Спосіб лазерного скринінгу спадкового раку молочної залози

Реферат: UA 94215 U UA 94215 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, зокрема до онкології, а також фізичної оптики і може бути використана для обґрунтування відбору хворих на рак молочної залози (РМЗ) для проведення дороговартісних молекулярно-генетичних досліджень по генотипуванню. Ідентифікація генів спадкової схильності виникнення РМЗ (BRCA1 і BRCA2) стала підґрунтям для більш поглибленого дослідження ролі спадкового фактору у розвитку раку молочної залози. Для носіїв мутацій гену BRCA1/2 ризик розвитку раку молочної залози протягом життя збільшується у десятки разів на відміну від популяційної частоти (Thompson D., Easton D., 2004; Nelson H.D., 2005). Близько 2 % населення Європи схильні до розвитку РМЗ тільки за рахунок мутацій 185delAT і 5382insC у гені BRCA1 і 6174delT в гені BRCA2 (Sokolenko A.P. et al., 2006). В світі інтенсивно вивчається спектр мутацій в генах BRCA, який різниться між окремими популяціями. Знання спектру мутацій, характерного для країни або регіону, дозволяє за допомогою ДНК-діагностики виявляти групи ризику розвитку захворювання та визначати прогноз захворювання. Важливим для уточнення ролі мутацій у генах BRCA є порівняння їх частот у хворих на рак молочної залози в різних популяціях. Незважаючи на розробку нових методів і технологій скринінгу, проблема ранньої діагностики і профілактики спадкового раку молочної залози потребує подальших досліджень для уніфікації та зменшення вартості молекулярно-генетичної діагностики. Використання імунологічних, специфічних маркерів пухлин людини (імуноферментний аналіз сироватки крові) для діагностики захворювань молочної залози також має певні обмеження, а саме низька діагностична ефективність на ранніх стадіях захворювання (на 1-2 стадіях - 5-10 %), вимагає тривалого часу виконання, дуже висока вартість тестів, а також не відповідає завданням профілактичного скринінгу населення [Сафронникова Р.З. Профилактика и ранняя диагностика гинекологического рака // Матер. III съезда онкологов и радиологов СНГ. Часть 1 - Минск: ОДО "Тонпик", 2004. - С. 249-253.]. Також тривають пошуки інструментальних методів діагностики змін властивостей біологічних рідин, а саме плазми крові в процесі малігнізації органів, зокрема в напрямку безконтактних оптичних спектральних діагностичних методів, які можуть конкурувати з дороговартісними молекулярно-генетичними дослідженнями та використовуватись як попередні тестові скринінгові методи діагностики. Наш спосіб, що заявляється, дозволяє на першому етапі знайти серед усіх хворих на рак молочної залози тих осіб, яким подальші молекулярно-генетичні дослідження дозволять об'єктивно підтвердити діагноз спадкового раку (по генотипуванню на (BRCA І та II), що значно знизить вартість цих досліджень в популяції. Отримані нами попередні дані показують, що оптичний метод інфрачервоної спектроскопії плазми крові пацієнток, хворих на рак молочної залози, потребує подальших досліджень як тестовий скринінговий метод діагностики спадкового раку молочної залози як попередній відбір пацієнток для молекулярно-генетичних досліджень (BRCA І та II). Відомий ряд оптичних способів поляризаційної інтерферометр, які досліджують координатний розподіл станів поляризації і фаз лазерного випромінювання біологічними об'єктами. Спосіб-аналог, описаний в [Angelsky O.V. Polarizing-correlative processing of images of statistic objects in visualization and topology reconstruction of their phase heterogeneity / O.V. Angelsky, A.G. Ushenko, V.P. Pishak, D.N. Burkovets, S.B. Yermolenko, O.V. Pishak, Y.A. Ushenko // Proc. SPIE. - 1999. - Vol. 4016. - P. 419-424.], заснований на аналізі картини розподілу мінімумів і максимумів інтенсивності в лазерному зображенні гістологічних зрізів м'язової тканини. Недоліком способу є неможливість вимірювання азимутів поляризації у зображенні та визначення їх патологічного розподілу. Також аналогом способу, що заявляється, є спосіб визначення оптико-геометричної структури біологічних тканин шляхом оцінки розподілів фаз їх лазерних зображень [(O.V. Angelsky, A.G. Ushenko, Yu.A. Ushenko, YE.G. Ushenko, Yu.Ya. Tomka, V.P. Pishak Polarizationcorrelation mapping of biological tissue coherent images // J. Biomed. Opt. - 2005. - Vol. 10, No 6. - P. 064025.).]. У способі-аналозі за допомогою чвертьхвильової пластинки і поляризатора вимірюють координатний розподіл азимутів і еліптичностей поляризації у площині лазерного зображення, за яким визначають розподіл фаз відповідного зображення, за яким судять про оптико-геометричну структуру архітектонічної сітки сполучної м'язової біологічних тканин. Основним недоліком способу-аналогу є необхідність операції біопсії біологічних тканин людини, використання обмеженої кількості тканин різних типів, а також низька точність вимірювання величини фазових зсувів. Найближчий аналог корисної моделі є патент на корисну модель "Спосіб ранньої діагностики і диференціації стадії раку", № 43761 (Автори: Унгурян В.П., Ушенко О.Г. Бюл. № 16, 2009). 1 UA 94215 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Цей спосіб діагностики раку характеризується тим, що за поляризаційним інтерферометруванням плазми крові людини проводять оцінку патологічних змін, при цьому для оцінки патологічних змін проводять оцінку висококогерентного лінійно та циркулярно поляризованого випромінювання з довжиною хвилі 0,6328 мкм, в опромінюючому пучку, задають за допомогою лінійного поляризатора кути {αj} азимуту поляризації опорної хвилі відносно площини падіння 0°, 90°, вимірюють в кожній точці світлочутливої камери відповідні рівні інтенсивності за якими судять про розподіли фаз у зображенні плазми крові людини. Задача корисної моделі це вивчення специфічності та чутливості інфрачервоної спектроскопічної діагностики сироватки крові в діагностиці спадкового раку молочної залози. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб лазерного скринінгу спадкового раку молочної залози, що полягає в комплексному проведенні мамографії, морфологічному дослідженні матеріалів тонкоголкової біопсії, зборі клініко-генеалогічного анамнезу та опроміненні сироватки крові пацієнток поляризованим лазерним випромінюванням, згідно з корисною моделлю, визначають кількісні параметри ступеня поглинання плазми крові в області -1 1000-3500 см за допомогою ІЧ спектроскопії: відношення кожного попередньо піку до подальшого, М - найбільше отримане значення, m – найменше; D - різницю М і m, с- середнє -1 значення, R - відношення висоти піка з максимумом при 1165 см до висоти піка з максимумом -1 -1 при 1170 см , х - відношення висоти піка з максимумом при 1130 см до середнього значення -1 величини висот піків, S- відношення висоти піка з максимумом при 1100 см до середнього значення величини висот, значення яких D-1,50; М - 1,88; m-0,25; R-0,38; S-0,58; х - 0,6 відповідають спадковому раку молочної залози. Адже, можливості статистичних підходів до аналізу поляризаційних мап плазми крові людського організму є обмежені та недостатньо достовірні. Виходячи з цього, актуальним постає завдання пошуків інших неінвазивних оптичних методів діагностики оптико-анізотропних біологічних шарів (плазми крові), які у діагностичному сенсі можуть стати найбільш діагностично чутливими. Об'єктом дослідження при проведенні інфрачервоної спектрометрії (ІЧ-спектрометрії) була плазма крові хворих з верифікованим діагнозом рак молочної залози (100 хворих - 1 група), а також здорові (50 - контрольна група). Враховуючи те, що метод спектрополяриметрії є більш чутливим за лазернополяриметричне дослідження статистичних показників крові хворих на РМЗ та контрольної групи, ми розділили досліджуваних пацієнтів на 4 групи, а саме: - контрольна група - практично здорові, у яких не визначається генотипуванням мутації BRCAI, GSTPI, GSTTI та р53 - 1 група - хворі на рак молочної залози у яких не визначались мутації BRCAI, GSTPI, GSTTI та р53 - 2 група - родичі хворих та пацієнти контрольної групи у яких визначались мутації BRCAI, GSTPI, GSTTI та р53 - 3 група - хворі на рак молочної залози з мутаціями BRCAI, GSTPI, GSTTI та р53. Третя група хворих по всіх класифікаційних показниках відповідає спадковому раку молочної залози. Ідентифікація саме третьої групи пацієнтів при спектрофотометричних дослідженнях дає можливість говорити про спробу скринінгу спадкового раку молочної залози. В нашому експерименті спектр реєструвався автоматично, а використаний для вимірювань ІЧ-спектрофотометр "Specord 80/85 IR" забезпечував фотометричну точність ± 0,2 %. Контрольна програма вбудованого комп'ютера не допускає неправильних і несумісних параметрів, забезпечує лінійну кореляцію базисної лінії між 10 хвильовими числами. Перераховані фактори забезпечували об'єктивність і високу точність спектроскопічних аналізів. Сухий залишок вводили в вазелінове масло і отримували суспензію, яку потім піддавали ІЧ -1 спектроскопії з реєстрацією спектрів поглинання в області 1000-3500 см . При отриманні спектрограми визначали висоту піків смуг поглинання з максимумами при 1170, 1165, 1150, -1 1140, 1130, 1100, 1070, 1025 см і обчислювали середнє значення висоти всіх піків - С. Потім визначали відношення кожного попереднього піку до подальшого: 1170/1165, 1165/1150, 1150/1140, 1140/1130, 1130/1100, 1100/1070, 1070/1025. Інформативні показники позначали умовними символами (М, m, D, c, R, x, S). Показник М являє собою найбільше отримане значення, а показник м - найменше. Крім того було введено додатковий показник - D, який є різницею М і м. Середнє значення всіх значень позначено, як показник - с. Також обчислювали -1 величину R - відношення висоти піка з максимумом при 1165 см до висоті піка з максимумом -1 -1 при 1170 см , величину х - відношення висоти піка з максимумом при 1130 см до середнього значення величини висот піків (С) і величину S- відношення висоти піка з максимумом при 1100 -1 см до середнього значення величини висот (С). 2 UA 94215 U Для з'ясування значень спектроскопічних параметрів, визначили їх діапазон. Для цього вибрали числові значення кожного з показників (табл.). Таблиця Числові значення параметрів спектроскопії у хворих на РМЗ їх родичів та контрольної групи залежно від генотипування Значення Контрольна група 1 група 2 група 3 група 5 10 15 Показник спектрофотометрії m R S 0,30 0,43 0,70 0,88 0,10 0,4 0,25 0,38 М D 0,55 2,50 0,75 1,50 1,23 2,88 3,23 1,88 x 0,50 0,80 0,52 0,58 0,45 0,86 0,5 0,6 Як видно з таблиці, чітко показано достовірну різницю в спектрах пропускання випромінювання у 3-ї групи хворих на РМЗ. Ці дані візуально та математично точно різняться з іншими 3-ма групами. Таким чином, одержані результати (див. табл.) показали, що використання методу спектрофотометрії у діапазоні 1000-3000 нм дозволило встановити кількісні параметри ступеня поглинання плазми крові пацієнток третьої групи у різних діапазонах, що дозволить у майбутньому проводити експрес-аналіз стану пацієнта (процедура скринінгу) для подальшого молекулярно-генетичного типування на BRCA І та II. Нова сукупність дій, у способі скринінгу спадкового раку молочної залози призводить до розширення функціональних можливостей діагностики шляхом статистичного моніторингу зміни структури лазерних зображень інфрачервоної спектроскопічної діагностики сироватки крові. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб лазерного скринінгу спадкового раку молочної залози, що полягає в комплексному проведенні мамографії, морфологічному дослідженні матеріалів тонкоголкової біопсії, зборі клініко-генеалогічного анамнезу та опроміненні сироватки крові пацієнток поляризованим лазерним випромінюванням, який відрізняється тим, що визначають кількісні параметри -1 ступеня поглинання плазми крові в області 1000-3500 см за допомогою ІЧ спектроскопії: відношення кожного попередньо піку до подальшого, М - найбільше отримане значення, m найменше; D - різницю М і m, с - середнє значення, R - відношення висоти піка з максимумом -1 -1 при 1165 см до висоти піка з максимумом при 1170 см , х - відношення висоти піка з -1 максимумом при 1130 см до середнього значення величини висот піків, S - відношення висоти -1 піка з максимумом при 1100 см до середнього значення величини висот, значення яких D 1,50; М - 1,88; m - 0,25; R - 0,38; S - 0,58; х - 0,6 відповідають спадковому раку молочної залози. 30 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3