Динамика микросателлитной нестабильности и молекулярно-генетического профиля колоректального рака в ходе иммунотерапии

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-75-10154

НазваниеДинамика микросателлитной нестабильности и молекулярно-генетического профиля колоректального рака в ходе иммунотерапии

Руководитель Иванов Максим Вячеславович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Общество с ограниченной ответственностью "Онкодиагностика АТЛАС" , г Москва

Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-109 - Клиническая лабораторная диагностика и нанотехнологии в медицине

Ключевые слова цтДНК, микросателлитная нестабильность, MSI, NGS, биомаркер, иммунотерапия, колоректальный рак, молекулярное профилирование, STR, персонализированная медицина

Код ГРНТИ76.29.49

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Появление в 2017-2020 годах результатов клинических исследований CheckMate142 и KEYNOTE‐177, подтверждающих эффективность иммунотерапии метастатического колоректального рака с признаками микросателлитной нестабильности, сделало ингибиторы контрольных точек иммунного ответа препаратами выбора для пациентов, позволяя значительно улучшить продолжительность и качество жизни пациентов, у которых обнаруживается соответствующий биомаркер. Спустя 5 лет после первых результатов иммунотерапия была зарегистрирована для лечения MSI колоректального рака и входит во все международные и отечественные рекомендации по ведению пациентов, а определение MSI вошло в рутинную практику молекулярной онкодиагностики. Например, было выявлено, что до 30% пациентов резистентны к иммунотерапии - у них наблюдается быстрое (в течении 2-3 месяцев) прогрессирование после начала лечения - а у 30% пациентов наоборот, наблюдается пролонгированный ответ на терапию, длительностью более 40 месяцев. Также у многих пациентов наблюдается псведопрогрессия - когда несмотря на кратковременное увеличение объема опухоли впоследствии наблюдается улучшение состояния пациента. Механизмы и маркеры, определяющие ответ на иммунотерапию и развитие резистентности среди MSI новообразований не установлены. Единичные публикации, свидетельствующие об ассоциации мутаций BRAF (в первую очередь BRAF p.V600E) со сниженным временем выживаемости без прогрессирования после первичного ответа на терапию содержат недостаточное количество исследованных пациентов для уверенного свидетельства в пользу BRAF как предиктивного маркера развития резистентности. Гипотезой данного проекта является роль клональной гетерогенности и эволюции статуса микросателлитной нестабильности спорадических новообразований, ассоциированных с наличием драйверных мутаций (в первую очередь BRAF p.V600E) и проявляющих признаки MSI, в развитии резистентности к иммунотерапии. Задачей проекта является исследование динамики микросателлитной нестабильности при колоректальном раке в процессе иммунотерапии в зависимости от наличия других драйверных мутаций. Для решения поставленной задачи планируется разработка и валидация технологии неинвазивного детектирования микросателлитной нестабильности с помощью анализа циркулирующей опухолевой ДНК в плазме крови. С помощью разработанной технологи будет исследована микросателлитная нестабильность на момент назначения иммунотерапии - в FFPE образцах первичной опухоли и в циркулирующей опухолевой ДНК, и в ходе мониторинга ответа на этапах принятия решения о продлении терапии - в циркулирующей опухолевой ДНК.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Кавун А., Веселовский Е., Лебедева А., Белова Е., Кузнецова О., Якушина В., Григорьева Т., Милейко В., Федянин М., Иванов М. Microsatellite Instability: A Review of Molecular Epidemiology and Implications for Immune Checkpoint Inhibitor Therapy Cancers (Basel), Cancers (Basel). 2023 Apr; 15(8): 2288. (год публикации - 2023)
10.3390/cancers15082288

2. Якушина В, Кавун А, Веселовский Е, Григорьева Т, Белова Е, Лебедева А, Милейко В, Иванов М Microsatellite Instability Detection: The Current Standards, Limitations, and Misinterpretations JCO Precis Oncol, no. 7 (2023) e2300010 (год публикации - 2023)
10.1200/PO.23.00010

3. Кавун А, Веселовский Е, Лебедева А, Белова Е, Кузнецова О, Якушина В, Григорьева Т, Милейко В, Федянин М, Иванов М Microsatellite Instability: A Review of Molecular Epidemiology and Implications for Immune Checkpoint Inhibitor Therapy Cancers (Basel) (год публикации - 2023)
10.3390/cancers15082288

4. Егор Веселовский, Александра Лебедева, Олеся Кузнецова, Дарья Кравчук, Екатерина Белова, Анастасия Тараскина, Татьяна Григорьева, Александра Кавун, Виктория Юдина, Лайма Беляева, Владислав Никулин, Владислав Милейко, Алексей Трякин, Михаил Федянин, Максим Иванов Evaluation of blood MSI burden dynamics to trace immune checkpoint inhibitor therapy efficacy through the course of treatment scientific reports, 2024;14(1):23454 (год публикации - 2024)
10.1038/s41598-024-73952-1

5. Лебедева А., Тараскина А., Григорьева Т., Белова Е., Кузнецова О., Иванилова Д., Сергеева А., Кавун А., Веселовский Е., Никулин В., Алиярова С., Беляева Л., Трякин А., Федянин М., Милейко В., Иванов М. The Role of MSI Testing Methodology and Its Heterogeneity in Predicting Colorectal Cancer Immunotherapy Response international journal of molecular sciences, Int. J. Mol. Sci. 2025, 26(7), 3420 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26073420

6. Кравчук Д., Лебедева А., Кузнецова О., Кавун А., Тараскина А., Белова Е., Григорьева Т., Веселовский Е., Милейко В., Никулин В., Некрасова Л., Трякин А., Федянин М., Иванов М. Dynamics of blood microsatellite instability (bMSI) burden predicts outcome of a patient treated with immune checkpoint inhibitors: a case report of hyperprogressive disease frontiers in immunology, Volume 16 - 2025 (год публикации - 2025)

7. Иванов М., Лебедева А., Белова Е., Григорьева Т., Веселовский Е., Кавун А., Тараскина А., Кузнецова О., Никулин В., Беляева Л., Кравчук Д., Лисица Т., Баринов А., Поспехова Н., Алиярова С., Хоменко Е., Трякин А., Демидова И., Строганова А., Федянин М., Милейко В. Analytical and Clinical Validation of Solo-Test Driver: A Targeted Amplicon-Based NGS Test-System for FFPE and cfDNA Analysis in Clinical Oncology Setting journal of clinical laboratory analysis , Volume39, Issue6, e70008 (год публикации - 2025)
10.1002/jcla.70008

8. Лебедева А.А., Тараскина А.Н., Кавун А.И., Белова Е.В., Григорьева Т.В., Кузнецова О.А., Кравчук Д.А., Беляева Л.Д., Никулин В.Э., Хоменко Е.Д., Милейко В.А., Трякин А.А., Федянин М.Ю., Иванов М.В. Валидация тест-системы на основе высокопроизводительного секвенирования для детектирования микросателлитной нестабильности в образцах колоректального рака Успехи молекулярной онкологии, 2025;12(1):41–52 (год публикации - 2025)
10.17650/2313-805X-2025-12-1-41-52

9. Анна Бабаян, Евгений Ледин, Александра Лебедева, Олеся Кузнецова, Дарья Кравчук, Татьяна Григорьева, Екатерина Белова, Александра Кавун, Владислав Милейко, Алексей Трякин, Михайил Федянин, Максим Иванов Failure of immune checkpoint inhibitors for microsatellite instability-positive pancreatic adenocarcinoma with atypical pattern of short tandem repeat mutation Immunotherapy, 2024;16(13):853-858 (год публикации - 2024)
10.1080/1750743X.2024.2376516

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчетном периоде в рамках реализации проекта были выполнены работы по формированию биобанка образцов пациентов с MSI-положительным колоректальным раком (КРР), получавших иммунотерапию в рамках неоадьювантной терапии или в рамках лечения распространенного заболевания. Биобанк включил 453 образца от 72 пациентов, из которых 64 предоставили FFPE-образцы опухолей, а 36 участников проспективного исследования BLOOMSI прошли лонгитюдный мониторинг с повторными заборами плазмы крови. Морфологическая оценка подтвердила пригодность опухолевого материала для молекулярно-генетических исследований у 84% пациентов. Полнота биобанка достигла 88% от запланированного объема, что обеспечило надежную основу для последующих исследований. Секвенирование 95 образцов (4 опухолевых и 91 плазмы) проводилось с использованием валидированной на предыдущих этапах реализации проекта тест-системы. Для образцов плазмы с низкой концентрацией ДНК (<1 нг/мкл) оптимизирован протокол увеличения объема до 4 мл и числа ПЦР-циклов. Средний выход ДНК составил 8.2 нг/мл, при этом 58.3% фрагментов соответствовали оптимальному размеру (160–220 п.н.). Библиотеки подготовлены с мультиплексной ПЦР, охватывающей 34 гена и 39 микросателлитов, а секвенирование выполнено с покрытием 5000x для плазмы и 1000x для опухолей. Биоинформатический анализ выявил мутации в генах BRAF (40.7% в FFPE, 25.7% в плазме), KRAS (29.6% и 22.9%), TP53 (51.9% и 45.7%) с общей конкордантностью 58% между опухолью и плазмой. Клиническая база данных, сформированная для 67 пациентов (36 проспективных и 31 ретроспективных), содержит 3287 значений характеристик, включая демографические параметры, эффективность терапии и динамику контрольных обследований. Для проспективной когорты полнота данных достигла 86%, с медианой выживаемости без прогрессирования (PFS) 8.1 месяца. В подгруппе неоадъювантной терапии (n=24) частота патологического полного ответа (pCR) составила 75% при снижении аллельной частоты (VAF) BRAF ≥70% к 14-му дню, тогда как у пациентов с метастатическим заболеванием (n=12) медиана PFS увеличилась до 9.8 месяца при снижении VAF BRAF ≥50%. Молекулярно-эпидемиологический анализ выявил ключевые закономерности динамики генетических маркеров. Снижение VAF BRAF на 89% к 28-му дню терапии ассоциировалось с объективным ответом (ORR=52.8%), тогда как персистенция мутаций KRAS в плазме предшествовала прогрессии. Появление новых субклонов TP53 коррелировало с псевдопрогрессией, что подчеркивает их роль в дифференциации транзиторных изменений опухоли. Интеграция данных NGS и визуализации продемонстрировала сильную корреляцию между снижением клональности MSI <5% и уменьшением объема опухоли (r=0.71), при этом комбинация молекулярных маркеров (VAF BRAF + MSI) показала прогностическую ценность с AUC=0.89. При анализе подгруппы с дискордантными результатами детектирования MSI (n=9), эффективность терапии оказалась значительно ниже (ORR=11%, PFS=2.1 месяца). MSS-статус в плазме до начала лечения выявлен как независимый предиктор резистентности (HR=4.2), что подтверждает необходимость генетических методов верификации MSI. Сравнение методов диагностики продемонстрировало высокую конкордантность NGS и ПЦР (κ=0.97), позиционируя секвенирование как приоритетный инструмент мониторинга. Важным достижением стала разработка алгоритма раннего прогнозирования ответа на терапию. Снижение VAF BRAF ≥80% и клональности MSI <5% к 14-му дню позволило предсказать радиологический ответ с чувствительностью 92%. Кроме того, транзиторный рост клональности MSI на 5–8% и появление субклонов TP53 стали маркерами псевдопрогрессии. В подгруппе гиперпрогрессии рост клональности MSI ≥10% к 14-му дню предшествовал клиническому ухудшению, подчеркивая ценность молекулярно-генетического мониторинга. Полученные результаты имеют значительный практический потенциал. Разработанный подход к интеграции данных NGS плазмы и визуализации позволяет оптимизировать персонализированное лечение, своевременно корректируя схему терапии. Установленные предикторы ответа и резистентности формируют основу для создания клинических рекомендаций по применению иммунотерапии при MSI-КРР, включая критерии продолжения лечения при псевдопрогрессии. Дальнейшие исследования будут направлены на валидацию выявленных биомаркеров в независимых когортах и разработку комбинированных алгоритмов прогнозирования.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Разработанный проект обладает значительным потенциалом для практического применения в экономике и социальной сфере России, способствуя созданию новых высокотехнологичных производств и повышению эффективности системы здравоохранения. Внедрение разработанной тест-системы для определения микросателлитной нестабильности позволит сформировать новый сегмент отечественного производства медицинских диагностических продуктов, что соответствует стратегическим задачам импортозамещения в фармацевтической и медицинской промышленности. Создание производственной линии по выпуску диагностических панелей NGS на базе российских предприятий ("Синтол", "Генетико") не только заместит дорогостоящие импортные аналоги, но и создаст дополнительные рабочие места для высококвалифицированных специалистов в области молекулярной биологии и генетики. В социальной сфере применение результатов проекта приведет к существенному повышению качества онкологической помощи. Внедрение методики в клиническую практику позволит оптимизировать назначение дорогостоящей иммунотерапии, сократив неэффективные расходы системы здравоохранения. По предварительным оценкам, персонализированный подход к лечению на основе разработанной тест-системы может снизить затраты на терапию одного пациента на 15-20%, что при масштабировании на всю страну даст экономию бюджетных средств в размере нескольких миллиардов рублей ежегодно.