за что отвечает ген kras
За что отвечает ген kras
KRAS, мутация KRAS, колоректальный рак, немелкоклеточный рак легкого, анти-EGFR антитела.
Синонимы английские
KRAS, KRAS mutation, colorectal cancer, non-small cell lung cancer, anti-EGFR antibodies.
Полимеразная цепная реакция.
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Образец ткани, образец ткани в парафиновом блоке.
Общая информация об исследовании
KRAS представляет собой протоонкоген из семейства белков RAS и кодирует G-белок, активно участвующий в регуляции и контроле клеточной пролиферации, дифференцировке и выживании. Белок Ras неактивен в нормальных непролиферирующих клетках, но вступает в работу при связывании с гуанозинтрифосфатом, что приводит к реактивации рецепторов факторов роста. Активированный комплекс Ras-ГТФ связывается и активирует ряд вторичных посредников передачи клеточного сигнала, такие как белки путей RAS/RAF/MEK/MAPK и PI3-K [PI3K/AKT/mTOR]. KRAS играет основную роль в контроле передачи сигнала от ряда основных рецепторов факторов роста, в том числе EGFR. Активирующие мутации в гене KRAS изменяют ГТФ-азную активность белка и блокируют возможность его деактивации, что ведет к гиперактивации ряда внутриклеточных путей передачи сигнала, контролирующих рост и пролиферацию клеток.
Примерно 40 % случаев колоректального рака характеризуется мутацией в гене KRAS. Около 90 % этих мутаций обнаруживается в кодонах 12 и 13 экзона 2 гена KRAS, а остальные мутации детектируются в кодонах 61 и 146 (примерно по 5 % на каждый кодон). Мутации KRAS приводят к EGFR-независимой конститутивной активации сигнального пути и служат предиктором отсутствия ответа на терапию моноклональными анти-EGFR-антителами, такими как цетуксимаб и панитумумаб.
Для чего используется исследование?
Когда назначается исследование?
Что означают результаты?
Мутаций в экзонах 2, 3, 4 гена KRAS не обнаружено.
Обнаружена патогенная мутация в гене KRAS, ассоциированная с резистентностью к анти-EGFR-терапии при колоректальном раке, а также с резистентностью к ингибиторам EGFR при немелкоклеточном раке легкого.
Для получения заключения по результату обследования необходимо проконсультироваться у врача-онколога.
«Неподдающийся» онкоген KRAS сдает позиции
Рис. 1. Схема действия соединения AMG510. В нормальных тканях (a) белок KRAS активируется в результате замещения связанного с ним ГДФ на ГТФ. Из-за этого меняется конформация белка, что позволяет ему связаться с белком Raf и активировать сигнальные пути, контролирующие рост, деление и дифференцировку клеток. Затем ГТФ разрушается, белковый комплекс распадается, KRAS опять связывается с ГДФ, переходя в неактивное состояние. Мутантный белок KRAS G12C не дает разрушиться молекуле ГТФ (b), поэтому комплекс с белком Raf остается перманентно активным, контроль над делением клеток теряется и они становятся раковыми. Молекула AMG 510 взаимодействует с KRAS G12C предотвращая его связывание с ГТФ, лишая этот белок канцерогенной активности. Рисунок из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в Nature
Примерно 20% случаев заболевания разными формами рака ассоциированы с мутациями в гене KRAS — важным элементом контроля за клеточным делением. Одна из наиболее частых мутаций — замена глицинового остатка на цистеиновый в позиции 12 (KRAS G12C ) — встречается примерно в 10% случаев рака легких. Уже несколько лет активно ведутся поиски эффективного ингибитора белков с такой мутацией. Недавно американским ученым удалось получить производное акриламида с техническим названием AMG 510, которое показало впечатляющие результаты: в экспериментах оно активно подавляло рост опухолей и вызывало их деградацию у мышей, а в доклинических испытаниях — и у людей. Дальнейшие эксперименты на мышах показали, что действие AMG 510 усиливается в комбинации с химиотерапевтическими средствами и с моноклональными противоопухолевыми антителами. При этом вылеченные мыши длительное время сохраняли иммунитет к повторному введению раковых клеток.
Успехи медицины в борьбе с инфекционными и сердечно-сосудистыми заболеваниями в последнее время выводят рак в лидеры как причину смерти человека. В некоторых развитых странах он уже занял это малопочетное первое место. По мере прогресса научных исследований стало понятно, что рак, в отличие, например, от оспы, полностью искоренить невозможно — способность нормальной живой клетки превратиться в злокачественную раковую является ее неотъемлемым свойством. И, к сожалению, является верным циничный постулат «раком должен заболеть каждый, просто многие до него не доживают».
Чтобы клетки и формируемые ими органы и ткани нормально функционировали, должен быть соблюден определенный баланс. С одной стороны, клетки должны размножаться (пролиферировать), с другой стороны, этот процесс должен быть контролируемым. Если какие-то клетки организма выходят из-под контроля и начинают неограниченно делиться, то образуются раковые опухоли. Этот баланс поддерживается при помощи специальных генов (и кодируемых ими белков): ряд генов работают на предотвращение неконтролируемой пролиферации (к таким относится, например, хорошо известный антионкоген TP53; см.: Главный борец с опухолями ген ТР53 может превращаться в онкоген, «Элементы», 11.11.2015), в то время как продукты других генов (протоонкогенов) стимулируют рост клеток. Мутации могут подавлять функции антионкогенов или усиливать функции протоонкогенов, превращая те и другие в онкогены.
Один из основных протоонкогенов — ген KRAS. Его мутации сопутствуют развитию опухолей при многих формах рака. Белок KRAS контролирует довольно сложный сигнальный путь ERK (аббревиатура от extracellular signal-regulated kinases, см. также MAPK/ERK pathway), передающий сигналы от рецепторов на поверхности клетки в ядро. Основная задача этого сигнального пути, присутствующего во всех клетках млекопитающих, — передавать сигнал от разных внеклеточных агентов (например, гормонов или факторов роста) в ядро, чтобы простимулировать деление клетки. Передача сигнала происходит по цепочке белков посредством передачи фосфатной группы, служащей своеобразным «переключателем». В случае мутации в каком-то из генов, кодирующих белки сигнального пути, этот «переключатель» может заклинить в положении, в котором клетка получает сигнал делиться. Такая ситуация — важный этап развития многих онкологических заболеваний.
Функция белка KRAS включается путем замены связанного с ним гуанозиндифосфата (ГДФ) на гуанозинтрифосфат (ГТФ), после чего он приобретает способность связаться с белком c-Raf и осуществить тем самым свою функцию в каскаде реакций MAPK/ERK (рис. 1, а). Далее ГТФ превращается в ГДФ, комплекс KRAS с c-Raf распадается, и белок KRAS деактивируется. В онкогенном KRAS, превращения ГТФ в ГДФ не происходит, его комплекс с Raf сохраняется и продолжает работать (рис. 1, b), что ослабляет контроль над делением клеток и способствует их превращению в раковые. Поэтому естественно, что уже неоднократно были предприняты попытки создать лекарства, подавляющие избыточную активность этого «самого вредного» онкогена (см., например, J. M. Ostrem et al., 2013. K-Ras(G12C) inhibitors allosterically control GTP affinity and effector interactions, M. P. Patricelli et al., 2016. Selective Inhibition of Oncogenic KRAS Output with Small Molecules Targeting the Inactive State).
Далее авторы исследовали комбинированное воздействие AMG 510 с известными противораковыми лекарствами на культурах клеток и на лабораторных мышах. Совместное применение AMG 510 и ингибитора протеинкиназ МЕК (эти протеинкиназы связаны с сигнальными путями активации деления клеток, см. Mitogen-activated protein kinase kinase) действовало на опухоли мышей гораздо эффективнее, чем каждое из этих веществ по отдельности: через 30 дней после трансплантации опухолевых клеток у мышей, получавших комбинацию AMG 510+MEKi средний объем опухоли был примерно в 4 раза меньше. Аналогичный эффект давала и комбинация AMG 510 с другим противораковым цитостатическим препаратом карбоплатином.
Как уже говорилось, у мышей, лишенных способности продуцировать Т-клетки, введение AMG 510 не предотвращало рецидивы раковых опухолей. Поэтому ученые детально исследовали связь терапевтического эффекта AMG 510 с Т-клеточным иммунитетом, а конкретно — комбинированное воздействие на опухоли AMG 510 и моноклональных антител к белку PD-1 (Anti-PD-1). Белок PD-1 играет важную роль в отрицательной регуляции иммунной системы, предотвращая активацию Т-лимфоцитов, поэтому антитела к нему активно используются в клинике для лечения рака. В экспериментах на мышах с нормальным иммунитетом терапия с помощью только Anti-PD-1 существенно замедляла рост раковых опухолей, но их полное исчезновение наблюдалось лишь в одном на каждые десять случаев. А при комбинированной терапии AMG 510 и Anti-PD-1 полная регрессия опухолей и последующее выживание без опухолей наблюдались у девяти из десяти мышей несмотря на то, что лечение прекращали через 43 дня.
За что отвечает ген kras
Колоректальный рак (КРР) занимает одно из ведущих мест в структуре онкологической заболеваемости и смертности в развитых странах мира, выходя на третье место у мужчин и второе – у женщин [1, 6]. Рассматривая структуру заболеваемости раком среди мужского населения России, следует отметить, что злокачественные опухоли ободочной и прямой кишки занимают пятое и шестое место в общей статистике онкологических заболеваний. Суммарно, опухоли толстой и прямой кишки занимают второе место, уступая лишь раку легкого. Хирургия остается оптимальным методом лечения, поскольку диагностирование опухоли преимущественно на поздних стадиях заболевания требует оперативных и радикальных мер помощи пациенту в короткие сроки. Тем не менее, современные методы химиотерапии, направленные на уменьшение размеров опухоли, замедление опухолевого роста и предотвращение появления новых метастазов, не менее важны при лечении КРР.
Изучению частоты мутаций гена KRAS и их связь с клининико-патологическими особенностями у пациентов с колоректальным раком были посвящены многочисленные исследования [1]. На Юге России подобные исследования ранее не проводились. Вместе с тем, население данной территории имеет свои популяционные особенности, что требует подробного изучения.
Цель исследования заключалась в изучении популяционного полиморфизма 7 SNP-мутаций соматического происхождения в гене KRAS опухолевых биоптатов пациентов с диагнозом КРР Юга России для адекватного назначения таргетных препаратов (цетуксимаб, панитумумаб). Определялась взаимосвязь обнаруженных мутаций с клинико-патологическими особенностями пациентов, получавших стационарное лечение в ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
В настоящее исследование было включено 168 пациентов (73 мужчины, 95 женщин) в возрасте от 28 до 89 лет с морфологически подтвержденным диагнозом аденокарциномы толстой или прямой кишки. Из фиксированных в 10%-м забуференном формалине и залитых в парафин образцов тканей опухолей получали срезы толщиной 8-10 мкм. Для молекулярно-генетического исследования использовали срезы, содержащие не менее 20% опухолевых клеток. Процедура экстракции ДНК включала в себя стандартную депарафинизацию срезов орто-ксилолом, отмывку 96-% этанолом, инкубирование при комнатной температуре в лизирующем буфере с протеиназой K в течение 12 часов и последующую инкубацию при температуре 900 в течение 1 часа. Затем образцы обрабатывали набором реагентов QIAamp® DNA FFPE Tissue Kit (QIAGENE, Германия) согласно протоколу производителя. Концентрацию выделенной из образцов ДНК измеряли на флюориметре Qubit 2.0® с использованием набора Quant-iT™ dsDNA High-Sensitivity (HS) Assay Kit (Invitrogen, США). Концентрация ДНК нормализовывалась до величины 1 нг/мкл. При помощи набора реагентов «Real-Time-PCR-KRAS-7M» («Биолинк», Россия) проводили определение 7 SNP-мутаций (Single Nucleotide Polymorphism) в 12 и 13 кодонах гена KRAS: G12C, G12S, G12R, G12V, G12D, G12A, G13D с использованием термоциклера Bio-Rad CFX96 (Bio-Rad, США).
Статистический анализ выполняли с использованием прикладных пакетов программ Microsoft Excel 2010 и STATISTICA 8.0. Определяли различия в группах, выделенных в соответствии с определенными признаками (пол, возраст, локализация первичной опухоли, степень дифференцировки опухолевых клеток, наличие метастазов в печень, регионарные и отдаленные лимфоузлы, стадия заболевания), у пациентов с мутантным и диким типом гена KRAS. Оценку различий проводили с использованием χ2-критерия, для уровня статистической значимости р 55лет
За что отвечает ген kras
Как известно, КРР представляет собой гетерогенную группу опухолей, отличающихся как молекулярными изменениями, так и прогнозом течения болезни и особенностями терапии. В настоящее время для выбора тактики лечения необходимо учитывать не только клинические факторы, такие как распространение опухоли, функциональный статус пациента, но и молекулярный профиль заболевания. Изучению частоты мутаций гена KRAS и их связи с клинико-патологическими особенностями у пациентов с КРР были посвящены многочисленные исследования 4. В Республике Казахстан подобные исследования ранее не проводились.
Материал и методы исследования. В основу настоящей работы легли данные исследования 332 больных колоректальным раком, зарегистрированных в облонкодиспансерах РК, которым определялся статус гена KRAS по послеоперационному и/или биопсийному материалу за период с 2010 по 2014 г. методом ПЦР.
Молекулярно-генетические исследования по изучению статуса гена KRAS по послеоперационному и/или биопсийному материалу у пациентов с колоректальным раком проводились в лаборатории патоморфологии и молекулярной генетики Казахского НИИ онкологии и радиологии. После морфологической оценки качества исследуемого материала в зависимости от процентного содержания опухолевых клеток в образце, для экстракции ДНК проводили 3-5 макродиссекций и депарафинизацию. Во избежание получения ложноотрицательных результатов образцы, содержащие менее 20% опухолевых клеток, подвергали микродиссекции, по заранее отмеченной морфологом зоне слайдов. Экстракцию ДНК проводили, используя наборы (FFPE DNA extraction kit, Qiagen). Концентрацию экстрагированной ДНК определяли на спектрофотометре NanoDrop, а качество ДНК оценивали с помощью постановки контрольной ПЦР в режиме реального времени, сравнивая с контрольной ДНК (входит в состав коммерческого набора). KRAS-тест проводили, используя наборы BioLink для выявления мутаций в 12 и 13 кодонах экзон 2 аллель-специфичным ПЦР-методом.
Статистическая обработка материала производилась на персональном компьютере при помощи программы математической обработки данных с помощью пакета IBM SPSS Statistics 20 (trial-версия). Для выявления взаимосвязи между переменными использовался коэффициент линейной корреляции Пирсона (rp).
Результаты исследования и их обсуждение. Из 332 включенных в исследование больных с КРР мутации гена K-ras были выявлены у 149(44,9±4,0)%, а 183(55,1±3,6)% пациентов имели не мутированный, т.е. «дикий» тип. Из 149 мутаций 120(80,5%) обнаруживались в кодоне 12. В 29(19,5%) опухолевых образцах мутации выявились в 13 кодоне, таблица 1.
Распределение мутаций в 12-м и 13-м кодонах гена KRAS
За что отвечает ген kras
Одной из важнейших соматических мутаций, которые обнаруживают в опухолях толстой кишки, является мутация в гене KRAS (обнаруживается с частотой от 30 до 50 %). Больные с КРР нуждаются в определении статуса мутаций гена KRAS, играющего важную роль в плане дальнейшей стратегии таргетного лечения.
Генетические мутации при раке, онкогенный потенциал, прогностический маркер рака толстой и прямой кишки, гистология при раке.
Genetic mutations in cancer, Histology of cancer, prognostic marker of colon and rectal cancer, the oncogenic potential.
Секвенирование по Сэнгеру.
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Образец ткани (в парафиновом блоке).
Как правильно подготовиться к исследованию?
Подготовки не требуется.
Общая информация об исследовании
Все формы рака, ассоциируемые с геном Ras, отличаются своей агрессивностью, быстрым разрастанием и с трудом поддаются лечению. Мутации этого гена сопровождают 20-25% случаев различных видов онкологических заболеваний.
Возможность использования соматических мутаций в К-ras онкогене в диагностических целях обусловлена их высокой частотой в опухолях разных локализаций, небольшими размерами гена, при которых, как правило, мутация локализована в специфическом кодоне. При этом K-ras мутации регистрируются при раке поджелудочной железы, толстой кишки, в полипах, мелких аденомах толстой кишки, что позволяет рассматривать их в качестве перспективных маркеров для ранней диагностики этих неоплазий.
Мутации KRAS выявляют в 35-45% случаев колоректального рака (КРР). К настоящему времени описано свыше 3000 точечных мутаций гена в клетках опухолей. Приблизительно 82 и 17 % всех описанных мутаций KRAS обнаруживают в кодонах 12 и 13 соответственно. Проведенный анализ клинических данных свидетельствует, что только 3% больных КРР с наличием мутации KRAS в опухолевых клетках отвечают на лечение анти-EGFR МКАТ, в то время как у пациентов, опухоли которых экспрессируют нормальный (дикий) тип гена, этот показатель достигает 33%. По этой причине определение мутационного статуса гена KRAS у больных КРР является ключевым моментом в планировании и прогнозировании ответа на таргетную терапию панитумумабом и цетуксимабом.
Эффективность лечения рака толстой кишки современными препаратами зависит от наличия мутаций в онкогене KRAS и некоторых других факторов. При отсутствии мутаций в гене KRAS эффективность лечения метастатического рака толстой и прямой кишки очень высока – увеличивается средняя продолжительность жизни больного на 1-2 года, уменьшается количество рецидивов.
В то же время в случае наличия активирующих мутаций в гене KRAS в клетках опухоли больного использование Эрбитукса или Вектибикса не приводит к позитивным результатам при РТПК.
В связи с этим Американское общество клинических онкологов и европейское медицинское агентство рекомендует применение препаратов только для лечения опухолей, содержащих ген KRAS дикого типа (т.е. без мутаций).
Наличие в опухолях активирующих мутаций KRAS является противопоказанием к применению препаратов – ингибиторов EGFR.
Для чего используется исследование?
Что означают результаты?
Интерпретация результатов исследования должна проводиться врачом в комплексе с другими генетическими, анамнестическими, клиническими и лабораторными данными.