Kras nras braf что это
KRAS, мутация KRAS, колоректальный рак, немелкоклеточный рак легкого, анти-EGFR антитела.
Синонимы английские
KRAS, KRAS mutation, colorectal cancer, non-small cell lung cancer, anti-EGFR antibodies.
Полимеразная цепная реакция.
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Образец ткани, образец ткани в парафиновом блоке.
Общая информация об исследовании
KRAS представляет собой протоонкоген из семейства белков RAS и кодирует G-белок, активно участвующий в регуляции и контроле клеточной пролиферации, дифференцировке и выживании. Белок Ras неактивен в нормальных непролиферирующих клетках, но вступает в работу при связывании с гуанозинтрифосфатом, что приводит к реактивации рецепторов факторов роста. Активированный комплекс Ras-ГТФ связывается и активирует ряд вторичных посредников передачи клеточного сигнала, такие как белки путей RAS/RAF/MEK/MAPK и PI3-K [PI3K/AKT/mTOR]. KRAS играет основную роль в контроле передачи сигнала от ряда основных рецепторов факторов роста, в том числе EGFR. Активирующие мутации в гене KRAS изменяют ГТФ-азную активность белка и блокируют возможность его деактивации, что ведет к гиперактивации ряда внутриклеточных путей передачи сигнала, контролирующих рост и пролиферацию клеток.
Примерно 40 % случаев колоректального рака характеризуется мутацией в гене KRAS. Около 90 % этих мутаций обнаруживается в кодонах 12 и 13 экзона 2 гена KRAS, а остальные мутации детектируются в кодонах 61 и 146 (примерно по 5 % на каждый кодон). Мутации KRAS приводят к EGFR-независимой конститутивной активации сигнального пути и служат предиктором отсутствия ответа на терапию моноклональными анти-EGFR-антителами, такими как цетуксимаб и панитумумаб.
Для чего используется исследование?
Когда назначается исследование?
Что означают результаты?
Мутаций в экзонах 2, 3, 4 гена KRAS не обнаружено.
Обнаружена патогенная мутация в гене KRAS, ассоциированная с резистентностью к анти-EGFR-терапии при колоректальном раке, а также с резистентностью к ингибиторам EGFR при немелкоклеточном раке легкого.
Для получения заключения по результату обследования необходимо проконсультироваться у врача-онколога.
Мутации генов семейства RAS
Сигнальный путь EGFR и мутации генов семейства RAS при колоректальном раке
Постоянная активация сигнального каскада рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) является одной из ведущих причин опухолевой трансформации и прогрессии.
Причинами подобной активации могут быть:
Для колоректального рака характерны 1 и 3 пути активации.
Блокада сигнального каскада EGFR с помощью моноклональных антител, связывающихся с рецептором, показала высокую клиническую эффективность при целом ряде опухолей, в том числе при колоректальном раке. Однако использование этих препаратов в неселектированной группе больных приводило к ответу на лечение лишь у 25% пациентов.
Первоначальный молекулярный анализ образцов пациентов, участвовавших в исследованиях OPUS и CRYSTAL, показал, что существенную роль в резистентности опухоли к терапии моноклональными антителами играют мутации гена KRAS, одного из участников внутриклеточной части сигнального каскада EGFR.
Однако дальнейшие исследования показали, что не меньшее значение в определении полноты противоопухолевого ответа играют и другие участники сигнального пути, начинающегося с рецептора EGFR: гены RAS-RAF-MEK-ERK-МАРК.
Сигнальный путь RAS
В RAS-зависимом сигнальном пути ключевую роль играют белки семейства RAS. Фиксированные на внутренней стороне клеточной мембраны, белки RAS являются первыми членами каскада киназ, которые приводят к активации сигнальных путей и транскрипции генов, регулирующих дифференцировку и пролиферацию клетки.
Роль белка RAS в сигнальном пути EGFR
Семейство генов RAS (Retrovirus Associated DNA Sequences) включает 3 гена: KRAS, HRAS, NRAS. Первые два гена получили название от своих гомологов, выделенных из линий вирусов мышиной саркомы Kirsten и Harvey, последний был идентифицирован в клеточной линии нейробластомы. Три гена кодируют четыре варианта протеинов – два типа KRAS, А и В (наиболее часто распространенный), и по одному типу HRAS и NRAS.4 Все они относятся к белкам, связывающим энергетическую молекулу ГТФ. RAS-белки могут существовать в двух формах: неактивной, GDP- и активной, GTP-связанной. Благодаря собственной GTP-азной активности, а также под действием факторов обмена (Sos и др.), белок RAS циклически переходит из GTP-связанной активной формы в GDP-связанную неактивную и обратно.
Нормальный RAS находится преимущественно в неактивной, GDP-связанной форме. Активация RAS регулируется рецепторной тирозинкиназой EGFR. После связывания рецепторной внеклеточной части тирозинкиназы с фактором роста и ее димеризации происходит взаимное фосфорилирование ее внутриклеточных доменов. Фосфорилирование создает активную конформацию киназы. Образование активного комплекса RAS-GTP происходит в присутствии активирующего GTP-азу белка GAP, в сотни раз ускоряющего гидролиз. После гидролитического превращения GTP в GDP RAS снова инактивируется. Сигнал прерывается. Чтобы воспринять новый сигнал, если он еще существует вне клетки, цикл реактивации должен быть повторен.
Таким образом, каскадная последовательность реакций сигнального пути RAS действует как включатель, определяющий регуляцию генной экспрессии, требующуюся для реализации деления или дифференцировки клетки.
Нарушение систем передачи сигнала и канцерогенез
RAS-белки часто упоминают как протоонкогенные продукты: их постоянная активация ведет к злокачественному перерождению клеток. Характерный механизм перерождения RAS – точечные мутации в соответствующих генах. Наиболее частыми онкогенными мутациями генов всего семейства RAS являются мутации в 12 и 61 кодонах.
Мутации в гене KRAS в опухолях толстой кишки встречаются в 30-60% случаев. Наиболее часто мутации KRAS определяются в экзоне 2, кодонах 12 и 13. Однако описаны мутации в экзоне 3, кодоне 61, и в экзоне 4, кодонах 117 и 146. Мутации в гене NRAS (в идентичных экзонах и кодонах) при КРР составляют до 5%. Мутации в гене HRAS при аденокарциноме толстой кишки не описаны.
Мутации генов семейства RAS при злокачественных опухолях
(по базе данных COSMIC)
| Орган | Тип опухоли | Мутации (%) | ||
|---|---|---|---|---|
| HRAS | KRAS | NRAS | ||
| Колоректальный рак | Аденокарцинома | 0 | 42 | 5 |
| Желчные пути | Аденокарцинома | 0 | 35 | 2 |
| Мочевой пузырь | Уротелиальная карцинома | 12 | 4 | 2 |
| Печень | Гепатоцеллюлярный рак | 0 | 4 | 4 |
| Легкое | Крупноклеточный рак | 4 | 21 | 4 |
| Аденокарцинома | 0 | 16 | 1 | |
| Поджелудочная железа | Протоковая аденокарцинома | 0 | 69 | 1 |
| Эндокринные опухоли | 0 | 1 | 75 | |
| Кожа | Меланома | 1 | 2 | 20 |
Точечные мутации онкогенов RAS при мКРР
Значение различных мутаций RAS
Как уже говорилось выше, при колоректальном раке почти 90% всех нарушений представляют собой точечные замены одного нуклеотида на другой во втором экзоне генов KRAS и NRAS, в последовательностях, кодирующих 12 и 13 аминокислоты. В норме в обеих позициях располагается глицин, единственная аминокислота, не имеющая боковой цепи. Любое изменение этой последовательности приводит к замене глицина на разветвленные аминокислоты, что ведет к нарушению пространственной конформации протеина. В результате этого блокируется способность специальных белков инактивировать комплекс RAS с ГТФ путем гидролиза энергетической молекулы. Сигнал начинает передаваться от активированного RAS к другим участникам каскада независимо от статуса EGFR.
Около 10% мутаций этой гена в колоректальных опухолях происходят в 3 и 4 экзонах, с одинаковой частотой в 61 и 146 кодонах и крайне редко – в 117 кодоне. Мутации, затрагивающие 61 кодон, нарушают водородные связи между RAS и белками-инактиваторами, приводя к тому же эффекту, что и при нарушениях в 12 и 13 кодонах гена. Мутации 146 кодона не сопровождаются существенными изменениями активности протеина.
Тем не менее, эти мутации оказывают свое негативное воздействие в результате накопления дефектного белка на фоне аллельного дисбаланса – увеличения копийности мутантного гена или перехода его в гомозиготное состояние, что весьма характерно для опухолей с мутациями генов семейства RAS.
Возрастающая роль сигнального пути RAS в индивидуализированной терапии мКРР
Самым известным биомаркером в таргетной анти-EGFR терапии пациентов c мКРР является статус мутаций кодонов 12 и 13 гена KRAS. Доказано, что активация KRAS за счет мутации сводит на нет эффект ингибирования EGFR моноклональными антителами. Таким образом, наличие мутантных аллелей гена KRAS является независимым предсказательным маркером эффективности терапии ингибиторами EGFR. Поэтому панитумумаб и цетуксимаб назначают только больным мКРР с диким типом гена KRAS.
Влияние дополнительных мутаций гена KRAS и новых мутаций гена NRAS, а также мутаций гена BRAF на эффективность таргетной терапии ингибиторами EGFR изучалось в исследованиях с панитумумабом и цетуксимабом пациентов мКРР:
Все исследования показали, что, несмотря на то, что индивидуализация терапии антителами по статусу генов семейства RAS предусматривает сужение круга пациентов (примерно 50/50 вместо 60/40 при отборе только лишь по статусу 2 экзона гена KRAS), пациенты с диким типом генов KRAS и NRAS в опухоли получат максимальную пользу от терапии антителами в комбинации со стандартной химиотерапией, по сравнению с пациентами без мутаций гена KRAS во 2 экзоне. Пока нет достаточных доказательств негативного влияния мутаций генов BRAF, PI3K, PTEN и других участников сигнального пути RAS-RAF-MEK-ERK-МАРК по результатам крупных проспективных рандомизированных исследований, однако не исключено, что появление таких исследований вновь существенно изменит наши представления о группе пациентов, для которых применение анти-EGFR антител окажется наиболее выгодным.
В связи с этим целью программы является максимально широкое внедрение генетического тестирования при колоректальном раке в ежедневную практику онкологов, как одного из важнейших условий проведения современной эффективной терапии у целевой группы пациентов.
Для того, чтобы отправить материал на диагностику, вы должны быть зарегистрированным пользователем. Если у вас уже есть логин и пароль, то повторная регистрация не требуется.
Если вы новый пользователь, пожалуйста, пройдите процедуру регистрации.
Определение мутации в генах KRAS и NRAS при раке толстой кишки
Биологические функции генов семейства RAS
Одно из ключевых свойств любой опухоли — это нарушение баланса между клеточным делением, т.е. размножением клеток, и клеточной гибелью. Для того, чтобы процесс деления осуществлялся в норме, необходимо поступление верного сигнала в клеточное ядро. Подобным сигналом являются специальные белки – факторы роста. Они прикрепляются к определённым рецепторам на поверхности клеточной оболочки и запускают внутри клетки ряд последовательных биохимических реакций. Результатом становится производство и накопление внутри клетки белков, которые необходимы для дальнейшего деления.
Гены семейства RAS (KRAS, NRAS и HRAS) – это один из важнейших звеньев сигнальной цепочки внутри клетки. Они передают сигналы к делению от рецепторов к ядру клетки. В норме эта цепочка сигналов (или, по-другому, сигнальный каскад) запускается «по команде» факторов роста. Например, фактором роста может выступать белок EGF (Epidermal Growth Factor ‒ перевод «эпидермальный фактор роста»). EGF и другие белки способны стимулировать рост и деление различных клеток. В случае мутации в каком-либо из генов – KRAS, NRAS или HRAS – происходит самопроизвольная активация передачи импульса к делению, то есть клетки начинают размножаться без команды от фактора роста. Процесс выходит из-под контроля, и опухоль начинает активно расти.
Необходимо отметить, что активирующие мутации не только в этих генах, но и в других звеньях сигнальной цепочки могут приводить к постоянной стимуляции клеточного деления. К таким событиям относятся, например, мутации в генах EGFR, BRAF и др. Упомянутые генетические повреждения в разной степени свойственны опухолям различных органов. Например, мутации в генах семейства RAS (KRAS, NRAS, HRAS) встречаются при раке поджелудочной железы, толстой кишки, лёгкого, кожи и т.д. Мутации EGFR характерны для немелкоклеточного рака легкого, а повреждения BRAF с наибольшей частотой обнаруживаются при меланоме.
В каких случаях нужно сделать тест на мутацию в генах KRAS и NRAS?
Тестирование опухоли на наличие мутаций в генах KRAS и NRAS выполняется пациентам с опухолями толстой кишки. Тест позволяет лечащему онкологу решить вопрос о возможности использования в терапии антител к определенному фактору роста и деления клеток ‒ EGFR. Данные препараты – панитумумуаб или цетуксимаб ‒ блокируют расположенные на мембране клеток рецепторы эпидермального фактора роста (EGFR) и препятствуют росту опухоли.
Если в «нижележащих» генах-участниках сигнальной цепи (KRAS, NRAS или BRAF) присутствует мутация, то использование цетуксимаба и панитумумаба становится неэффективным. То есть препараты не будут препятствовать росту опухолевых клеток, поскольку воздействуют не на те звенья сигнальной цепочки, они не смогут предотвратить подачу сигнала к клетке.
Более того, существуют сведения о том, что ошибочное назначение анти-EGFR терапии пациентам, у которых мутация в перечисленных генах не выявлена, может ускорять рост опухоли. Частота мутаций в гене KRAS при опухолях толстой кишки достигает 50%. Ещё около 10-20% приходится на мутации в генах NRAS и BRAF. Таким образом, при правильном обследовании лечение антителами к EGFR должно назначаться не более 30-40% пациентов с раком толстой кишки, в остальных случаях используются другие схемы терапии.
Что делать, если в опухоли толстой кишки обнаружена мутация в гене KRAS или NRAS?
Обнаружение мутации в гене KRAS или NRAS является абсолютным противопоказанием к использованию цетуксимаба или панитумумаба, т.к. присутствие этих мутаций полностью препятствует противоопухолевому действию данных препаратов. Как упоминалось выше, при ошибочном назначении антител к EGFR пациентам с мутациями в генах RAS может наблюдаться ускорение роста опухоли – именно поэтому полноценное исследование данных генов является обязательным условием для подбора правильной терапии. В случае наличия мутаций в генах KRAS и NRAS в клетках опухоли успешно используются другие разновидности лечения.
Как сдать анализ на мутации в гене KRAS, NRAS, EGFR, BRAF?
Чтобы провести молекулярно-генетическое тестирование, специалистам необходимы опухолевые клетки. Они могут быть получены либо при биопсии, либо в ходе хирургической операции по удалению новообразования. При этом, материал для исследования должен быть подготовлен определенным образом. В противном случае тестирование будет невозможно.
В ходе первичного обследования онкологическому пациенту практически всегда выполняют биопсию, на основании которой происходит патоморфологическое подтверждение диагноза. Для этого полученные клетки пациента проходят многоэтапную химическую обработку. В результате из них создаётся специальный парафиновый блок. С одной стороны, он необходим для получения качественного тонкого среза (толщиной 5 мкм) с целью патоморфологической диагностики. С другой стороны, в правильно подготовленном парафиновом блоке молекулы ДНК надёжно сохраняются на протяжении десятилетий.
Аналогичные манипуляции патологи проводят в отношении опухолевых тканей, удалённых во время операции. Правильное выполнение процедуры фиксации тканей позволяет использовать образцы опухолей для молекулярно-генетического исследования ДНК спустя месяцы и годы после заливки образца в парафин.
Идеальным набором для молекулярно-генетического исследования является следующий комплект: парафиновый блок c тканью опухоли и одно стекло, окрашенное специальными красителями (гематоксилином и эозином). Всё перечисленное хранится в патологоанатомических архивах медицинских учреждений, а окраска гематоксилином и эозином – основная окраска, используемая в современной патоморфологической диагностике. Если медицинское учреждение по какой-либо причине не может предоставить блоки, то для молекулярно-генетического тестирования достаточно 5-10 неокрашенных срезов ткани опухоли на непокрытых стёклах толщиной 3-5 мкм и одно стекло, окрашенное гематоксилином и эозином.
Требования к упаковке материала перед транспортировкой
В настоящее время многие молекулярно-диагностические исследования выполняются за счет средств территориальных фондов ОМС регионов России (как Санкт-Петербурга, так и остальных субъектов РФ).
Авторская публикация:
Иванцов Александр Олегович
доктор медицинских наук, старший научный сотрудник научной лаборатории морфологии опухолей ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России
Что вам необходимо сделать
Публикации по теме:
1. Более того, существуют сведения о том, что ошибочное назначение анти-EGFR терапии пациентам, у которых мутация в перечисленных генах не выявлена, может ускорять рост опухоли.
2. Как упоминалось выше, при ошибочном назначении антител к EGFR пациентам с мутациями в генах RAS может наблюдаться ускорение роста опухоли.
Что из этого верно? Наверное, второе?
«Неподдающийся» онкоген KRAS сдает позиции
Рис. 1. Схема действия соединения AMG510. В нормальных тканях (a) белок KRAS активируется в результате замещения связанного с ним ГДФ на ГТФ. Из-за этого меняется конформация белка, что позволяет ему связаться с белком Raf и активировать сигнальные пути, контролирующие рост, деление и дифференцировку клеток. Затем ГТФ разрушается, белковый комплекс распадается, KRAS опять связывается с ГДФ, переходя в неактивное состояние. Мутантный белок KRAS G12C не дает разрушиться молекуле ГТФ (b), поэтому комплекс с белком Raf остается перманентно активным, контроль над делением клеток теряется и они становятся раковыми. Молекула AMG 510 взаимодействует с KRAS G12C предотвращая его связывание с ГТФ, лишая этот белок канцерогенной активности. Рисунок из популярного синопсиса к обсуждаемой статье в Nature
Примерно 20% случаев заболевания разными формами рака ассоциированы с мутациями в гене KRAS — важным элементом контроля за клеточным делением. Одна из наиболее частых мутаций — замена глицинового остатка на цистеиновый в позиции 12 (KRAS G12C ) — встречается примерно в 10% случаев рака легких. Уже несколько лет активно ведутся поиски эффективного ингибитора белков с такой мутацией. Недавно американским ученым удалось получить производное акриламида с техническим названием AMG 510, которое показало впечатляющие результаты: в экспериментах оно активно подавляло рост опухолей и вызывало их деградацию у мышей, а в доклинических испытаниях — и у людей. Дальнейшие эксперименты на мышах показали, что действие AMG 510 усиливается в комбинации с химиотерапевтическими средствами и с моноклональными противоопухолевыми антителами. При этом вылеченные мыши длительное время сохраняли иммунитет к повторному введению раковых клеток.
Успехи медицины в борьбе с инфекционными и сердечно-сосудистыми заболеваниями в последнее время выводят рак в лидеры как причину смерти человека. В некоторых развитых странах он уже занял это малопочетное первое место. По мере прогресса научных исследований стало понятно, что рак, в отличие, например, от оспы, полностью искоренить невозможно — способность нормальной живой клетки превратиться в злокачественную раковую является ее неотъемлемым свойством. И, к сожалению, является верным циничный постулат «раком должен заболеть каждый, просто многие до него не доживают».
Чтобы клетки и формируемые ими органы и ткани нормально функционировали, должен быть соблюден определенный баланс. С одной стороны, клетки должны размножаться (пролиферировать), с другой стороны, этот процесс должен быть контролируемым. Если какие-то клетки организма выходят из-под контроля и начинают неограниченно делиться, то образуются раковые опухоли. Этот баланс поддерживается при помощи специальных генов (и кодируемых ими белков): ряд генов работают на предотвращение неконтролируемой пролиферации (к таким относится, например, хорошо известный антионкоген TP53; см.: Главный борец с опухолями ген ТР53 может превращаться в онкоген, «Элементы», 11.11.2015), в то время как продукты других генов (протоонкогенов) стимулируют рост клеток. Мутации могут подавлять функции антионкогенов или усиливать функции протоонкогенов, превращая те и другие в онкогены.
Один из основных протоонкогенов — ген KRAS. Его мутации сопутствуют развитию опухолей при многих формах рака. Белок KRAS контролирует довольно сложный сигнальный путь ERK (аббревиатура от extracellular signal-regulated kinases, см. также MAPK/ERK pathway), передающий сигналы от рецепторов на поверхности клетки в ядро. Основная задача этого сигнального пути, присутствующего во всех клетках млекопитающих, — передавать сигнал от разных внеклеточных агентов (например, гормонов или факторов роста) в ядро, чтобы простимулировать деление клетки. Передача сигнала происходит по цепочке белков посредством передачи фосфатной группы, служащей своеобразным «переключателем». В случае мутации в каком-то из генов, кодирующих белки сигнального пути, этот «переключатель» может заклинить в положении, в котором клетка получает сигнал делиться. Такая ситуация — важный этап развития многих онкологических заболеваний.
Функция белка KRAS включается путем замены связанного с ним гуанозиндифосфата (ГДФ) на гуанозинтрифосфат (ГТФ), после чего он приобретает способность связаться с белком c-Raf и осуществить тем самым свою функцию в каскаде реакций MAPK/ERK (рис. 1, а). Далее ГТФ превращается в ГДФ, комплекс KRAS с c-Raf распадается, и белок KRAS деактивируется. В онкогенном KRAS, превращения ГТФ в ГДФ не происходит, его комплекс с Raf сохраняется и продолжает работать (рис. 1, b), что ослабляет контроль над делением клеток и способствует их превращению в раковые. Поэтому естественно, что уже неоднократно были предприняты попытки создать лекарства, подавляющие избыточную активность этого «самого вредного» онкогена (см., например, J. M. Ostrem et al., 2013. K-Ras(G12C) inhibitors allosterically control GTP affinity and effector interactions, M. P. Patricelli et al., 2016. Selective Inhibition of Oncogenic KRAS Output with Small Molecules Targeting the Inactive State).
Далее авторы исследовали комбинированное воздействие AMG 510 с известными противораковыми лекарствами на культурах клеток и на лабораторных мышах. Совместное применение AMG 510 и ингибитора протеинкиназ МЕК (эти протеинкиназы связаны с сигнальными путями активации деления клеток, см. Mitogen-activated protein kinase kinase) действовало на опухоли мышей гораздо эффективнее, чем каждое из этих веществ по отдельности: через 30 дней после трансплантации опухолевых клеток у мышей, получавших комбинацию AMG 510+MEKi средний объем опухоли был примерно в 4 раза меньше. Аналогичный эффект давала и комбинация AMG 510 с другим противораковым цитостатическим препаратом карбоплатином.
Как уже говорилось, у мышей, лишенных способности продуцировать Т-клетки, введение AMG 510 не предотвращало рецидивы раковых опухолей. Поэтому ученые детально исследовали связь терапевтического эффекта AMG 510 с Т-клеточным иммунитетом, а конкретно — комбинированное воздействие на опухоли AMG 510 и моноклональных антител к белку PD-1 (Anti-PD-1). Белок PD-1 играет важную роль в отрицательной регуляции иммунной системы, предотвращая активацию Т-лимфоцитов, поэтому антитела к нему активно используются в клинике для лечения рака. В экспериментах на мышах с нормальным иммунитетом терапия с помощью только Anti-PD-1 существенно замедляла рост раковых опухолей, но их полное исчезновение наблюдалось лишь в одном на каждые десять случаев. А при комбинированной терапии AMG 510 и Anti-PD-1 полная регрессия опухолей и последующее выживание без опухолей наблюдались у девяти из десяти мышей несмотря на то, что лечение прекращали через 43 дня.
