способ прогнозирования эффективности предоперационной лучевой терапии плоскоклеточных карцином головы и шеи

Формула изобретения

Способ прогнозирования эффективности предоперационной лучевой терапии плоскоклеточных карцином головы и шеи, включающий иммуноферментное исследование уровня ТИМП-1 и ТИМП-2 в сыворотке крови, отличающийся тем, что дополнительно определяют уровень ММП-2 и размер первичной опухоли согласно международной классификации TNM и рассчитывают дискриминантные функции Y1 и Y2 по уравнениям:

Y1=-60,5703+X1·(-0,0494)+X2·5,3680+X3·0,0541+X4·0,4627,

Y2=-65,2477+X1·(-0,0275)+X2·6,4882+X3·0,1252+X4·0,4184,

где X1 - сывороточный уровень TIMP-1,

Х2 - размер первичной опухоли согласно международной классификации TNM,

Х3 - сывороточный уровень ТИМП-2,

Х4 - сывороточный уровень ММП-2,

и при Y1>Y2 прогнозируют высокую эффективность предоперационной лучевой терапии, а при Y1<Y2 - отсутствие эффекта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, конкретно, к онкологии, и касается прогнозирования эффективности предоперационной лучевой терапии плоскоклеточных карцином головы и шеи.

Известен способ прогнозирования радиочувствительности организма, включающий гипоксическую пробу, двухкратную биопсию кожи до и после пробы, гистологическую обработку биоптатов с выявлением тканевых базофилов путем метахромазии с тиазиновым красителем, а затем подсчет всех структурно-метаболических форм тканевых базофилов и определение прогноза расчетным методом [5].

Недостатками данного способа являются:

- определение радиочувствительности организма, а не радиочувствительности опухолевой ткани;

- прогнозирование действия гипоксии при лучевой терапии, а не прогноза эффекта лучевой терапии.

Известен способ прогнозирования эффективности предоперационной лучевой терапии (пЛТ) плоскоклеточных карцином головы и шеи, включающий иммуноферментное исследование уровня тканевых ингибиторов матриксных металлопротеиназ ТИМП-1 и ТИМП-2 в сыворотке крови, на основании которого определяется прогноз эффективности пЛТ [6].

Недостатками данного способа являются:

- низкая чувствительность и специфичность использования этих показателей в качестве прогностических критериев эффективности пЛТ.

Новая техническая задача-повышение точности и информативности способа.

Для решения поставленной задачи в способе прогнозирования эффективности предоперационной лучевой терапии плоскоклеточных карцином головы и шеи, включающем иммуноферментное исследование уровня ТИМП-1 и ТИМП-2 в сыворотке крови, дополнительно определяют уровень ММП-2 и размер первичной опухоли согласно международной классификации TNM и рассчитывают дискриминантные функции Y1 и Y2 по уравнениям:

Y1=-60,5703+X1*(-0,0494)+X2*5,3680+X3*0,0541+X4*0,4627

Y2=-65,2477+X1*(-0,0275)+X2*6,4882+X3*0,1252+X4*0,4184,

где X1 - сывороточный уровень TIMP-1

X2 - размер первичной опухоли согласно международной классификации TNM

Х3 - сывороточный уровень ТИМП-2

Х4 - сывороточный уровень ММП-2

и при Y1>Y2, прогнозируют высокую эффективность предоперационной лучевой терапии (пЛТ), а при Y1<Y2 отсутствия эффекта.

Новым в способе является использование для оценки эффективности пЛТ математической модели, включающей наиболее информативные показатели, такие как уровень содержания ТИМП-1, ТИМП-2 и металлопротеиназы ММП-2 в сыворотке крови до начала лечения и размер первичной опухоли (Т-критерий по TNM классификации злокачественных опухолей).

Такой подход к прогнозу эффективности лучевого лечения больных злокачественными новообразованиями головы и шеи обусловлен рядом предпосылок:

- одним из патогенетических механизмов, лежащих в основе индуцированной радиорезистентности является продукция опухолью ряда металлопротеиназ [4];

- предоперационная лучевая терапия повышает экспрессию и активность ряда ММП в опухоли [1, 2, 3];

- продукты, образованные в результате протеолитического действия ММП могут также влиять на радиорезистентность опухолей [7];

- использование синтетических ингибиторов ММП во время курсов лучевой терапии приводит к значительным улучшениям результатов лечения [2].

Способ осуществляют следующим образом. Проводят иммуноферментное исследование сыворотки крови больных, взятой за 1-2 дня до начала лучевой терапии. Сыворотка забирают стандартным способом, хранят при -20°C, не более 10 месяцев. Образцы сыворотки размораживают не более 1 раза для исследования уровня маркеров. Исследование уровня ММП-2, ТИМП-1 и ТИМП-2 в сыворотке крови проводят с использованием наборов для твердофазного иммуноферментного анализа на ИФА-анализаторе, также определяют размер первичной опухоли согласно международной классификации TNM и рассчитывают дискриминантные функции Y1 и Y2 по уравнениям:

Y1=-60,5703+X1*(-0,0494)+X2*5,3680+Х3*0,0541+Х4*0,4627

Y2=-65,2477+X1*(-0,0275)+X2*6,4882+X3*0,1252+X4*0,4184,

где X1 -сывороточный уровень TIMP-1

Х2 - размер первичной опухоли согласно международной классификации TNM

Х3 - сывороточный уровень ТИМП-2

Х4 - сывороточный уровень ММП-2

и при Y1>Y2, прогнозируют высокую эффективность предоперационной лучевой терапии (пЛТ), а при Y1<Y2 отсутствия эффекта.

Предлагаемый способ основан на анализе данных клинических исследованиий.

Исследование связи уровней ММП-2, ТИМП-1 и ТИМП-2 в сыворотке крови с эффективностью пЛТ проводилась у 46 пациентов в возрасте от 31 до 76 лет (средний возраст 58,5±1,5 лет) с T1-4N0-2M0 стадиями заболевания, находившихся на лечении в отделении опухолей головы и шеи НИИ онкологии ТНЦ СО РАМН с морфологически подтвержденными плоскоклеточными карциномами различной степени дифференцировки гортани, глотки и дна полости рта. Всем пациентам проводилось комбинированное лечение по схеме: лучевая терапия+операция. Облучение проводилось на гамма-аппарате «Рокус» в стандартном режиме (5 раз в неделю, разовая очаговая доза 2,0 Гр) до суммарной очаговой дозы 40,0 Гр. На этой дозе оценивалась эффективности пЛТ. При регрессии опухоли более 50% гамма-терапию продолжали до суммарной очаговой дозы 60,0 Гр. В исследуемой группе полный эффект от пЛТ (регрессия опухоли 100%) регистрировался у 23 больных, в 7 случаях наблюдалась частичная регрессия опухоли. Отсутствие эффекта от пЛТ наблюдалось у 16 пациентов.

Был проведен дискриминантый анализ, результатом которого явилась модель, представленная двумя линейными дискриминантными функциями:

Y1=-60,5703+X1*(-0,0494)+X2*5,3680+Х3*0,0541+Х4*0,4627

Y2=-65,2477+X1*(-0,0275)+X2*6,4882+X3*0,1252+X4*0,4184, где X1 - сывороточный уровень ТИМП-1 (нг/мл), Х2 - размер первичной опухоли согласно международной классификации TNM, Х3 - сывороточный уровень ТИМП-2 (нг/мл), Х4 - сывороточный уровень ММП-2 (нг/мл).

Чувствительность и специфичность полученной дискриминантной модели составила, соответственно, 96% и 75%, диагностическая точность - 89%. При Y1>Y2 констатировали наличие высокой вероятности хорошего эффекта лучевой терапии, при Y1<Y2 констатировали наличие высокого риска отсутствия эффекта лучевой терапии.

Клинические примеры.

Пример 1. Больной К., 68 лет, поступил в отделение ОГШ НИИ онкологии СО РАМН в июле 2006 г. Диагноз: рак гортани T3N0M0. Гистологическое заключение: плоскоклеточный рак умеренной степени дифференцировки. До лечения пациенту брали кровь с целью определения уровеня ТИМП-1, ТИМП-2 и ММП-2 для прогнозирования эффективности лучевой терапии. С учетом данных показателей (ТИМП-1=136,04 нг/мл, ТИМП-2=46,8 нг/мл и ММП-2=160,07 нг/мл) и размера первичной опухоли (3) рассчитывались дискриминантные функции:

Y1=-60,5703+136,04*(-0,0494)+3*5,3680+46,8*0,0541+160,07*0,4627=25,4095

Y2=-65,2477+136,04*(-0,0275)+3*6,4882+46,8*0,1252+160,07*0,4184=23,3084

Так как Y1>Y2, то у данного пациента предполагался хороший эффект от лучевой терапии. Пациенту был проведен курс ДГТ в СОД=66 изоГр. Больной жив без рецидивов и метастазов, срок динамического наблюдения составил 28 мес.

Пример 2. Больной А., 62 лет, поступил в отделение ОГШ НИИО в октябре 2005 г. Диагноз: рак гортани T3N0M0. Гистологическое заключение: умереннодифференцированный плоскоклеточный рак. До лечения пациенту брали кровь с целью определения уровня ТИМП-1, ТИМП-2 и ММП-2 для прогнозирования эффективности лучевой терапии. С учетом данных показателей (ТИМП-1=223,89 нг/мл, ТИМП-2=134,2 нг/мл и ММП-2=216,17 нг/мл) и размера первичной опухоли (3) рассчитывались дискриминантные функции:

Y1=-60,5703+223,89*(-0,0494)+3*5,3680+134,2*0,0541+216,17*0,4627=51,7556

Y2=-65,2477+223,89*(-0,0275)+3*6,4882+134,2*0,1252+216,17*0,4184=55,3072

Так как Y1>Y2, то у данного пациента предполагался «плохой» эффект от лучевой терапии. Несмотря на прогнозируемую низкую отвечаемость на данный вид терапии, в рамках протокола в отделении ОГШ НИИ онкологии СО РАМН больному назначен предоперационный курс ДГТ в СОД=36 изоГр. Эффект проведенной терапии - стабилизация процесса. Эффективность лечения расценена как «плохой эффект». Вторым этапом больному выполнена трахеотомия, ларингоэктомия с установлением голосового протеза. Послеоперационная гистология: плоскоклеточный рак, терапевтический патоморфоз. Срок наблюдения за больным в послеоперационный период составил 19 месяцев.

Важно отметить, что при лучевой терапии рака головы и шеи используются достаточно высокие лучевые нагрузки и облучаются весьма большие объемы тканей, что обусловливает реальную опасность возникновения лучевых поражений хрусталика глаза, щитовидной железы, слюнных желез, спинного мозга, сетчатки и среднего уха, попадающих в зону радиационного воздействия во время осуществления лучевого лечения [8]. Кроме того, у более 60% пациентов после проведенного лучевого лечения развиваются рецидивы и/или отдаленные метастазы [9], а у 25-40% пациентов лучевая терапия не вызывает полной резорбции опухоли, а последующее оперативное вмешательство технически более сложно и сопровождается увеличенным процентом осложнений [10].

Проведенное исследование в значительной степени позволило объективизировать оценку риска проводимой лучевой терапии. Высокая чувствительность и специфичность полученной дискриминантной модели позволяет рекомендовать ее для выяснения индивидуальной чувствительности опухолей к лучевому виду лечения. Использование описанной математической модели в клинической практике позволит не только улучшить показатели эффективности лечения, но и существенно сократит необоснованные затраты на медицинскую помощь Повышение точности прогноза способствует обеспечению индивидуального подхода в выборе тактики лечения.

Источник информации, использованные при составлении описания:

1. Kumar A., Collins Н., Van Tarn J. et al. // Eur. J. Cancer. - 2002. - Vol.38(4).- P.505-10.

2. Kumar A., Collins H.M., Scholefield J.H., Watson S.A. // Br. J. Cancer. - 2000. - Vol.82(4). - P.960-965.

3. Susskind H., Hymowitz M.H., Lau Y.H. et al. // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. - 2003. -Vol.56(4). - P.1161-1169.

4. Tamatani Т., Azuma M., Ashida Y. et al. // Int. J. Cancer. - 2004. - Vol.108(6). - P.912-921.

5. Даренская Н.Г. и др. // Радиация и организм. Обнинск. - 1984. - Стр.29-31.

6. Клишо Е.В., Кондакова И.В., Чойнзонов Е.Л. и др. Способ прогнозирования исходов предоперационной лучевой терапии плоскоклеточных опухолей головы и шеи. Патента № 2408284 РФ на изобретение (заявка № 2009103492, зарегистрирован в Государственном реестре 10.01.2011).

7. Itasaka S., Komaki R., Herbst R.S. et al. // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. - 2007. - Vol.67(3). - P.870-878.

8. Laramore G.E., Coltrera M.D., Karen J.H. // Clinical. Oncology. 8th ed. / Ed. Rubin Ph. -Philadelphia: W.B. Saunders compani. - 2001. - P.405-461.

9. Martial V.A., Pajak T.F. // Cancer. - 1985. - Vol.55 (suppl. 9). - P.2259-2265.

10. Nix P., bind M., Greenman J. et al. // Ann. Oncol. - 2004. - Vol.15(5). - P.797-801.