut.
Актуальность проблемы
Рак поджелудочной железы или сокращенно ПАКПЖ (протоковая аденокарцинома поджелудочной железы) имеет крайне плохой прогноз. Причинами этого являются, как правило, позднее выявление заболевания, неправильный диагноз и выраженная резистентность к доступным методам лечения.
Для диагностики обычно используются методы визуализации. Но у них есть тот недостаток, что они не всегда могут надежно отличить рак поджелудочной железы от хронического воспаления поджелудочной железы. Хронический панкреатит считается важным фактором риска рака поджелудочной железы. Около 6-9 процентов пациентов, страдающих хроническим воспалением поджелудочной железы, впоследствии заболевают раком поджелудочной железы. Но визуализация и даже тонкоигольная биопсия под ультразвуковым контролем слишком часто приводят к неправильно поставленному диагнозу.
«Для пациентов это драматично: если злокачественную опухоль неправильно диагностировать как хроническое воспаление, они теряют драгоценное время для лечения заболевания. Однако, если врачи ошибочно полагают, что воспаление является карциномой, пациенту без необходимости приходится подвергаться серьезному хирургическому вмешательству», – комментирует Йорг Хохайзель (Jörg Hoheisel) из Немецкого онкологического исследовательского центра.
Материалы и методы исследования
Чтобы улучшить эту ситуацию и найти молекулярные маркеры для более точной дифференциальной диагностики, ученые объединили усилия с врачами Хирургической университетской клиники Гейдельберга для проведения крупномасштабного исследования образцов ткани поджелудочной железы. Команда ученых проанализировала 345 образцов тканей (ПАКПЖ, хронически воспаленных и здоровых), а затем подтвердила результаты на независимом наборе из 48 дополнительных образцов. До этого использованный материал дважды подвергался независимой оценке опытными патологами.
Анализ включал общегеномные вариации метилирования ДНК, а также количества мРНК и микроРНК. Чтобы отфильтровать существенные различия между злокачественными опухолями и хроническим воспалением из огромного количества данных, исследователи использовали подходы машинного обучения. Другие, широко используемые методы не дали полезных результатов. Оказалось, что различия в метилировании ДНК обеспечивают существенно более высокую точность при гораздо меньшем количестве биомаркеров, чем данные мРНК или микроРНК.
Результаты исследования
Сигнатура из шести положений метилирования в гене PRKCB обеспечивала наиболее четкое различение. Это позволило правильно идентифицировать воспалительные и злокачественные ткани.
Для клинического использования было бы более выгодно, если бы анализы можно было проводить на крови, а не на образцах тканей. Такие анализы крови, которые обнаруживают небольшое количество ДНК, циркулирующей в крови, также известны как «жидкая биопсия».
Поэтому команда ученых из Университетской больницы Гейдельберга также применила шесть маркеров метилирования к небольшому количеству образцов крови пациентов с хроническим панкреатитом или раком поджелудочной железы, чтобы продемонстрировать их применимость и в крови. Как и раньше в тканях, маркеры метилирования позволяли диагностировать пациентов с высокой точностью.
«Конечно, процедура должна быть проверена на большом количестве образцов крови и подтверждена в ходе испытаний в клинических условиях, чтобы окончательно оценить ее реальную пользу для клинической практики», — заключает Йорг Хохайзель, автор публикации. «Если результат будет подтвержден в этом процессе, это может оказать существенное влияние на клиническую помощь и прогнозы пациентов».
Хохайзель предполагает, что алгоритм, разработанный для этого анализа данных, также может быть полезен при поиске биомаркеров других заболеваний.
Авторы другого исследования утверждают, что рак поджелудочной железы может быть диагностирован на три года раньше.