Реферат. С июня 1996 г. в Республиканском клиническом онкологическом диспансере МЗ РТ проводятся широкомасштабные диагностические работы с применением современных иммуногисто(цито)химических и молекулярно-цитогенетических методов, основанных на выявлении в раковых клетках ряда генов и/или специфических белковых молекул. Общее число опухолей, исследованных нами с применением иммуногистохимического метода, планомерно увеличивалось со 150 в 1996 году до 6250 в 2015 году, при этом для каждого новообразования оценивалась экспрессия от 1 до 12 (как правило, 4-5) и более антигенов. С 2007 года проводятся генетические исследования потенциальных мишеней для терапии рака молочной железы, желудка и легкого. Для выявления амплификации онкогена HER2 в 2007-2011 гг. выполнено 894 анализа с применением хромогенной in situ гибридизации (CISH), в 2011-2016 гг. ― 1392 исследования с применением флуоресцентной in situ гибридизации (FISH).
Подобный рост высокотехнологичной диагностики требует четкой и слаженной работы сотрудников онкодиспансера, начиная от администрации и до лаборантской службы. Современная морфологическая верификация новообразований уже много лет позволяет обеспечивать высокое качество диагностики и лечения опухолевых больных в Республике Татарстан.
© С.В. Петров, Т.Р. Ахметов, Н.В. Балатенко, Ф.М. Мазитова, А.Г. Сабиров, М.В. Галеев, Д.О. Загвозкина, 2016
УДК 616-006-07(470.41)
С.В. Петров1,2, Т.Р. Ахметов 1,2, Н.В. Балатенко2, Ф.М. Мазитова2, А.Г. Сабиров2, М.В. Галеев2, Д.О. Загвозкина2
1ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет», г. Казань
2 ГАУЗ «Республиканский клинический онкологический диспансер МЗ РТ», г. Казань
Петров Семен Венедиктович ― профессор кафедры общей патологии (патологическая анатомия) ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет», заведующий лабораторией иммуногистохимической диагностики опухолей патологоанатомического отделения ГАУЗ «Республиканский клинический онкологический диспансер МЗ РТ»
420029, г. Казань, Сибирский тракт, д. 29, тел. (843) 519-27-60, e-mail: semyonp@mail.ru
Ключевые слова: патологическая анатомия, иммуногистохимическое исследование, молекулярно-генетические исследования, таргетная терапия, FISH, HER2, EML4-ALK.
Посвящается 70-летию онкологической службы Татарстана
Каждая опухоль, несмотря на общие механизмы существования, является уникальным событием, и развитие, рост новообразования определяется особенностями поврежденного генома соматической клетки конкретного человека, у которого возникло такое заболевание [1]. Определение в ткани опухоли маркеров этих нарушений дает нам дополнительную диагностическую информацию. Это данные о причинных факторах, биологическом поведении новообразования, о быстроте ее роста, способности к инвазии и метастазированию, чувствительности и/или устойчивости к лекарственному или лучевому лечению, а также о клеточном происхождении. Основные методы определения таких маркеров в ткани основаны на двух подходах: выявлении изменений на уровне гена (например, по амплификации гена, наличию мутаций в гене и т.д.) или на белковом уровне (по сверх-экспрессии белка, экспрессии мутантного белка и т.д.) [2, 6-8, 12]. Для этого в практической онкоморфологии разработаны и активно используются новые, точные и надежные международные стандартные подходы, которые применяется для определения стратегии и тактики лечения, индивидуального подбора лекарственных средств, контроля эффективности противораковой терапии, а также прогнозирования течения злокачественного процесса [3, 4, 6-8, 12].
Сейчас химиотерапия при определенном виде раковой опухоли назначается, как правило, по протоколам, разработанным после многолетних исследований противоопухолевых препаратов [6]. В то же время большое внимание онкологов всего мира привлекают новые терапевтические подходы, базирующиеся на достижениях молекулярной биологии [8]. Разработаны препараты так называемой «таргетной» (target-англ. мишень) или целенаправленной терапии, направленные на избирательное блокирование в опухолевых клетках различных белков-продуктов онкогенов, а также сигнальных путей раковой клетки.
В Республиканском клиническом онкологическом диспансере (РКОД) Министерства здравоохранения Татарстана в повседневном режиме для целей индивидуализации терапии (customized therapy) и для создания «молекулярного портрета» опухоли применяется иммуногистохимический анализ в опухолевых клетках целого ряда молекулярных мишеней. Это относится, прежде всего, к таргетной противоопухолевой терапии, направленной против рецепторов факторов роста, дифференцировочных антигенов и т.п. В лаборатории иммуногистохимии для этих целей анализируют также рецепторы стероидных гормонов, белки онкогенов и генов-супрессоров (р53, Rb, PTEN, Her2, c-kit), транслокации в генах ALK-EML4 и др.
Анализ результатов исследования 2078 раковых опухолей молочной железы (РМЖ) за 2015 год показал следующее. 1) Наиболее подвержена риску возникновения РМЖ возрастная группа женщин после 50 лет (76% от общего числа пациентов); 2) Наиболее часто статус онкогена HER2 является позитивным в возрасте старше 50 лет (это либо гиперэкспрессия белка, либо амплификация гена). Иммуногистохимический статус HER2 (+++) был у 257 пациентов и амплифицированный ген HER2 ― у 151; 3) Позитивный статус по эстрогеновым рецепторам был в 76% опухолей (1558 больных); а прогестерон-позитивный статус обнаружен у 67% (1398 пациенток). Мы смогли разделить опухоли по их молекулярному подтипу РМЖ на: 1) люминальный «А» ― 569 человек или 27,4%; 2) люминальный «В1» ― 280 человек или 13,5%; 3) люминальный «В2» ― 314 человек или 15,1%; 4) HER2 позитивный ― 184 человека или 8,9%; 5) тройной негативный ― 311 человек или 15%. Редкие случаи РМЖ отмечены у мужчин.
При анализе в 2014 г. аденокарцином желудка на HER2 показано, что HER2 -позитивный рак желудка выявлялся в 36 случаях (28,57%), а негативный рак желудка встречался в 90 случаях (71,43%).
С ноября 2014 года проводится FISH и ИГХ (с помощью нового антитела клона D5F3) для выявления транслокации генов EML4- ALK в аденокарциноме легкого, к июню 2016 года проведено 392 исследования. Что касается статуса аденокарцином легкого по мутантному гену ALK, то оказалось, что ALK-позитивный статус выявлялся нами в 10% случаев, а ALK-негативный ― в 90% наблюдений. ALK-позитивный статус чаще встречался у женщин (62%). У мужчин ALK-позитивный статус встречался в различной возрастной категории от 43 до 78 лет; при этом, так называемый «возрастной пик» был в 43 года. Случаи ALK-позитивного статуса у женщин встречались в возрастной категории от 34 до 69 лет; при этом «пик» ― в 49 лет.
Вторым разделом молекулярной онкологии, который нашел практическое применение в РКОД, является молекулярная морфологическая верификация опухолей любой локализации. Согласно современным стандартам, обязательным является ИГХ анализ лимфом, мягкотканых сарком, рака молочной железы, рака легкого, простаты, щитовидной железы и ряда других опухолей [5, 8, 13-16]. С июня 1996 г. в РКОД МЗ РТ проводятся широкомасштабные диагностические работы с применением современных иммуногисто(цито)химических и молекулярно-цитогенетических методов, основанных на выявлении в раковых клетках ряда генов и/или специфических белковых молекул [7, 9, 10, 12].
Рис. 1. Количество диагностических и прогностических исследований с применением иммуногистохимического метода в лаборатории иммуногистохимической диагностики опухолей Республиканского клинического онкологического диспансера Министерства здравоохранения Республики Татарстан в 1996-2015 гг.
Примечание: * ― над каждым из столбцов указано общее число исследований в соответствующем году
Рис. 2. Количество молекулярно-цитогенетических исследований рака молочной железы, желудка и легкого в лаборатории молекулярной диагностики опухолей Республиканского клинического онкологического диспансера Министерства здравоохранения Республики Татарстан: хромогенная (CISH) и флуоресцентная in situ гибридизация (FISH). В 2016 году данные приведены за период с 01.01.16 по 31.05.16.
Примечание: *FISH EML4-ALK ― выявление химерного гена в результате транслокации 2p21 and 2p23 со слиянием EML4 и ALK в немелкоклеточном раке легкого с применением флюоресцентной in situ гибридизации
Рис. 3. Структура диагностических ответов по результатам иммуногистохимического исследования в РКОД в 2015 году (всего 4172 случаев)
Примечание: *GIST ― гастроинтестинальная стромальная опухоль
Общее число опухолей, исследованных нами с применением ИГХ метода, планомерно увеличивалось со 150 в 1996 году до 6250 в 2015 году (рис. 1), при этом для каждого новообразования оценивалась экспрессия от 1 до 12 (как правило, 4-5) и более антигенов. С 2007 года проводятся генетические исследования потенциальных мишеней для терапии рака молочной железы, желудка и легкого. Для выявления амплификации онкогена HER2 в 2007-2011 гг. выполнено 894 анализа с применением хромогенной in situ гибридизации (CISH, рис. 2), в 2011-2016 гг. ― 1392 исследования с применением флуоресцентной in situ гибридизации (FISH).
За 20 лет практического применения иммуногистохимии в нашей лаборатории разработан и постоянно совершенствуется алгоритм диагностики опухолей. Для ИГХ анализа опухолей и их метастазов применяем широкий набор маркеров, которые можно разделить на: тканеспецифичные, цитоспецифичные, маркеры пролиферации (Ki-67), опухолеассоциированные антигены, онкофетальные антигены, гормоны, ферменты, а также белки клеточных онкогенов и генов-супрессоров (р53, PTEN, Rb, p16 и др.), вирусных онкогенов.
Мы рекомендуем для практической работы разделять диагностику анапластических опухолей на ряд этапов [7, 12]. На первом из них используем четыре антитела, которые помогают получить важную информацию о тканевом происхождении опухоли. Таким образом, мы определяем тканеспецифические иммуногистохимические признаки, специфичные для данной опухоли. Здесь мы используем моноклональные антитела к виментину, цитокератинам, белку S100, общему лейкоцитарному антигену (ОЛА). Подобный ИГХ анализ первичных низкодифференцированных опухолей, проведенный в нашей лаборатории, позволил во всех случаях установить тканевое происхождение опухолей (рис. 3).
Ключевым этапом диагностики является определение органной локализации анапластической опухоли с помощью уже органоспецифических маркеров.
При раке простаты выявляется белок гена ERG, специфический антиген простаты (PSA, щелочная фосфатаза, специфичная для простаты (PAP), AMACR (или рацемаза). В ходе анализа нашего материала за 2014 год оказалось, что диагноз ацинарной аденокарциномы был поставлен в 202 случаях (74,8%); диагноз узловой гиперплазии простаты ― 31 случай (11,5%); случаев с выявлением интраэпителиальной неоплазии предстательной железы (PIN) различной степени ― 10 (3,7%); в 27 случаях изменений не наблюдалось (10%). Среди раковых опухолей 98% случаев составляла ацинарная аденокарцинома. Чаще всего такая карцинома диагностировалась у мужчин в возрасте с 60 до 80 лет.
При раке щитовидной железы позитивными оказываются тиропероксидаза, тироглобулин, хромогранин, кальцитонин, TTF-1, в клетках печеночноклеточного рака ― альфа-фетопротеин и антиген, специфичный для гепатоцитов, рака яичника ― WT-1, ОС 125, хорионэпителиомы ― хорионический гонадотропин, ß-гликопротеин беременных. Клетки эндокринноклеточных раков легкого, щитовидной железы (медуллярный рак), островковой части поджелудочной железы, передней доли гипофиза, паращитовидной железы экспрессируют антиген CD56, синаптофизин, хромогранин, нейрон-специфическую энолазу (NSE), и соответствующие специфические пептидные гормоны.
Из всех изученных в 2014 году 346 случаев нейроэндокринных опухолей наиболее часто встречался нейроэндокринный рак легкого. Необходимо отметить, что мужчин было больше, чем у женщин (34,78 и 4,83% всех нейроэндокринных опухолей соответственно). У женщин наиболее часто встречались опухоли другого органа ― щитовидной железы, злокачественные и доброкачественные опухоли которой составили 15% всех случаев.
Последующая идентификация опухолей с фенотипом «цитокератины простого эпителия» (+), РЭА (+), таких как рак молочной железы, проводится с помощью набора антител к белку HER2, рецепторам эстрогенов/прогестерона, маммаглобину, антигену ВCА-225, антигену GCDFP-15 и другим молекулам.
Около 70% аденокарцином легкого и 90% мелкоклеточных раков легкого дают ядерную реакцию на тиреоидный фактор транскрипции (TTF-1). Уротелиальными маркерами являются антиген CD10, тромбомодулин, уроплакины. Пока не существует органоспецифических маркеров рака желудка, шейки матки, поджелудочной железы, билиарного тракта.
По результатам ИГХ анализа за 2015 год 98 опухолей головного мозга были в зависимости от принадлежности к определенному гистологическому подтипу разделены на 9 групп. Большую часть наблюдений составили глиобластомы (31% случаев; индекс Ki-67=21,1±10,1%). Вслед за ними идут диффузные астроцитомы (15% случаев; Ki-67=2,36±1,5%), менингиомы (13% случаев; Ki-67=6,15±4,3%), анапластические астроцитомы (9% случаев; Ki-67=9,44±1,8%), олигодендроглиомы (6% случаев; Ki-67=9,02±8,0%), эпендимомы (6% случаев; Ki-67=13±6,7%), медуллобластомы (4% случаев; Ki-67=30±10,8%), а также другие (редкие), в числе которых ― гемангиобластомы, примитивные нейроэктодермальные опухоли, нейробластомы и пинеалоцитомы. Доля недифференцированных опухолей головного мозга составила 4%.
В новообразованиях мягких тканей опухолевые клетки зачастую не сохраняют фенотип, присущий нормальному клеточному аналогу и иногда экспрессируют маркерные молекулы, не отражающие предполагаемое направление дифференцировки новообразования (например, мышечные маркеры в злокачественной фиброзной гистиоцитоме, цитокератины в неэпителиальных опухолях). Поэтому диагноз мягкотканной злокачественной опухоли всегда должен ставиться с осторожностью и основываться на: а) клинических данных (возраст, пол, локализация и характер роста новообразования, данных специальных радиологических метолов); б) специфических морфологических признаках; в) иммуногистохимическом фенотипе; г) если это возможно, на данных цитогенетики. По результатам наших исследований, проведенных в 2011-2015 гг., в 178 гастроинтестинальных стромальных опухолях экспрессия диагностических белков была такова: CD117 ― 94%, CD34 ― 84%, белок S100 ― 14%, десмин ― 4%, виментин ― 31%, калдесмон ― 2%, α-актин ― 20%, NSE ― 6%, pan-актин ― 11%, экспрессии ЭМА не отмечалось. Митотический индекс в 46% был <5 в 50 полях зрения; в 48% случаев равен 5-10 в 50 полях зрения; в 6% наблюдений >10 в 50 полях. В большинстве случаев (77%) экспрессия Ki-67 была низкой (от 0 до 5% клеток), в 17% наблюдений она была высокой (11-20% клеток) и в 6% случаев ― от 21 до 30% клеток.
Очень часто в дифференциальную диагностику анапластических опухолей включались лимфомы [3-5]. Иммуногистохимия играет определяющую роль в их классификации по критериям ВОЗ [6, 16]. Гендерное распределение 336 больных (за 2015 год) было следующим: 162 мужчины (48,2%) и 174 женщины (51,8%). Большинство пациентов неходжкинскими лимфомами были в возрасте старше 50 лет, в то время как средний возраст болеющих лимфомой Ходжкина составил 36 лет. Согласно классификации ВОЗ (2016 г.), все лимфомы разделили на две большие группы: ходжкинские (20,2%) и неходжкинские (79,8%). Неходжкинские лимфомы также подразделены на две группы ― В-, Т- и NK-клеточные. В-клеточные лимфомы соcтавили большинство ― 92,5% больных. Т-клеточные лимфомы встречаются реже и составили 7,5%. Неходжкинские В-клеточные лимфомы в свою очередь разделили на: хронический лимфолейкоз (ХЛЛ) ― 7,2%; лимфомы зоны мантии ― 2,4%; диффузную В-клеточную крупноклеточную лимфому (ДВККЛ) ― 57,2%; фолликулярную лимфому ― 4,8%; мукоза-ассоциированную лимфому (MALTому) ― 13,7%. Другие и неклассифицированные лимфомы составили 6,4 и 8,1% соответственно. Т-клеточные лимфомы были разделены на периферические (95% случаев) и кожные (5% наблюдений).
В качестве маркеров меланомы используют антитела к НМВ-45, Melan-A, тирозиназе, S100. Последний для меланомы менее специфичен и выявляется в клетках ряда других опухолей (липосарком, хондросарком, шванном, нейрофибром, а также в новообразованиях слюнных и молочных желез).
В связи с тем, что для иммуногистохимического исследования в настоящее время доступно множество антител, неудачный выбор из 150-200 реагентов может приводить к замедлению диагностического процесса. В конечном счете, полезную для диагностики информацию, обычно дает выявление 2-3 антигенов, причем, более ценной является позитивная, нежели негативная реакция. Выбор исследуемых антигенов определяется клиническими данными, полом, возрастом больных, морфологической характеристикой опухоли, результатами рентгенологического и биохимического исследований, а также данными о частоте различных новообразований данной локализации. Необходимо помнить, что аккуратно выполненное иммуногистохимическое исследование с последующим точным диагнозом в ряде случаев делает нецелесообразным проведение дополнительных дорогостоящих диагностических процедур (позитронно-эмиссионная томография, компьютерная и магнитно-резонансная томография, сцинтиграфия и пр.), помогает раньше начать лечение и существенно сократить число койко-дней.
В качестве иллюстрации применения вышеизложенного алгоритма иммуногистохимической диагностики можно привести структуру диагностических ответов в нашей лаборатории за 2015 год. В общей сложности в 2015 году проведен ИГХ анализ 6250 опухолей, из них 2078 ― определение прогностически значимых маркеров (в том числе мишеней для терапии) и 4172 исследования для верификации диагноза (рис. 3). При диагностических исследованиях иммуногистохимический метод применялся не только для верификации нозологической формы опухоли, но и ее варианта, что имеет ключевое значение при подборе терапии пациентам с лимфоидными новообразованиями, опухолями головного мозга и легкого.
Ограничения ИГХ технического плана связаны с дефектами выполнения многоэтапного процесса подготовки материала, приводящими к ложно-негативным, ослабленным реакциям, а также фоновому окрашиванию. Для подтверждения надлежащего исполнения иммуногистохимической окраски необходимо параллельно проводить контрольные исследования (внутренний или внешний контроль с эталонной реактивностью) [2, 5, 7, 8, 11, 12].
ИГХ не только позволяет определить чувствительность ряда опухолей к терапии, но и оценить степень их клинической агрессивности [6, 7, 8]. С этой целью исследуются следующие маркеры: белки онкогенов и генов-супрессоров (р53, pRb, bcl-2 и др.), белки, связанные с клеточным циклом (Ki-67, циклины, р16, топоизомераза-2а и др.), каспазы, молекулы адгезии (CD44, кадхерины и др.), инвазивности и метастазирования (металлопротеиназы и др), а также ангиогенеза (факторы роста сосудов, их рецепторы и др.). Иммуногистохимия для целей «таргетной» терапии должна использоваться только в хорошо оборудованных лабораториях, где персонал врачей и лаборантов использует последние общемировые критерии оценки.
За Республиканским клиническим онкологическим диспансером МЗ РТ заслуженно закреплен российский приоритет внедрения в практику этих высокотехнологичных методов верификации злокачественных новообразований человека, что проявилось приданием иммуногистохимической лаборатории статуса референсной (контрольно-консультативной) по Приволжскому федеральному округу.
Так, за два последних десятилетия в референсной лаборатории иммуногистохимической диагностики опухолей (ИДО) нашего диспансера выполнена ИГХ верификация новообразований у 32 тыс. пациентов [7].
При сопоставлении объема нашей диагностической работы с результатами, изложенными в публикациях ряда зарубежных авторов [11, 12], оказалось, что лаборатория иммуногистохимической диагностики опухолей РКОД МЗ РТ находится в ряду наиболее активно работающих отделений патологии крупных европейских и американских онкологических центров.
Республиканский клинический онкологический диспансер МЗ РТ осуществляет обучение специалистов патологоанатомов и онкологов со всей России. За период с 1997 по 2013 гг. проведено 8 всероссийских школ по имммуногистохимической диагностике опухолей, а также 5 тематических школ-семинаров. После обучения в казанской лаборатории ее учениками в России открыто 29 лабораторий иммуногистохимической диагностики опухолей.
В заключение надо отметить ежегодный рост в РКОД МЗ РТ числа иммуногистохимических и ряда молекулярно-цитогенетических исследований (гибридизации in situ с ее вариантами), что обусловлено требованиями современной онкологической клиники.
Подобный рост высокотехнологичной диагностики требует четкой и слаженной работы сотрудников онкодиспансера, начиная от администрации и до лаборантской службы. Современная морфологическая верификация новообразований уже много лет позволяет обеспечить высокое качество диагностики и лечения опухолевых больных в Республике Татарстан.
Литература
1. Давыдов М.И., Аксель Е.М. Статистика злокачественных новообразований в России и странах СНГ в 2012 г. ― М.: Издательская группа РОНЦ, 2014. ― 226 с.
2. Иммуногистохимические методы: Руководство / Ed. by G. Kumar et al.: DAKO / Пер. с англ. под ред. Г.А. Франка и П.Г. Малькова. ― М., 2011. ― 224 с.
3. Ковригина А.М., Пробатова Н.А. Лимфома Ходжкина и крупноклеточные лимфомы. ― М.: МИА, 2007. ― 214 с.
4. Криволапов Ю.А., Леенман Е.Е. Морфологическая диагностика лимфом. ― СПб: КОСТА, 2006. ― 208 с.
5. Биопсии костного мозга / Под ред. Ю.А. Криволапова ― М.: Практическая медицина, 2014. ― 528 с.
6. Росcийские клинические рекомендации по диагностике и лечению лимфопролиферативных заболеваний / Под руководством профессора И.В. Поддубной, профессора В.Г. Савченко. ― М.: Медиа Медика, 2013. ― 104 с.: ил.
7. Руководство по иммуногистохимической диагностике опухолей человека. 4-е изд., под ред. С.В. Петрова и Н.Т. Райхлина. ― Казань, 2012. ― 624 с.
8. Франк Г.А. Руководство по HER2 тестированию при раке желудка, пищеводно-желудочного перехода. ― М.: Боргес, 2012. ― 54 с.
9. Хасанов Р.Ш. 1-я всероссийская школа-семинар по иммуногистохимической диагностике опухолей // Казанский медицинский журнал. ― 1998. ― Т. 79, №4. ― С. 317-319.
10. Хасанов Р.Ш. 6-я Всероссийская школа-семинар по иммуногистохимической диагностике опухолей человека // Архив патологии. ― 2009. ― №4. ― С. 59-61.
11. Buesa R.J. Staffing benchmark for histology laboratory // Annals of Diagnostic Pathology. ― 2010. ― Vol. 14. ― P. 182-193.
12. Dabbs D.J. (Ed.) Diagnostic immunohistochemistry. ― Edinburgh: Churchill Livingstone. ― 3rd Ed. ― 673 p.
13. Fletcher C. D.M., Bridge J.A., Hogendoorn P., Mertens, F. WHO Classification of Tumours of Soft Tissue and Bone. Fourth Edition. ― Switzerland: WHO Press, IARC, 2013. ― 468 p.
14. Louis D.N., Perry A. Reifenberger G. et al. The 2016 World Health Organization Classification of Tumors of the Central Nervous System: a summary // Acta Neuropathol. ― 2016. ― 131. ― P. 803-820. DOI 10.1007/s00401-016-1545-1
15. Provenzano E., Bossuyt V., Viale G. Standardization of pathologic evaluation and reporting of postneoadjuvant specimens in clinical trials of breast cancer: recommendations from an international working group // Modern Pathology. ― 2015. ― P. 1-17.
16. Swerdlow S.H., Campo E., Pileri S.A. et al The 2016 revision of the World Health Organization classification of lymphoid neoplasms // Blood. ― 2016. ― Vol. 127, №20. ― P. 2375-2390.