Výskum: Skúmanie pupočníkovej krvi ako prevencie detskej leukémie

Publikované: jún 2022

Predstava, že by sa genetický skríning krvi novorodencov dal použiť na predpovedanie, ktoré deti sú ohrozené detskou leukémiou, znie takmer ako vedecká fantastika. V skutočnosti stojí na čele tohto projektu popredných odborníkov na výskum detskej rakoviny a v súčasnosti je financovaný päťročným grantom NIH pre projekt s názvom ReCord (NCT05014165).

Už viac ako sto rokov je známe, že ak jedno jednovaječné dvojča ochorie v detstve na rakovinu, často sa rovnaká rakovina objaví aj u druhého dvojčaťa. To viedlo k hypotéze, že rakovina v detstve je vyvolaná mutáciami, ktoré sa vyvinú v maternici. V roku 1998 profesor Sir Mel Greaves túto teóriu preukázal tým, že dokázal, že u sád jednovaječných dvojčiat, u ktorých sa u oboch objavila rakovina, sa objavili identické genetické mutácie. Za tento prínos medicíne bol vyznamenaný rytierským titulom. Od tej doby rad štúdií preukázal, že jednovaječné dvojčatá, u ktorých sa v detstve vyvinula rakovina, majú úplne rovnaké genetické anomálie, aj keď sa skutočný výskyt rakoviny môže líšiť o viac ako desať rokov veku. To ilustruje relatívnu úlohu prírody a výchovy: pôvodná mutácia v maternici vytvára predispozíciu k rakovine, ktorá sa nejako spustí po narodení.

Akútna leukémia je najčastejším nádorovým ochorením v detskom veku a zostáva jednou z hlavných príčin úmrtí u detí do 15 rokov. „Najvyšším cieľom preto zostáva prevencia,“ hovoria hlavní riešitelia štúdie ReCord. Sú nimi doktor Logan Spector, profesor na Minnesotskej univerzite a člen Children’s Oncology Group (COG), a doktor Adam de Smith, doktor genetiky a odborný asistent na Univerzite Južnej Kalifornie.

Hľadanie genetického pôvodu detskej leukémie sa často nazýva „spätné sledovanie leukémie od narodenia“. Teraz vieme, že približne 70 % prípadov akútnej detskej leukémie, a to ako ALL, tak AML, je spôsobených chromozomálnymi translokáciami, ktoré sú prítomné pri narodení. Bolo identifikovaných viac ako dve desiatky genetických mutácií, ktoré spôsobujú detskú leukémiu.

Do štúdie ReCord sú prijímaní detskí pacienti s leukémiou v liečebných centrách COG, ktorí majú uskladnenú pupočníkovú krv. Výskumníci chcú porovnať genetickú analýzu krvi pacienta v čase diagnózy leukémie s jeho pupočníkovou krvou od narodenia. Štúdia ReCord využíva na analýzu DNA jednotlivých buniek kvapkovú digitálnu PCR (ddPCR). Snaží sa zistiť, aká bunková línia bola pôvodcom leukémie a aké sekundárne mutácie a ďalšie zmeny sa vyskytli medzi preleukemickými bunkami v pupočníkovej krvi a plne rozvinutou leukémiou v krvi odobratej pri diagnóze. Ak sa do štúdie zapojí 250 detí s diagnózou leukémie, u ktorých bola uložená pupočníková krv, malo by mať približne 182 z týchto detí známu genetickú mutáciu. Takmer všetky deti, ktoré boli do štúdie zaradené, mali doteraz jednotky uložené v súkromných bankách pupočníkovej krvi. Akonáhle sa deti zapoja do štúdie ReCord, rodičia zrušia zmluvu o súkromnom skladovaní a ich jednotka pupočníkovej krvi sa presunie do študijného centra.

Skutočnosť, že máme k dispozícii zoznam mutácií, ktoré sú známymi vinníkmi väčšiny detských leukémií, vzbudzuje nádej, že časom bude možné u detí vykonať skríning, ktorý umožní predpovedať, kto je rakovinou ohrozený, a jeho rodina potom bude môcť podniknúť kroky, ktoré vzniku rakoviny zamedzia. Aby sa však táto nádej stala skutočnosťou, je potrebných niekoľko pokrokov v technológii aj aplikácii genetického testovania.

Jedným z problémov pri skríningu detí na prítomnosť mutácií leukémie je náročnosť odhalenia mutácie. Mutácie môžu byť vzácne a môžu sa vyskytovať iba v nepatrnom zlomku krvných buniek dieťaťa, ako príslovečná ihla v kope sena. To nie je problém, ak je k dispozícii vzorka pupočníkovej krvi na testovanie. U väčšiny detí však pupočníková krv po narodení uložená nie je. V Spojených štátoch sa takmer všetkým deťom odoberá krv pri narodení pre povinný novorodenecký zdravotný skríning. Počet vykonávaných skríningových testov sa v jednotlivých štátoch líši a krv je uchovávaná na papierových kartách vo forme zaschnutých krvných škvŕn. Tieto škvrny obsahujú maximálne 50 mikrolitrov krvi a vzorka môže byť znehodnotená po skladovaní v podmienkach, ktoré nie sú ideálne. Malá veľkosť univerzálnych krvných škvŕn je teda obmedzením možnosti použiť genetické testovanie ako zdravotný skríning pre celú verejnosť.

Ďalším problémom pri skríningu detí na leukemické mutácie je, že musíme najprv vykonať základné štúdie vo veľkých populáciách zdravých detí, aby sme zistili základnú frekvenciu týchto mutácií. Ak sa leukemická mutácia vyskytuje iba u detí, u ktorých sa leukémia vyvinie, potom možno túto mutáciu považovať za prediktívnu. Ak sa však mutácia vyskytuje medzi deťmi bežne a len zriedka vedie k rakovine, potom táto mutácia predstavuje iba predispozíciu a nie je predikciou. Tento poznatokje napriek tomu cenný, pretože deti s predisponujúcou mutáciou možno pozornejšie sledovať a zistiť, čo u niektorých z nich vyvolá rozvoj leukémie.

Dobrým príkladom potreby základných populačných hodnôt je mutácia t(12;21)/ETV6-RUNX1, ktorá je jednou z najčastejších príčin akútnej lymfoblastickej leukémie (ALL) u malých detí. Skoršie odhady prevalencie tejto mutácie sa líšili 5004-násobne. V roku 2018 potom presnejšia technológia nazvaná Genomic inverse PCR for exploration of ligated breakpoints (GIPFEL) spresnila prevalenciu t(12;21)/ETV6-RUNX1 na 5 % zdravých detí. To je obrovské číslo; je viac ako tisíckrát častejšia ako celkový výskyt ALL, ktorý je iba 42 prípadov na milión detí. Je zrejmé, že mutácia t(12;21)/ETV6-RUNX1 je iba predispozíciou k detskej leukémii, nie jej predikciou. Ostatné známe mutácie je ešte potrebné študovať rovnako podrobne, aby sa zistilo, či sú prediktívne.

Aby sme mohli detskej leukémii predchádzať, potrebujeme lepšie porozumieť tomu, čomu lekári hovoria „etiológia“ detskej rakoviny, teda tomu, ako sa genetická predispozícia spustí a prejde v aktívne ochorenie. Štúdia ReCord porovná genetickú analýzu pacientov so známymi rizikovými faktormi leukémie a ďalšími informáciami získanými z prieskumov medzi rodičmi v snahe preklenúť medzeru v poznatkoch, ktorá existuje medzi predispozíciou k leukémii a diagnózou leukémie. Akékoľvek budúce štúdie o pôvode detskej leukémie, napríklad nedávny návrh, že krvné bunky plodu sa vyvíjajú z dvoch línií kmeňových buniek namiesto jednej, budú musieť byť v súlade s dôkazmi zo štúdie ReCord.

Konečným cieľom riešiteľov štúdie ReCord je vyvinúť genetické testy, ktoré by bolo možné použiť ako skríning pre verejné zdravie. Aby bol tento cieľ splnený, musí byť test dostatočne presný, aby identifikoval rizikové deti bez generovania mnohých falošne pozitívnych výsledkov, a navyše dostatočne robustný, aby mohol byť použitý na sušených krvných škvrnách. Ak sa podarí splniť oba tieto ciele, bude to veľký pokrok pre detskú medicínu a verejné zdravie.

___

Zdroj: https://parentsguidecordblood.org/en/news/studying-cord-blood-prevent-childhood-leukemia