Онкология: выявление мутаций в генах BRCA1, BRCA2, CHEK2
Полиморфизм генов, передающийся из поколения в поколение, позволяет оценить риск возникновения онкологического заболевания и скорректировать лечение при уже развившемся онкологическом процессе.
Наследственный синдром рака молочной железы и/или яичников стал предметом для интенсивных исследований в начале 1990-х гг. В 1994 г. открыт первый ген, ассоциированный с данным заболеванием – BRCA1, а годом позже – второй ген — BRCA2. Гены BRCA1 и BRCA2 кодируют аминокислотные последовательности ядерных белков, которые участвуют в регуляции восстановления ДНК и деления клеток. В интактном (немутантном) состоянии оба гена выступают в качестве супрессоров опухоли и обеспечивают целостность генома. Белковые продукты генов репрессируют транскрипционную функцию гена рецептора эстрогенов, сдерживая, таким образом, избыточную пролиферацию клеток молочной железы и других эстрогензависимых органов, в частности, при половом созревании и беременности. Мутации в генах BRCA1 и BRCA2 приводят к повышению уровня хромосомной нестабильности в клетках, что может способствовать их опухолевой трансформации. На сегодняшний день известно более 1000 различных мутаций генов BRCA1 и BRCA2, связанных с повышением риска развития рака молочной железы, яичников, предстательной железы, кишечника, гортани, кожи и др. Для реализации онкогенного эффекта достаточно, чтобы мутация присутствовала хотя бы в одном аллеле. При обнаружении мутации в генах BRCA1 и BRCA2 у женщины риск развития рака молочной железы и/или яичников составляет от 50 до 80%.
Огромные усилия учёных направлены на идентификацию других генов наследственного рака молочной железы и/или яичников. В ходе этих исследований удалось обнаружить новые значимые мутации, приводящие к инактивации генов CHEK2, NBS1, PALB2, TP53, PTEN и другие. Ген CHEK2 кодирует синтез белка-фермента чекпойнт-киназы 2. Белковый продукт гена CHEK2 участвует в поддержании стабильности генома, контролирует процессы клеточного деления и репарации ДНК. Фермент активируется в ответ на повреждение молекулы ДНК, блокируя клеточный цикл в фазе G1 или запуская процесс апоптоза, выступая в качестве супрессора злокачественной трансформации клеток. Мутации гена CHEK2 приводят к синтезу неполноценного укороченного белка и ассоциированы с возникновением наследственных форм рака молочной железы.
Мутации с.1100delC, IVS2+1G>A гена CHEK2 являются наиболее распространенными. Частота аллеля 1100delC в европейской популяции составляет 1,1–1,4%. Среди российских пациентов частота встречаемости аллеля 1100delC составляет 2-5%. Риск возникновения рака молочной железы у женщин–носительниц мутации 1100delC увеличивается в 1,4–4,7 раза. Мутация IVS2+1G>A гена CHEK2 более редкая, по сравнению с c.1100delC, чаще встречается у представительниц Белоруссии, Польши, Германии и Северной Америки. Аллель IVS2+1G>A CHEK2 ассоциирован с возникновением онкологической патологии различной локализации, чаще всего встречается у больных раком молочной железы.
Мутации гена CHEK2 наследуются по аутосомно-доминантному типу, передаются из поколения в поколение с вероятностью 50%. Встречаются с одинаковой частотой у мужчин и женщин. Вероятность возникновения болезни повышается даже при наличии одной мутации в гетерозиготной форме.
Частота наследственной предрасположенности к раку молочной железы составляет около 25% всех случаев рака молочной железы.
Распространенность мутации генов BRCA1 или BRCA2 значительно различается у этнических групп в географических регионах. Специфические мутации и рецидивы мутации в зависимости от популяции описаны в Исландии, Нидерландах, Швеции, Норвегии, Германии, Франции, Испании, Канаде, странах Центральной и Восточной Европы и среди потомков евреев, выходцев из Германии. В середине 1990 х гг. обнаружено, что относительно небольшие, биологически изолированные народности характеризуются выраженным эффектом предшественника – преобладанием, так называемых повторяющихся мутаций в BRCA1 и BRCA2. Например, у евреев европейского происхождения практически все повреждения генов BRCA1 и BRCA2 сводятся к мутациям BRCA1 185delAG, BRCA1 5382insC и BRCA2 6174delT, у жителей Исландии – к аллелю BRCA2 999del5. Особенности спектра мутаций в том или ином географическом регионе в значительной мере отражаются на организации диагностики наследственного рака молочной железы. В странах без выраженного эффекта предшественника генетическому анализу подвергаются преимущественно те случаи онкологического заболевания, при которых вероятность обнаружения мутаций достаточно высока, а именно пациенты с выраженным семейным онкологическим анамнезом и/или больные с первично множественными опухолями и/или молодые женщины с раком молочной железы или раком яичников.
Методом полимеразной цепной реакции в режиме реального времени в препаратах ДНК человека, полученных из периферической крови, выявляется мутация в генах BRCA1, BRCA2, CHEK2. Обнаружение генного дефекта у клинически здоровых женщин позволяет провести своевременную диагностику в случае возникновения онкологических заболеваний молочной железы и/или яичников и предупредить их тяжелые последствия. Для пациенток с уже подтвержденным онкологическим заболеванием данное исследование дает возможность определить его возможную наследственную природу и подобрать более адекватную терапию.
Chek2 что это
Мутации (1100delC) и (IVS2+1G>A) в гене CHEK2 встречаются у пациентов, имеющих высокий риск развития эстроген-позитивного рака молочной железы (РМЖ). Обе мутации также ассоциированы с дополнительным риском развития двустороннего рака и с плохими показателями долгосрочной безрецидивной и общей выживаемости. Встречаемость мутации (1100delC) в гене CHEK2 в России составляет 2,7 % случаев у женщин, страдающих этим типом рака, а мутации (IVS2+1G>A) – 0,5 %. Кроме того, наличие этих мутаций повышает риск развития других типов рака: рака желудка, рака почки, саркомы и рака предстательной железы.
Название гена
CHEK2 (CDS1; CHK2; LFS2; RAD53; hCds1; HuCds1; PP1425).
OMIM
+ 604373.
Локализация гена на хромосоме
Синонимы английские
Analysis of CHEK2*1100delC heterozygosity, Analysis of CHECKPOINT KINASE 2 *1100delC.
Analysis of CHEK2*IVS2+1G>A heterozygosity, Analysis of CHECKPOINT KINASE 2 *IVS2+1G>A.
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Как правильно подготовиться к исследованию?
- Специальной подготовки не требуется.
Общая информация об исследовании
Ген CHEK2 расположен на длинном плече 22-й хромосомы. Он кодирует белок, который обладает выраженным контролирующим действием на клеточный цикл. Активация данного гена и соответствующего ему белка происходит в случае повреждения ДНК. Это повреждение может быть как вследствие внешних факторов (лекарственная терапия, влияние мутагенов и т.д.), так и вследствие нарушения целостности ДНК после деления клетки. При активации данный ген останавливает клеточный цикл и запускает процессы восстановления целостности поврежденной ДНК. Таким образом, этот белок выступает в роли опухолевого супрессора, или белка, предотвращающего развитие опухоли.
Показано, что мутации в гене CHEK2 увеличивают наследственную предрасположенность к развитию рака. Это связано с тем, что мутации инактивируют способность белка CHEK2 к выполнению своих функций. Таким образом, любые повреждения ДНК передаются после деления дочерним клеткам. Выявлена четкая связь наличия различных типов мутаций с развитием рака различной локализации (рак молочной железы, рак предстательной железы, почек, толстой кишки, щитовидной железы), а также некоторых типов лимфом.
Мутация CHEK2*1100delC является следствием утраты (делеции) цитозина в 1100 положении гена CHEK2. Хотя эта мутация встречается редко, она значительно повышает риск развития рака молочной железы. Этот риск коррелирует с семейным анамнезом и увеличивается, когда носители имеют родственников с этим диагнозом. У носителей мутации без пораженного родственника риск развития РМЖ составляет приблизительно 20 % и увеличивается до 44 %, когда затрагиваются как родственники первой, так и второй линии. Мутация CHEK2*1100delC приводит к повышенному риску развития рака молочной железы как у женщин, так и у мужчин, однако степень риска не изменяется, если эти люди являются носителями мутаций генов BRCA1 или BRCA2.
Мутация CHEK2*IVS2+1G>A происходит в сайте сплайсинга второго экзона и приводит к нарушению границ сшиваемых экзонов, появлению в этом участке лишних 4 нуклеотидов и, как следствие, сдвигу рамки считывания. В результате этого белок CHEK 2 получается неполноценным и с нарушенными функциями, что приводит к нарушению связывания его с другими белками контроля противоопухолевой защиты: BRCA1, Cdc25A, и ТР53. Носительство этого аллеля ассоциировано с двукратным повышением риска развития РМЖ. Мутации в гене CHEK2 также являются причиной развития резистентности к химиотерапии препаратами на основе антрациклина у пациентов с раком молочной железы.
Кому следует проходить генетическое тестирование на наследственный рак
В 5-10% случаев развитие опухолей связано с наследственной предрасположенностью. Но даже наличие злокачественных опухолей у нескольких родственников далеко не всегда говорит о семейных генетических мутациях. Когда имеет смысл проходить генетическое тестирование?
Рассказывают научные сотрудники лаборатории молекулярной онкологии НМИЦ онкологии им. Н. Н. Петрова Светлана Николаевна Алексахина и Григорий Аркадьевич Янус.
Прежде всего, нужно сказать, что все случаи злокачественных опухолей связаны с мутациями (изменениями) генов, контролирующих рост и деление клеток. Но очень важно, что в большинстве случаев все эти мутации соматические, то есть возникают они в клетках человека после рождения, последовательно, в течение долгого времени, случайно или под действием канцерогенов окружающей среды. Но у некоторых людей первый шаг к возникновению опухоли уже был сделан до их рождения: первая мутация в этой цепочке – наследственная. Это значит, что она передалась от одного из родителей (как правило), или от обоих родителей (редкая ситуация), а может быть, впервые возникла в одной из двух половых клеток, соединившихся при зачатии человека («мутация de novo»). Как правило, человек с такой наследственной мутацией ничем не отличается по внешним признакам от людей без подобных мутаций. Единственное отличие – резко повышенный, иногда даже неизбежный риск заболеть раком какой-то одной или нескольких разновидностей.
Довольно часто к нам обращаются «онкологически здоровые» пациенты: у их родственников были диагностированы злокачественные опухоли, и они обеспокоены возможностью развития онкологического заболевания у себя. В лаборатории такие люди хотят пройти обследование на наследственную предрасположенность к онкологическим заболеваниям.
Мы рекомендуем проходить генетическое обследование на наследственный рак, в первую очередь, не здоровым родственникам, а самим онкологическим пациентам. В случае, если заболевание возникло из-за наследственной мутации, вероятность найти его у уже заболевшего члена семьи выше. Если в семье уже обнаружена наследственная мутация, то родственникам рекомендуется выполнять исследование только одного ранее обнаруженного патогенного генетического варианта.
Известно около сотни различных наследственных опухолевых синдромов, каждый из которых связан со своим геном или несколькими генами, и для каждого из которых характерно повышение риска «своих» разновидностей рака. Поэтому молекулярно-генетическое исследование на определение наследственной предрасположенности рекомендовано пациентам, соответствующим определенным критериям. Приведем несколько примеров:
Рак молочной железы
Гены: BRCA1, BRCA2, PALB2, ATM, CHEK2, TP53
Критерии:
- Возраст начала заболевания – менее 45 лет;
- Билатеральное (развитие опухолей двух молочных железах) или первично-множественное* (в данном случае, опухоль молочной железы и яичников) заболевание;
- Хотя бы один родственник первой степени родства с диагностированным раком молочной железы или раком яичников или как минимум два родственника второй степени родства с диагностированным раком молочной железы или раком яичников;
- Трижды негативный рецепторный статус опухоли.
! Соответствие как минимум одному критерию
* Первично-множественный рак – это независимое возникновение и развитие у одного пациента двух или более новообразований. При этом пораженными могут быть не только разные органы, но и парные (молочные железы, легкие и др.), а также возможно мультицентрическое поражение одного органа
Рак яичников
Гены: BRCA1, BRCA2, BRIP1
Критерии:
- Диагноз «серозная или эндометриоидная карцинома яичников» (вне зависимости от возраста и семейного анамнеза)
Рак предстательной железы
Гены: BRCA2, ATM
Критерии:
- Возраст начала заболевания – менее 55 лет;
- Хотя бы один родственник первой степени родства с диагностированным раком предстательной железы, раком молочной железы или раком яичников.
! Соответствие как минимум одному критерию
Рак желудка
Гены: CDH1, PALB2, BRCA1, BRCA2
- Возраст начала заболевания – до 40 лет;
- Наличие отягощенного семейного анамнеза в первой линии родства;
! Соответствие как минимум одному критерию
Рак поджелудочной железы
Гены: BRCA2, PALB2, CDKN2A, STK11, ATM, TP53, MSH2, MLH1, PRSS1
Критерии:
- Рак поджелудочной железы у родственника первой линии родства;
- Более двух случаев рака поджелудочной железы в семье;
- Семейная и личная история согласуется с а) наследственным раком молочной железы и яичников, б) синдромом Линча, в) синдромом Пейтца-Йегерса, г) синдромом множественных диспластичных невусов и меланомы.
Колоректальные опухоли
Существует 12 разновидностей наследственного рака толстой кишки. Самые частые – синдром Линча (рак толстой кишки или эндометрия развивается на фоне отсутствия выраженного полипоза), семейный аденоматозный полипоз (рак развивается на фоне сотен или тысяч полипов толстой кишки — полипоза), MUTYH-ассоциированный полипоз (рак развивается на фоне десятков, реже – сотен полипов, быстрее обычного превращающихся в злокачественные опухоли)
Синдром Линча
Гены: MLH1, MSH2, MSH6, PMS2, EPCAM
В настоящее время всем больным раком толстой кишки и тела матки (эндометрия) проводят одно из двух сопоставимых исследований:
- Генетический тест на изобилие в опухолевых клетках однотипных мутаций, так называемый феномен «микросателлитной нестабильности»;
- Иммуногистохимический тест на потерю опухолевыми клетками белков MLH1, MSH2, MSH6 или PMS2.
Наличие микросателлитной нестабильности и/или потеря белкового продукта генов MLH1, MSH2, MSH6 или PMS2 а) дает онкологу основание назначить иммунотерапию, б) может произойти у пациентов, страдающих синдромом Линча. Часто у таких лиц:
- реализация онкологического риска происходит до 50 лет;
- есть семейная история опухолей, относящихся к спектру синдрома Линча (рак тела матки, рак почечной лоханки, рак мочевого пузыря, рак мочеточника, рак тонкой кишки, рак желудка);
- первично-множественные опухоли различных отделов кишки и/или тела матки.
Семейный аденоматозный полипоз
Гены: APC, MUTYH
Критерии:
Наличие десятков, сотен или тысяч полипов толстой (и иногда тонкой) кишки (обычно выявляются с подросткового возраста).
- APC-негативный полипоз толстой кишки;
- Наличие в опухоли кишки определенной редкой соматической мутации в гене KRAS: c.34G>T (p.G12C)*.
Этот раковый синдром наследуется по рецессивному типу, то есть для развития болезни человек должен унаследовать дефектные гены от обоих родителей. У родителей при этом обычно наблюдается одна мутантная копия гена MUTYH, дающая крайне незначительное, но все же наблюдаемое повышение шанса заболеть опухолью кишки.
Меланома
Гены: CDKN2A, редко CDK4, BAP1, POT1 и TERT
Критерии:
- Первично-множественные меланомы и/или рак поджелудочной железы (2 у пациентов младше 40 лет, 3 у прочих);
- Хотя бы один родственник первой степени родства с меланомой и/или раком поджелудочной железы младше 40 лет;
- Два и более родственника первой степени родства с меланомой и/или раком поджелудочной железы
Рак щитовидной железы
Гены: RET
Критерии:
- Гистологический диагноз «медуллярная карцинома щитовидной железы»
- Часто заболевание сочетается с аденомами паращитовидных желез и опухолями надпочечников (феохромоцитомами), или с множественными невриномами ЖКТ.
Какие генетические тесты необходимо выполнить?
Нередко клиническая картина дает возможность выполнить исследование на один-два наиболее вероятных и значимых гена. Например, для пациентов с диагнозом рак молочной железы, рак яичников или рак предстательной железы рекомендовано выполнять анализ полной последовательности генов BRCA1 и BRCA2. Сейчас при соответствии клиническим критериям наследственных опухолей исследования последовательности генов BRCA1 и BRCA2 для пациентов с опухолями молочной железы и опухолями яичников может быть выполнено в рамках программы ОМС.
Мутации в генах BRCA1 и BRCA2 также могут быть причиной развития опухолей поджелудочной железы и желудка.
Другой пример: пациентам с аденоматозным полипозом толстой кишки рекомендуется выполнять исследование на мутации в гене APC. Если тест оказывается отрицательным, следует выполнить исследование на мутации в гене MUTYH (эти исследования в программу ОМС не входит, выполняются за счет средств пациента).
При подозрении на наследственный опухолевый синдром, ассоциированный с большим числом генов, или наличием подозрения на различные опухолевые синдромы выполняется исследование крови пациента методом секвенирования нового поколения (NGS). В лаборатории молекулярной онкологии НМИЦ онкологии им. Н. Н. Петрова анализируются сразу 70 генов, ассоциированных с опухолевыми синдромами, в том числе очень редкими.
Что делать, если генетическая мутация обнаружена?
В некоторых случаях обнаружение наследственной мутации дает возможность подобрать более эффективную терапию. Так, за счет механизмов генетических нарушений для BRCA-ассоциированных опухолей показана высокая чувствительность к препаратам платины, а также PARP-ингибиторам.
При обнаружении наследственной мутации рекомендуется генетическое обследование родственников – в этом случае проверяется уже наличие конкретной мутации. Вероятность передачи мутации от родителя ребенку – 50%.
Клинически здоровым родственникам с выявленной патогенной мутацией практически всегда можно предложить программу обследования или профилактических медицинских вмешательств, снижающих или устраняющих риск развития рака.
При обследовании родственников возможен «ступенчатый подход», сначала обследование проходят ближайшие родственники, если у кого-то обнаружена мутация, анализы уже сдают его родственники первой линии.
Обследование здоровых людей может быть выполнено по их желанию. Однако стоит учесть, что отсутствие наследственных мутаций не исключает возможности развития опухолей в течение жизни, так как чаще всего рак развивается спорадически (случайно) или в связи с наличием неизвестных нам пока наследственных факторов.
Как проводится генетическое исследование?
Наследственная мутация обнаруживается во всех клетках организма. Поэтому наиболее оптимальным образцом для исследования является венозная кровь. Для выполнения исследования достаточно 3-5 мл крови. ДНК для исследования получают из лимфоцитов крови.
Индивидуальный набор мутаций человека не меняется в течение его жизни, поэтому кровь для анализа можно сдавать вне зависимости от приемов пищи и лекарственных средств.
Разумеется, это значит, что достаточно однократного выполнения анализа, однако в некоторых ситуациях, когда наличие или отсутствие мутации критически значимо для планирования лечения, существует практика перепроверки результата, чтобы полностью исключить и без того очень низкую вероятность технической ошибки.
Авторская публикация:
Григорий Аркадьевич Янус, к.м.н., научный сотрудник лаборатории молекулярной онкологии
Авторская публикация:
Светлана Николаевна Алексахина, к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории молекулярной онкологии