Разработка прогностической модели для оценки выживаемости пациентов с раком молочной железы, основанной на экспрессии генов, регулирующих процессы порообразования в иммуногенной гибели клеток.

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 24-75-00011

НазваниеРазработка прогностической модели для оценки выживаемости пациентов с раком молочной железы, основанной на экспрессии генов, регулирующих процессы порообразования в иммуногенной гибели клеток.

Руководитель Замараев Алексей Владимирович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №97 - Конкурс 2024 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-702 - Медицинская информатика

Ключевые слова Иммуногенная гибель клеток, Образование мембранных пор, РМЖ, прогностические модели, пироптоз, некроптоз

Код ГРНТИ34.03.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Рак молочной железы (РМЖ) - гетерогенное заболевание на долю которого приходится примерно 30% онкологических диагнозов у женщин в 2023 году. В настоящее время стратегии лечения РМЖ в основном состоят из хирургического вмешательства, химиотерапии, эндокринной терапии, иммунотерапии и лучевой терапии в зависимости от формы и стадии заболевания. Несмотря на постоянные достижения медицины, подходы к лечению и прогнозированию исходов у больных с РМЖ все еще нуждаются в улучшении. Исследования показывают, что избегание от иммунного надзора является важным механизмом, с помощью которого опухолевые клетки предотвращают Т-клеточно-опосредованный противоопухолевый ответ. На сегодняшний день различные иммунотерапевтические стратегии, включая ингибиторы иммунных контрольных точек и их комбинации с химиотерапией и таргетной терапией, активно изучаются и внедряются в практику для улучшения терапии пациентов с РМЖ. Ярким примером таких успешных комбинаций является индуктор иммуногенной гибели клеток (ИГК), наб-паклитаксел, плюс атезолизумаб, который в настоящее время используется для лечения тройного негативного РМЖ. Запуск ИГК в опухолях способствует образованию пор, высвобождению молекулярных паттернов, ассоциированных с повреждением (DAMPs) и цитокинов, что ведет к формированию иммуностимулирующего микроокружения опухоли. Важно отметить, что нарушение процесса образования пор или активация системы ремоделирования мембран, способствует выживанию опухолевых клеток, а также снижает эффективность связывания цитотоксических Т-клеток с клетками-мишенями. В связи с этим, крайне важным является анализ изменений экспрессии генов, связанных с образованием пор в процессе гибели клеток, механизмами репарации мембран, а также DAMPs, опосредующих иммунный ответ в процессе ИГК, в различных молекулярных подтипах РМЖ. В проекте будет проведена оценка как взаимосвязи изменений в экспрессии генов, связанных с эффекторной фазой ИГК, с клинико-патоморфологическими характеристиками, так и драйверными мутациями, общей мутационной нагрузкой опухоли и опухолевым иммунным микроокружением. В последнее время большое количество исследований направлено на создание прогностических моделей для оценки исхода (рецидива, смерти), основанных на профилях экспрессии генов, вовлеченных в определенный молекулярный путь. Однако, многие опубликованные модели, базируются либо на одном определенном типе гибели клеток (апоптоз, некроптоз, ферроптоз), либо сфокусированы на генах иммунной системы. В данном проекте будут рассмотрены гены, связанные с образованием мембранных пор в различных типах гибели клеток, механизмами репарации мембран, а также учтены DAMPs, опосредующие иммунный ответ. Для построения модели будут проведены одномерные и многомерные регрессионные анализы пропорциональных рисков Кокса. Полученная модель будет не только проверена на независимой выборке, но и будет проведено сравнение качества модели с новыми опубликованными иммунологически-ассоциированными прогностическими моделями. В дополнении к этому, будет проведена оценка корреляции между уровнем риска пациента, который получен на основании прогностической модели с инфильтрацией опухоли иммунными клетками, расчетной концентрацией полумаксимального ингибирования (IC50) препаратов, используемых в лечении РМЖ, и биомаркерами, используемыми для прогнозирования ответа на иммунотерапию. В дополнение к разработанной модели будет построена номограмма с учетом значимых независимых клинических характеристик (стадия, возраст, TNM классификация, молекулярный подтип РМЖ, тип лечения, и др.) для оценки 1-, 3- и 5-летней выживаемости пациентов. Таким образом, в ходе реализации проекта будут получены комплексные данные, которые позволят оценить возможность запуска ИГК в различных подтипах РМЖ, стратифицировать риски исхода для пациентов с учетом клинико-патоморфологических сведений и оценить взаимосвязь с микроокружением опухоли и возможным ответом на химио- и иммунотерапию.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчетном периоде была проведена работа по анализу молекулярных, клинических и иммунных аспектов инвазивного рака молочной железы (РМЖ) на основе данных международной базы TCGA-BRCA. На первом этапе осуществлен сбор и интеграция экспрессионных данных для более 60 000 транскриптов генов и 1098 пациентов, с последующим формированием исследуемой когорты из 919 женщин с наиболее полной клинико-геномной информацией. Особое внимание уделено характеристикам опухолей, включая подтипы РМЖ по классификации PAM50, степени злокачественности, стадированию TNM, статусу рецепторов (ER/PR/HER2), а также наличию мутаций в ключевых генах риска (BRCA1, BRCA2, TP53 и др.). Сформирован специализированный набор из 70 генов, ассоциированных с эффектами формирования пор в клеточных мембранах, механизмами репарации, и сигнальными путями DAMPs, играющими ключевую роль в иммунном ответе на гибель клеток. На их основе осуществлена кластеризация пациентов методом консенсусной кластеризации, позволившая выделить три отчетливо различающихся по биологическим признакам и молекулярным профилям кластера. Кластеры демонстрируют различия по возрасту, подтипам опухолей, частоте мутаций, статусам рецепторов, а также показателям хромосомной нестабильности и уровню гипоксии. Проведен подробный анализ клинико-молекулярных параметров внутри выделенных кластеров. Например, в кластере 1 преобладают агрессивные базальноподобные и HER2-положительные подтипы с характерной высокой частотой мутаций TP53, повышенной экспрессией газдермина B и признаками иммунной инфильтрации CD8+ Т-клеток и макрофагов М1. Кластеры 2 и 3, напротив, обогащены гормонозависимыми люминальными опухолями с преобладанием мутаций CDH1 и выраженной экспрессией DAMPs. Анализ инфильтрации опухолей иммунными клетками дополнительно выявил различие в составе и активности клеточного иммунного ответа, что важно для понимания механизмов противоопухолевого иммунитета. Для выявления связи между экспрессией генов и клиническим исходом проведен одномерный и многомерный регрессионный анализ Кокса. Выделен ряд генов, экспрессия которых достоверно ассоциирована с прогнозом. Модель с использованием LASSO-регуляризации позволила определить оптимальный набор из 29 прогностических генов. Прогностическая значимость модели подтверждена высокими AUC (до 0,85 на годовом горизонте), что указывает на успешную стратификацию пациентов на высоко- и низкорисковые группы. Сравнительный анализ показал, что у пациентов высокого риска чаще наблюдаются агрессивные молекулярные подтипы, более поздние стадии болезни, большая хромосомная нестабильность и выраженная гипоксия, а иммунное микроокружение характеризуется относительно низким уровнем инфильтрации активированных дендритных клеток, NK-клеток и M1-макрофагов. В группе низкого риска отмечена активация иммуногенных путей и экспрессия генов, провоцирующих воспалительный ответ и иммунную гибель опухолевых клеток. Геномный анализ выявил значимые различия и по патогенным мутациям: мутации TP53 преобладают при высоком риске, а CDH1 — при низком, что согласуется с известными молекулярными механизмами РМЖ. Проведен функциональный анализ (GO и KEGG), выявивший значимое обогащение иммунных и воспалительных сигнальных путей, цитокиновых сетей и путей взаимодействия опухоли с микросредой. Таким образом, за отчетный период разработана и апробирована модель стратификации прогноза при РМЖ, основанная на генах, вовлеченных в процесс иммуногенной клеточной гибели, а результаты подтвердили ключевую роль интеграции геномных и иммунологических данных для повышения точности и клинической релевантности прогноза.

Публикации

1. Мелино Г., Бишоф Дж., Чен В.Л., Цзя В., Джуль Х., Копеина Г.С., Мауриелло А., Новелли Ф., Скимека М., Ши Ю., Пироцци Б.М., Сика Г., Замараев А.В., Животовский Б. New hope for the world cancer day BIOLOGY DIRECT, 20(1):14 (год публикации - 2025)
10.1186/s13062-025-00608-z