RU2735982C2 - Method for prediction of radiosensitivity of malignant growths of upper respiratory tract - Google Patents

Method for prediction of radiosensitivity of malignant growths of upper respiratory tract Download PDF

Info

Publication number
RU2735982C2
RU2735982C2 RU2020118118A RU2020118118A RU2735982C2 RU 2735982 C2 RU2735982 C2 RU 2735982C2 RU 2020118118 A RU2020118118 A RU 2020118118A RU 2020118118 A RU2020118118 A RU 2020118118A RU 2735982 C2 RU2735982 C2 RU 2735982C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tumor
cells
radiosensitivity
patients
cancer
Prior art date
Application number
RU2020118118A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020118118A3 (en
RU2020118118A (en
Inventor
Ирина Александровна Замулаева
Елена Ивановна Селиванова
Вячеслав Георгиевич Андреев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение
Национальный медицинский исследовательский центр радиологии Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ НМИЦ радиологии Минздрава России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение, Национальный медицинский исследовательский центр радиологии Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ НМИЦ радиологии Минздрава России) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение
Priority to RU2020118118A priority Critical patent/RU2735982C2/en
Publication of RU2020118118A publication Critical patent/RU2020118118A/en
Publication of RU2020118118A3 publication Critical patent/RU2020118118A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2735982C2 publication Critical patent/RU2735982C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00Radiation therapy
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/574Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for cancer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/577Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor involving monoclonal antibodies binding reaction mechanisms characterised by the use of monoclonal antibodies; monoclonal antibodies per se are classified with their corresponding antigens

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention refers to medicine, particularly to oncology and radiology, and discloses a method for prediction of radiosensitivity of upper respiratory cancer. Method involves staining a suspension of biopsy cells using monoclonal antibodies to CD44, CD24, CD45 and DNA-binding dye Höchst33342, using flow cytometry, tumor stem cells with immunophenotype CD44+CD24-/loware detected, and their relative amount is determined among nucleated CD45-Höchst33342+cells, then comparing the relative amount of tumor stem cells before and after irradiation in dose of 10 Gy, then by the change of this indicator, the degree of regression of the new growth is predicted under the effect of ionizing radiation.EFFECT: proposed method provides more accurate assessment of indications for radiotherapy of patients suffering VAD cancer and can be used for prediction of individual radiosensitivity of upper respiratory malignancies at the initial stages of radiation and chemoradiation therapy.1 cl, 5 ex, 5 tbl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к онкологии и радиологии, и может быть использовано для прогнозирования индивидуальной радиочувствительности злокачественных новообразований (ЗНО) верхних дыхательных путей (ВДП) на начальных этапах лучевой и химиолучевой терапии.The invention relates to medicine, in particular to oncology and radiology, and can be used to predict the individual radiosensitivity of malignant neoplasms (MNO) of the upper respiratory tract (URT) at the initial stages of radiation and chemoradiation therapy.

В индустриально развитых странах около 70% онкологических больных получают лучевую терапию в виде основного, адъювантного, неоадъювантного и паллиативного лечения (Андреев В.Г. и др. Терапевтическая радиология . Руководство для врачей / Под редакцией А.Ф. Цыба, Ю.С. Мардынского. М.: Медкнига, 2010. 552 с.). Тенденция к возрастанию роли ионизирующих излучений в лечении злокачественных новообразований обусловлена высокой эффективностью и органосохраняющей направленностью его воздействия на пораженный орган, позволяющей добиться выздоровления на фоне хорошей социальной и семейной реабилитации (Терновой C.К. и др. Лучевая диагностика и терапия: Учебник для студентов медицинских вузов в 3-х томах. М.: Медицина, 2008). In industrially developed countries about 70% of cancer patients receive radiation therapy in the form of basic, adjuvant, neoadjuvant and palliative treatment (Andreev VG et al . Therapeutic radiology. A guide for doctors / Edited by AF Tsyba, Yu.S. Mardynsky.M .: Medkniga, 2010.552 p.). The tendency to an increasing role of ionizing radiation in the treatment of malignant neoplasms is due to the high efficiency and organ-preserving orientation of its effect on the affected organ, which makes it possible to achieve recovery against the background of good social and family rehabilitation (Ternovaya S.K. et al. Radiation diagnostics and therapy: Textbook for medical students universities in 3 volumes. M .: Medicine, 2008).

Вместе с тем известно, что радиочувствительность рака ВДП (как и других локализаций) сильно различается на индивидуальном уровне при одних и тех же клинико-морфологических показателях опухолевого процесса (анатомическая область, стадия, гистологический тип, степень дифференцировки опухолевых клеток). Этот факт делает неэффективным использование радиотерапии у части больных и определяет необходимость выявления таких пациентов ещё до начала или на первых этапах лечения с целью его оптимизации. At the same time, it is known that the radiosensitivity of URT cancer (as well as of other localizations) varies greatly at the individual level with the same clinical and morphological parameters of the tumor process (anatomical region, stage, histological type, degree of differentiation of tumor cells). This fact makes the use of radiotherapy ineffective in some patients and determines the need to identify such patients even before the start or at the first stages of treatment in order to optimize it.

Среди причин широкой индивидуальной вариабельности радиочувствительности ЗНО следует указать такие хорошо известные биологические факторы как различия в оксигенации опухолей и пролиферативной активности опухолевых клеток (Деденков А.Н. и др. Прогнозирование реакции опухолей на лучевую и лекарственную терапию// М.: Медицина, 1987, 159 с.; Diehn M. et al. Association of Reactive Oxygen Species Levels and Radioresistance in Cancer Stem Cells// Nature. 2009. V. 458. N7239. P. 780–783; Быченков О.А. и др. Способ определения радиочувствительности опухоли слизистых оболочек полости рта, RU2387472). В последние годы интенсивно исследуются молекулярно-биологические показатели (профиль генной экспрессии, различные мутации, наличие папиломовирусной инфекции), также влияющие на радиочувствительность опухолей (Rieckmann T. et al. HNSCC cell lines positive for HPV and p16 possess higher cellular radiosensitivity due to an impaired DSB repair capacity// Radiotherapy and Oncology. 2013. V.107, N2. P. 242-246; Beck T.N. et al. Head and neck squamous cell carcinoma: Ambiguous human papillomavirus status, elevated p16, and deleted retinoblastoma 1// Head Neck. 2017. V.39. N3:E34-E39; Foy J.P. et al. A 13-gene expression-based radioresistance score highlights the heterogeneity in the response to radiation therapy across HPV-negative HNSCC molecular subtypes// BMC Med. 2017. V. 15. N1:165). Among the reasons for the wide individual variability of cancer radiosensitivity, such well-known biological factors as differences in tumor oxygenation and proliferative activity of tumor cells should be indicated (Dedenkov A.N. et al. Predicting tumor response to radiation and drug therapy // M .: Medicine, 1987, 159 pp .; Diehn M. et al. Association of Reactive Oxygen Species Levels and Radioresistance in Cancer Stem Cells // Nature. 2009. V. 458. N7239. P. 780–783; Bychenkov O. A. et al. Method of determination radiosensitivity of tumors of the oral mucous membranes, RU2387472). In recent years, molecular biological indicators (gene expression profile, various mutations, the presence of papillomavirus infection), which also affect the radiosensitivity of tumors, have been intensively studied (Rieckmann T. et al. HNSCC cell lines positive for HPV and p16 possess higher cellular radiosensitivity due to an impaired DSB repair capacity // Radiotherapy and Oncology. 2013. V.107, N2. P. 242-246; Beck TN et al. Head and neck squamous cell carcinoma: Ambiguous human papillomavirus status, elevated p16, and deleted retinoblastoma 1 // Head Neck. 2017. V.39. N3: E34-E39; Foy JP et al. A 13-gene expression-based radioresistance score highlights the heterogeneity in the response to radiation therapy across HPV-negative HNSCC molecular subtypes // BMC Med. 2017 V. 15. N1: 165).

Известны биомаркеры и методы прогнозирования клинического исхода рака головы и шеи, включающего рак ВДП, на основе таких характеристик опухоли как профиль генной экспрессии (Pradhan S. et al. A chip and a method for head & neck cancer prognosis, WO/2019/220459), экспрессия ряда микроРНК (Ko Y-H. Biomarker microRNA for prediction of prognosis of head and neck cancer, WO/2017/073862), уровень экспрессии p16ink4a и ССND1 (Hayes D. et al. Method for head & neck cancer prognosis, WO/2013/192089), гиперметилирование промоторов ряда генов (Guerrero-Preston R. et al. Hypermethylation biomarkers associated with poor survival outcomes for head & neck squamous cell cancer, WO/2015/066170), мутации гена ТР53 (Lichtarge O. Biological action of missense genotype perturbations on phenotype, WO/2014/007863), белковая экспрессия цитокератина 17 (Shroyer K. et al. Keratin 17 as a biomarker for head & neck cancers, WO/2015/175858). Все указанные методы позволяют прогнозировать общую и (или) безрецидивную выживаемость больных, но в этих источниках нет сведений о возможности прогнозирования степени регрессии ЗНО, которая является непосредственным показателем радиочувствительности опухоли. Known biomarkers and methods for predicting the clinical outcome of head and neck cancer, including URT cancer, based on tumor characteristics such as gene expression profile (Pradhan S. et al. A chip and a method for head & neck cancer prognosis, WO / 2019/220459) , expression of a number of microRNAs (Ko YH. Biomarker microRNA for prediction of prognosis of head and neck cancer, WO / 2017/073862), expression level p16ink4aand CCND1 (Hayes D. et al. Method for head & neck cancer prognosis, WO / 2013/192089), hypermethylation of promoters of a number of genes (Guerrero-Preston R. et al. Hypermethylation biomarkers associated with poor survival outcomes for head & neck squamous cell cancer , WO / 2015/066170), mutations of the TP53 gene (Lichtarge O. Biological action of missense genotype perturbations on phenotype, WO / 2014/007863), protein expression of cytokeratin 17 (Shroyer K. et al. Keratin 17 as a biomarker for head & neck cancers, WO / 2015/175858). All of these methods make it possible to predict the overall and (or) disease-free survival of patients, but these sources do not provide information on the possibility of predicting the degree of cancer regression, which is a direct indicator of tumor radiosensitivity.

Известен способ оценки радиочувствительности рака верхних дыхательных путей (Замулаева И.А. и др. RU 2505817), основанный на определении частоты гемопоэтических стволовых клеток с иммунофенотипом CD34+CD45low в периферической крови больных до лечения. A known method for assessing the radiosensitivity of cancer of the upper respiratory tract (Zamulaeva I.A. and others RU 2505817), based on the determination of the frequency of hematopoietic stem cells with the immunophenotype CD34 + CD45 low in the peripheral blood of patients before treatment.

Однако все вышеупомянутые методы прогнозирования не учитывают наличие в ЗНО фракции опухолевых стволовых клеток (ОСК), которые резистентны к воздействию многих противоопухолевых агентов, включая ионизирующее излучение (Zhu P. et al. Cancer stem cells and tumorigenesis// Biophysics Reports. 2018. V 4. №4. P. 178-188; Lytle N.K. et al. Stem cells fate in cancer growth, progression and therapy resistance// Nature Reviews. 2018. V.18. P. 669-680; Battle E., Clevers H. Cancer stem cells revisited// Nature Medicine. 2017. V.23. N.8. P. 1124-1134; Матчук О.Н. и др. Чувствительность клеток SP линии меланомы B16 к действию редко- и плотноионизирующего излучения// Радиационная биология. Радиоэкология. 2012. Т.52. №3. С. 261-267; Матчук О.Н., Замулаева И.А. Количественные изменения популяции стволовых клеток рака шейки матки линии Hela под влиянием фракционированного γ-облучения in vitro// Радиация и риск. 2019. Т.28. №2. C.112-123). Принимая во внимание резистентность ОСК к противоопухолевой терапии, полагают, что именно ОСК обеспечивают репопуляцию опухолевых клеток в ходе лечения, и именно эти клетки, сохранившие жизнеспособность и пролиферативный потенциал в ходе лучевой и химиотерапии, могут являться причиной развития рецидивов и метастазов после окончания лечения. However, all of the above prediction methods do not take into account the presence of tumor stem cells (CSCs) in the cancer, which are resistant to the effects of many anticancer agents, including ionizing radiation (Zhu P. et al. Cancer stem cells and tumorigenesis // Biophysics Reports. 2018. V 4 No. 4. P. 178-188; Lytle NK et al. Stem cells fate in cancer growth, progression and therapy resistance // Nature Reviews. 2018. V.18. P. 669-680; Battle E., Clevers H. Cancer stem cells revisited // Nature Medicine. 2017. V.23.N.8.P. 1124-1134; Matchuk O.N. et al. Sensitivity of SP cells of the melanoma B16 line to the action of rare and densely ionizing radiation // Radiation Biology Radioecology 2012. Vol.52 No. 3. P. 261-267; Matchuk O.N., Zamulayeva I.A.Quantitative changes in the population of cervical cancer stem cells of the Hela line under the influence of fractionated γ-irradiation in vitro // Radiation and risk. 2019. V.28. No. 2. P.112-123). Taking into account the resistance of CSCs to antitumor therapy, it is believed that it is CSCs that provide repopulation of tumor cells during treatment, and it is these cells that retained their viability and proliferative potential during radiation and chemotherapy that can cause the development of relapses and metastases after the end of treatment.

Известны различные методы выявления ОСК, которые включают использование лектинов различного происхождения (Carre V., Lacroix A. Method for isolating and detecting cancer stem cells, WO/2018/224761), (Carre V, Lacroix A. Method for isolating and detecting cancer stem cells, WO/2019/171010), (Lacroix A. et al. Method for detecting cancer stem cells, WO/2017/093696), микро РНК (Renaud S. et al. MiRNA as biomarkers and regulators of cancer stem cells, WO/2017/207623), CD133-связывающих аптамеров РНК (Duan W. CD133 aptamers for detection of cancer stem cells, WO/2014/019024), флуоресцентных аналогов глюкозы (Satake N., Nitin N. Methods of selecting and isolating cancer stem cells, WO/2016/073737), маркеров CD 133, CD13, SSA, ST6 GALNAC 1, GCNT3, MGAT 5 (Miyoshi E et al. Method for isolating cancer stem cells, WO/2012/039430), SEMA3C, LOX, GPM6A, HGF/SF, ALDH1 (Dekel B. et al. Identification of cancer stem cell markers and use of same for diagnosis and treatment, WO/2015/198334), Lgr5 или Lgr6 (Clevers J. et al. A Method for identifying, expanding, and removing adult stem cells and cancer stem cells, WO/2009/022907), CD20, CD24, CD34, CD38, CD44, CD45, Cod105, CD133, CD166, EpCAM, ESA, SCA1, Pecam, Stro1 (Gupta P.et al. Methods for identification and use of agents targeting cancer stem cells, WO/2009/126310). В том числе для выявления стволовых клеток рака ВДП используют антитела к поверхностным маркерам СD44 и CD24, при этом детекцию иммунореактивности проводят с помощью методов иммуногистохимии или проточной цитометрии. Известно, что ОСК ВДП характеризуются:There are various methods for detecting CSCs, which include the use of lectins of various origins (Carre V., Lacroix A. Method for isolating and detecting cancer stem cells, WO / 2018/224761), (Carre V, Lacroix A. Method for isolating and detecting cancer stem cells, WO / 2019/171010), (Lacroix A. et al. Method for detecting cancer stem cells, WO / 2017/093696), microRNA (Renaud S. et al. MiRNA as biomarkers and regulators of cancer stem cells, WO / 2017/207623), CD133-binding RNA aptamers (Duan W. CD133 aptamers for detection of cancer stem cells, WO / 2014/019024), fluorescent glucose analogs (Satake N., Nitin N. Methods of selecting and isolating cancer stem cells , WO / 2016/073737), markers CD 133, CD13, SSA, ST6 GALNAC 1, GCNT3, MGAT 5 (Miyoshi E et al. Method for isolating cancer stem cells, WO / 2012/039430), SEMA3C, LOX, GPM6A, HGF / SF, ALDH1 (Dekel B. et al. Identification of cancer stem cell markers and use of same for diagnosis and treatment, WO / 2015/198334), Lgr5 il and Lgr6 (Clevers J. et al. A Method for identifying, expanding, and removing adult stem cells and cancer stem cells, WO / 2009/022907), CD20, CD24, CD34, CD38, CD44, CD45, Cod105, CD133, CD166, EpCAM, ESA, SCA1, Pecam, Stro1 (Gupta P. et al. Methods for identification and use of agents targeting cancer stem cells, WO / 2009/126310). Among other things, antibodies to surface markers CD44 and CD24 are used to detect URT cancer stem cells, and immunoreactivity is detected using immunohistochemistry or flow cytometry. It is known that USC VAR are characterized by:

- высокой экспрессией CD44 (CD44+) (Okamoto A. et al. Expansion and characterization of cancer stem-like cells in squamous cell carcinoma of the head and neck//Oral Oncol. 2009. V.45. N7. P.633-639; Prince M.E. et al. Identification of a subpopulation of cells with cancer stem cell properties in head and neck squamous cell carcinoma//Proc Natl Acad Sci USA. 2007. V.104. N3. P. 973-978; Kokko L.L. et al. Significance of site-specific prognosis of cancer stem cell marker CD44 in head and neck squamous-cell carcinoma//Oral Oncol. 2011. V.47. N6. P. 510-516; Chen J. et al. Significance of CD44 expression in head and neck cancer: a systemic review and meta-analysis// BMC Cancer. 2014. V.14: 15; Chai L. et al. CD44 expression is predictive of poor prognosis in pharyngolaryngeal cancer: systematic review and meta-analysis// Tohoku J Exp Med. 2014. V.232. N1. P. 9-19);- high expression of CD44 (CD44 + ) (Okamoto A. et al. Expansion and characterization of cancer stem-like cells in squamous cell carcinoma of the head and neck // Oral Oncol. 2009. V.45. N7. P.633- 639; Prince ME et al. Identification of a subpopulation of cells with cancer stem cell properties in head and neck squamous cell carcinoma // Proc Natl Acad Sci USA. 2007. V.104. N3. P. 973-978; Kokko LL et al. Significance of site-specific prognosis of cancer stem cell marker CD44 in head and neck squamous-cell carcinoma // Oral Oncol. 2011. V. 47. N6. P. 510-516; Chen J. et al. Significance of CD44 expression in head and neck cancer: a systemic review and meta-analysis // BMC Cancer. 2014.V.14: 15; Chai L. et al. CD44 expression is predictive of poor prognosis in pharyngolaryngeal cancer: systematic review and meta-analysis // Tohoku J Exp Med. 2014. V.232. N1. P. 9-19);

- отсутствием или низкой экспрессией CD24 (CD24-/low) (Chen C. et al. Evidence for epithelial-mesenchymal transition in cancer stem cells of head and neck squamous cell carcinoma//PLoS One. 2011. V. 6. N1:e16466; Chen Y.C. et al. Aldehyde dehydrogenase 1 is a putative marker for cancer stem cells in head and neck squamous cancer//Biochem Biophys Res Commun. 2009. V. 385. N3. P. 307-313; Facompre N. et al. Stem-like cells and therapy resistance in squamous cell carcinomas// Adv Pharmacol. 2012. V. 65. P.235-265; Han J. et al. Identification and characterization of cancer stem cells in human head and neck squamous cell carcinoma// BMC Cancer. 2014. V. 14:173; Modur V. et al. CD24 Expression May Play a Role as a Predictive Indicator and a Modulator of Cisplatin Treatment Response in Head and Neck Squamous Cellular Carcinoma//PLoS One. 2016. V. 11. N6: e0156651; Okamoto A. et al. Expansion and characterization of cancer stem-like cells in squamous cell carcinoma of the head and neck//Oral Oncol. 2009. V.45. N7. P.633-639; Albers A.A. Stem cells in squamous head and neck cancer// Crit Rev Oncol Hematol. 2012. V. 81. N3. P. 224-240). - Absence or low expression of CD24 (CD24 - / low ) (Chen C. et al. Evidence for epithelial-mesenchymal transition in cancer stem cells of head and neck squamous cell carcinoma // PLoS One. 2011. V. 6. N1: e16466 ; Chen YC et al. Aldehyde dehydrogenase 1 is a putative marker for cancer stem cells in head and neck squamous cancer // Biochem Biophys Res Commun. 2009. V. 385. N3. P. 307-313; Facompre N. et al. Stem-like cells and therapy resistance in squamous cell carcinomas // Adv Pharmacol. 2012. V. 65. P.235-265; Han J. et al. Identification and characterization of cancer stem cells in human head and neck squamous cell carcinoma / / BMC Cancer. 2014. V. 14: 173; Modur V. et al. CD24 Expression May Play a Role as a Predictive Indicator and a Modulator of Cisplatin Treatment Response in Head and Neck Squamous Cellular Carcinoma // PLoS One. 2016. V 11. N6: e0156651; Okamoto A. et al. Expansion and characterization of cancer stem-like cells in squamous cell carcinoma of the head and neck // Oral Oncol. 2009. V.45. N7. P.633-639; Albers AA Stem cells in squamous head and neck cancer // Crit Rev Oncol Hematol. 2012. V. 81. N3. P. 224-240).

Поэтому OСК ВДП могут быть выявлены по иммунофенотипу CD44+CD24-/low. Therefore, OSC URT can be detected by the CD44 + CD24 - / low immunophenotype.

Известны многочисленные данные об ассоциации высокого количества ОСК или высокой экспрессии маркеров, связанных с ОСК, до лечения с низкой выживаемостью больных раком ВДП, что является основой для создания методов прогнозирования агрессивности ЗНО и эффективности лечения таких больных (Chen J. et al. Significance of CD44 expression in head and neck cancer: a systemic review and meta-analysis// BMC Cancer. 2014. V.14:15; Kokko L.L. et al. Significance of site-specific prognosis of cancer stem cell marker CD44 in head and neck squamous-cell carcinoma//Oral Oncol. 2011. V.47. N6. P. 510-516; Chai L. et al. CD44 expression is predictive of poor prognosis in pharyngolaryngeal cancer: systematic review and meta-analysis//Tohoku J Exp Med. 2014. V.232. N1. P. 9-19; van der Heijden M. et al. Biological Determinants of Chemo-Radiotherapy Response in HPV-Negative Head and Neck Cancer: A Multicentric External Validation// Front Oncol. 2020. V.9:1470; Qian X. et al. Prognostic significance of ALDH1A1-positive cancer stem cells in patients with locally advanced, metastasized head and neck squamous cell carcinoma// J Cancer Res Clin Oncol. 2014. V. 140. N7. P.1151-1158; Szafarowski T. et al. Assessment of cancer stem cell marker expression in primary head and neck squamous cell carcinoma shows prognostic value for aldehyde dehydrogenase (ALDH1A1)//Eur J Pharmacol. 2020. V. 867:172837; Athanassiou-Papaefthymiou M. et al. Evaluation of CD44 variant expression in oral, head and neck squamous cell carcinomas using a triple approach and its clinical significance//Int J Immunopathol Pharmacol. 2014. V. 27. N3. P. 337-349; Linge A. et al. HPV status, cancer stem cell marker expression, hypoxia gene signatures and tumour volume identify good prognosis subgroups in patients with HNSCC after primary radiochemotherapy: A multicentre retrospective study of the German Cancer Consortium Radiation Oncology Group (DKTK-ROG)// Radiother Oncol. 2016. V.121. N3. P. 364-373). There are numerous data on the association of a high number of CSCs or high expression of markers associated with CSCs before treatment with low survival in patients with URT cancer, which is the basis for creating methods for predicting the aggressiveness of cancer and the effectiveness of treatment in such patients (Chen J. et al. Significance of CD44 expression in head and neck cancer: a systemic review and meta-analysis // BMC Cancer. 2014.V.14: 15; Kokko LL et al. Significance of site-specific prognosis of cancer stem cell marker CD44 in head and neck squamous- cell carcinoma // Oral Oncol. 2011. V.47. N6. P. 510-516; Chai L. et al. CD44 expression is predictive of poor prognosis in pharyngolaryngeal cancer: systematic review and meta-analysis // Tohoku J Exp Med 2014. V.232.N1.P. 9-19; van der Heijden M. et al. Biological Determinants of Chemo-Radiotherapy Response in HPV-Negative Head and Neck Cancer: A Multicentric External Validation // Front Oncol. 2020. V.9: 1470; Qian X. et al. Prognostic significance of AL DH1A1-positive cancer stem cells in patients with locally advanced, metastasized head and neck squamous cell carcinoma // J Cancer Res Clin Oncol. 2014. V. 140. N7. P.1151-1158; Szafarowski T. et al. Assessment of cancer stem cell marker expression in primary head and neck squamous cell carcinoma shows prognostic value for aldehyde dehydrogenase (ALDH1A1) // Eur J Pharmacol. 2020. V. 867: 172837; Athanassiou-Papaefthymiou M. et al. Evaluation of CD44 variant expression in oral, head and neck squamous cell carcinomas using a triple approach and its clinical significance // Int J Immunopathol Pharmacol. 2014. V. 27. N3. P. 337-349; Linge A. et al. HPV status, cancer stem cell marker expression, hypoxia gene signatures and tumor volume identify good prognosis subgroups in patients with HNSCC after primary radiochemotherapy: A multicenter retrospective study of the German Cancer Consortium Radiation Oncology Group (DKTK-ROG) // Radiother Oncol. 2016. V.121. N3. P. 364-373).

Однако, цитированные выше методы, основанные на количественной оценке ОСК в ЗНО ВДП до лечения, позволяют прогнозировать общую и (или) безрецидивную выживаемость больных, но не степень регрессии ЗНО, которая является непосредственным показателем радиочувствительности опухоли. Кроме того, эти методы не учитывают реакцию пула ОСК на лечебное воздействие.However, the methods cited above, based on the quantitative assessment of CSC in the URT malignant neoplasm before treatment, allow predicting the overall and (or) disease-free survival of patients, but not the degree of malignant neoplasm regression, which is a direct indicator of tumor radiosensitivity. In addition, these methods do not take into account the response of the CSC pool to the therapeutic effect.

Прототипом предлагаемого технического решения является способ прогнозирования результатов радиохимиотерапии местнораспространенного рака головы и шеи, включая рак гортани, гортаноглотки, носоглотки, ротоглотки, околоушной железы, по экспрессии маркера CD44 до лечения (Koukourakis M.I. et al. Cancer stem cell phenotype relates to radio-chemotherapy outcome in locally advanced squamous cell head–neck cancer// British Journal of Cancer. 2012. V. 106. P. 846-853). Группу исследования составляли больные с неоперабельными опухолями или с рецидивами заболевания, которым проводили платиносодержащую химиотерапию и радиотерапию в режиме гипофракционирования дозы (2,7 Гр х 20-22 фракции в течение 4-5 недель) с ежедневным введением цитопротекторного средства Амифостин. В биопсином материале 74 больных до лечения оценивали экспрессию ряда мембранных и цитоплазматических маркеров стволового состояния клеток (СD44, CD24, ALDH1, Oct4 и др.) с помощью метода иммуногистохимии. Через 2-4 месяца после завершения радиохимиотерапии оценивали ответ опухоли (первичного очага и лимфатических узлов) на лечение, разделяя больных на 2 группы с полным или неполным ответом по данным компьютерной томографии. Высокая доля CD44+ клеток до лечения и стадия N+ были статистически значимо ассоциированы с неполным ответом (р=0,04), причем оба параметра имели независимое прогностическое значение. Кроме того, экспрессия CD44 и ряд других биологических и клинико-морфологических параметров имели прогностическое значение в отношении безрецидивной выживаемости. Экспрессия СD24 не имела прогностического значения ни в отношении ближайших, ни в отношении отдаленных результатов лечения. The prototype of the proposed technical solution is a method for predicting the results of radiochemotherapy for locally advanced head and neck cancer, including cancer of the larynx, laryngopharynx, nasopharynx, oropharynx, parotid gland, according to the expression of the CD44 marker before treatment (Koukourakis MI et al. Cancer stem cell phenotype relates to radio-chemotherapy outcome in locally advanced squamous cell head-neck cancer // British Journal of Cancer 2012 V. 106. P. 846-853). The study group consisted of patients with inoperable tumors or with relapses of the disease who underwent platinum-containing chemotherapy and radiotherapy in the dose hypofractionation mode (2.7 Gy x 20-22 fractions for 4-5 weeks) with daily administration of the cytoprotective agent Amifostin. In biopsy material of 74 patients before treatment, the expression of a number of membrane and cytoplasmic markers of the stem state of cells (CD44, CD24, ALDH1, Oct4, etc.) was assessed using the method of immunohistochemistry. 2-4 months after the completion of radiochemotherapy, the response of the tumor (primary focus and lymph nodes) to treatment was assessed, dividing patients into 2 groups with complete or incomplete response according to computed tomography data. A high proportion of CD44 + cells before treatment and stage N + were statistically significantly associated with incomplete response (p = 0.04), with both parameters having independent prognostic significance. In addition, the expression of CD44 and a number of other biological and clinical-morphological parameters were predictive of relapse-free survival. Expression of CD24 had no prognostic value either for the immediate or long-term results of treatment.

Однако в работе не проводилось одновременного определения экспрессии CD44 и CD24 на одних и тех же клетках, поэтому прогностическое значение количества клеток с иммунофенотипом CD44+CD24-/low до лечения не изучалось, как не изучалось и прогностическое значение ответа этих клеток в ходе лечения. В работе также не приводится сведений о чувствительности и специфичности методов прогнозирования ответа опухоли на лечение или безрецидивной выживаемости ни по одному из изученных показателей, в том числе по экспрессии CD44. Важно, что все оценки прогностического значения CD44+ клеток относятся к гипофракционированному облучению неоперабельных или рецидивных опухолей. Прогностическое значение этих клеток при использовании стандартных режимов фракционирования дозы (по 2,0Гр на фракцию) для лечения первичных операбельных опухолей не выяснялось.However, the work did not simultaneously determine the expression of CD44 and CD24 on the same cells; therefore, the prognostic value of the number of cells with the CD44 + CD24 - / low immunophenotype before treatment has not been studied, and the prognostic value of the response of these cells during treatment has not been studied either. The work also does not provide information on the sensitivity and specificity of methods for predicting tumor response to treatment or disease-free survival for any of the studied parameters, including CD44 expression. It is important that all estimates of the prognostic value of CD44 + cells refer to hypofractionated irradiation of inoperable or recurrent tumors. The prognostic value of these cells using standard dose fractionation regimes (2.0 Gy per fraction) for the treatment of primary operable tumors has not been clarified.

Техническим результатом заявленного изобретения является прогнозирование радиочувствительности ЗНО ВДП на основе радиационного ответа популяции ОСК после первых сеансов лучевой терапии и формировании группы больных с неблагоприятным прогнозом результатов лечения по критерию низкой степени регрессии опухоли. The technical result of the claimed invention is to predict the radiosensitivity of the URT malignant neoplasm on the basis of the radiation response of the CSC population after the first sessions of radiation therapy and the formation of a group of patients with an unfavorable prognosis of treatment results by the criterion of a low degree of tumor regression.

Указанный технический результат достигается тем, что также как и в известном способе получают биопсийные образцы опухолевой ткани до лечения и оценку экспрессии CD44 и CD24 с использованием моноклональных антител.This technical result is achieved in that, as in the known method, biopsy samples of tumor tissue are obtained before treatment and the expression of CD44 and CD24 is assessed using monoclonal antibodies.

Особенностью заявляемого способа является то, что относительное количество опухолевых стволовых клеток определяют после облучения в суммарной очаговой дозе 10Гр и сравнивают с таковым до лечения, затем по изменению этого показателя прогнозируют степень регрессии новообразования под действием ионизирующего излучения, и если: A feature of the proposed method is that the relative number of tumor stem cells is determined after irradiation in a total focal dose of 10 Gy and compared with that before treatment, then the change in this indicator predicts the degree of regression of the neoplasm under the influence of ionizing radiation, and if:

- относительное количество опухолевых стволовых клеток увеличивается более чем на 1% по сравнению с их исходным количеством до лечения, то прогнозируют низкую радиочувствительность опухоли; - the relative number of tumor stem cells increases by more than 1% compared to their initial number before treatment, then a low tumor radiosensitivity is predicted;

- относительное количество опухолевых стволовых клеток увеличивается не более чем на 1% включительно, сохраняется на одинаковом уровне или уменьшается по сравнению с исходным количеством этих клеток до лечения, то прогнозируют высокую радиочувствительность опухоли.- the relative number of tumor stem cells increases by no more than 1% inclusive, remains at the same level or decreases compared to the initial number of these cells before treatment, then a high tumor radiosensitivity is predicted.

Сущность изобретения заключается в том, что у больного раком ВДП берут биопсийный материал опухолевой ткани до лечения и после первых пяти сеансов лучевой терапии в режиме стандартного фракционирования дозы, т.е. после облучения в суммарной очаговой дозе (СОД) 10 Гр, определяют относительное количество CD44+CD24-/low ОСК и оценивают его изменение, по которому прогнозируют характер реакции ЗНО на лучевую или химиолучевую терапию. Так, если в биопсийном материале больного после облучения в СОД 10Гр наблюдается сильное увеличение относительного количества ОСК (выше 1,0 %) по сравнению с исходным уровнем до лечения, то прогнозируют низкую радиочувствительность опухоли (т.е. низкую степень её регрессии - менее 50% - по завершении первого этапа лучевой терапии в СОД 45-50 Гр). Если наблюдается уменьшение, сохранение на исходном уровне или слабое увеличение (до 1% включительно) относительного количества ОСК, то прогнозируют высокую радиочувствительность опухоли (т.е. высокую степень её регрессии - 50% и более).The essence of the invention lies in the fact that a biopsy material of tumor tissue is taken from a patient with URT cancer before treatment and after the first five sessions of radiation therapy in a standard dose fractionation mode, i.e. after irradiation in a total focal dose (SOD) of 10 Gy, the relative amount of CD44 + CD24 - / low CSC is determined and its change is estimated, according to which the nature of the cancer reaction to radiation or chemoradiation therapy is predicted. So, if in the patient's biopsy material after irradiation in SOD 10 Gy there is a strong increase in the relative amount of CSCs (above 1.0%) compared to the initial level before treatment, then a low radiosensitivity of the tumor is predicted (i.e., a low degree of its regression - less than 50 % - at the end of the first stage of radiation therapy in TDS 45-50 Gy). If there is a decrease, preservation at the initial level or a slight increase (up to 1% inclusive) in the relative amount of TSC, then a high radiosensitivity of the tumor is predicted (i.e., a high degree of its regression - 50% or more).

Изобретение поясняется подробным описанием, примерами выполнения и иллюстрациями, на которых изображено:The invention is illustrated by a detailed description, examples of execution and illustrations, which depict:

Фиг. 1 - Точечный график распределения клеток биопсийного материала рака ВДП по интенсивности окрашивания антителами к CD45, меченными конъюгатом фикоэритрина c цианином-5 (ФЭ-Сy5), и ДНК-связывающим красителем Хёхст33342 (R1 – регион ядросодержащих клеток, не связывающих антитела к CD45).FIG. 1 - Dot graph of the distribution of cells of biopsy material of URT cancer according to the intensity of staining with antibodies to CD45, labeled with phycoerythrin conjugate with cyanine-5 (FE-Cy5), and DNA-binding dye Hoechst33342 (R1 is the region of nucleated cells that do not bind antibodies to CD45).

Фиг. 2 – Точечные графики распределения клеток, взятых из региона R1 (фиг. 1), по интенсивности связывания антител к CD44 и CD24, меченных флуоресцеинизотиоцианатом (ФИТЦ) и ФЭ, соответственно. Представлены образцы двух опухолей с низким (А) и высоким (Б) относительным количеством искомых CD44+CD24-/low клеток. FIG. 2 - Dot plots of the distribution of cells taken from the R1 region (Fig. 1), according to the intensity of binding of antibodies to CD44 and CD24, labeled with fluorescein isothiocyanate (FITC) and PE, respectively. Samples of two tumors with low (A) and high (B) relative numbers of the desired CD44 + CD24 - / low cells are presented .

R2- регион клеток с иммунофенотипом CD44+CD24low, R3- регион CD44+CD24- клеток. R2 - region of cells with immunophenotype CD44 + CD24 low , R3 - region of CD44 + CD24 - cells.

Фиг. 3 – Распределение биопсийных образцов рака ВДП до лечения по относительному количеству CD44+CD24-/low ОСК. FIG. 3 - Distribution of biopsy samples of URT cancer before treatment by the relative number of CD44 + CD24 - / low CSC.

Фиг. 4 – Распределение биопсийных образцов рака ВДП после облучения в СОД 10Гр по относительному количеству CD44+CD24-/low ОСК. FIG. 4 - Distribution of biopsy samples of URT cancer after irradiation in SOD 10Gy by the relative amount of CD44 + CD24 - / low CSC.

Фиг. 5 – Распределение биопсийных образцов рака ВДП по изменению относительного количества CD44+CD24-/low ОСК после облучения в СОД 10Гр. По оси абсцисс показана разность: (относительное количество ОСК после лечения, %) – (относительное количество ОСК до лечения, %). Таким образом, положительные величины указывают на повышение относительного количества ОСК после облучения, отрицательные – на уменьшение этого показателя. FIG. 5 - Distribution of biopsy samples of URT cancer by the change in the relative amount of CD44 + CD24 - / low CSCs after irradiation in SOD 10Gy. The abscissa shows the difference: (relative amount of CSC after treatment,%) - (relative amount of CSC before treatment,%). Thus, positive values indicate an increase in the relative amount of CSC after irradiation, negative values indicate a decrease in this indicator.

Способ осуществляют в несколько этапов.The method is carried out in several stages.

I этап.Stage I.

Сбор образцов и окрашивание клеток биопсийного материала больных раком ВДП с помощью моноклональных антител (МКАТ), меченных флуорохромами, и ДНК-связывающего красителя выполняют следующим образом:Collection of samples and staining of cells of biopsy material from patients with URT cancer using monoclonal antibodies (MCAT) labeled with fluorochromes and a DNA-binding dye is performed as follows:

- после местной аппликационной анестезии 10% раствором лидокаина в форме спрея, с использованием биопсийных щипцов Блексли, под видео-эндоскопическим контролем берут наиболее выраженные фрагменты опухолевой ткани объёмом не менее 1мм3;- after local application anesthesia with a 10% solution of lidocaine in the form of a spray, using Blexley biopsy forceps, under video-endoscopic control, the most pronounced fragments of tumor tissue with a volume of at least 1 mm 3 are taken;

- биопсийный материал помещают во флакон с полной питательной средой RPMI, содержащей 10% эмбриональной телячьей сыворотки. С помощью механического измельчения биопсийного материала получают суспензию опухолевых клеток, в которую добавляют 0,5 мл 0,01М фосфатного солевого буфера (ФСБ), рН 7,2, содержащего 0,15 М NаCl, тщательно перемешивают и фильтруют через нейлоновый фильтр с диаметром пор 40 мкм; - the biopsy material is placed in a vial with complete RPMI culture medium containing 10% fetal calf serum. Using mechanical grinding of biopsy material, a suspension of tumor cells is obtained, to which 0.5 ml of 0.01 M phosphate buffered saline (PBS), pH 7.2, containing 0.15 M NaCl is added, thoroughly mixed and filtered through a nylon filter with a pore diameter 40 microns;

- определяют концентрацию ядросодержащих клеток в суспензии с помощью камеры Горяева по стандартной методике. Из каждого образца полученной суспензии отбирают 2 аликвоты по 105 клеток;- Determine the concentration of nucleated cells in suspension using a Goryaev chamber according to the standard method. 2 aliquots of 10 5 cells are taken from each sample of the resulting suspension;

- в маркированную пробирку вносят аликвоту клеток и МКАТ к CD44, меченные ФИТЦ, к CD24, меченные ФЭ, и к CD45, меченные фикоэритрином-Cy5 (Becton Dickinson - BD, США) из расчета по 20 мкл МКАТ на 1 млн. ядросодержащих клеток. Вторую аликвоту клеток используют для контроля неспецифического связывания с МКАТ к гемоцианину Fissurella того же изотипа и меченные теми же флуорохромами, что и специфические антитела к указанным выше поверхностным маркерам. Контрольные МКАТ добавляют также из расчета по 20 мкл на 1 млн. ядросодержащих клеток. Обе пробы инкубируют при комнатной температуре в темноте в течение 30 минут; - an aliquot of cells and MCATs to CD44 labeled with FITC, to CD24 labeled with PE, and to CD45 labeled with phycoerythrin-Cy5 (Becton Dickinson - BD, USA) are added to a marked test tube at the rate of 20 μl MCAT per 1 million nucleated cells. The second aliquot of cells is used to control nonspecific binding to the MAB to hemocyanin Fissurella of the same isotype and labeled with the same fluorochromes as specific antibodies to the above surface markers. Control MCAT are also added at the rate of 20 μl per 1 million nucleated cells. Both samples are incubated at room temperature in the dark for 30 minutes;

- производят двукратное отмывание клеток суспензии от не связавшихся антител в 1 мл ФСБ, с помощью центрифугирования (300хg в течение 5 минут);- two-fold washing of suspension cells from unbound antibodies in 1 ml of PBS is carried out by centrifugation (300xg for 5 minutes);

- в пробирку с осадком вносят 200 мкл ФСБ и ДНК-связывающий краситель Хехст 33342 в конечной концентрации 6,25 мкг/мл. Смесь перемешивают и инкубируют в темноте в течение 15 минут; - 200 μl of PBS and DNA-binding dye Hoechst 33342 at a final concentration of 6.25 μg / ml are added to a test tube with a sediment. The mixture is stirred and incubated in the dark for 15 minutes;

- суспензию окрашенных клеток фильтруют через нейлоновый фильтр с диаметром пор 40 мкм.- the suspension of stained cells is filtered through a nylon filter with a pore diameter of 40 μm.

II этап.Stage II.

Получение данных с помощью проточной цитометрии выполняют следующим образом:Data acquisition using flow cytometry is performed as follows:

- образец, подготовленный как описано на I этапе, анализируют на проточном цитофлуориметре FACS Vantage (BD, США), оснащенном лазерами с длиной волны 364 и 488 нм, или на других проточных цитофлуориметрах с указанными характеристиками;- the sample prepared as described in stage I is analyzed on a FACS Vantage flow cytometer (BD, USA) equipped with lasers with a wavelength of 364 and 488 nm, or on other flow cytometers with the specified characteristics;

- для измерения флуоресценции ФИТЦа используют узкополосные фильтры 530/30 нм, для ФЭ – 575/30 нм, для Хехста 33342 – 424/20 нм;- to measure the FITC fluorescence, narrow-band filters 530/30 nm are used, for FE - 575/30 nm, for Hoechst 33342 - 424/20 nm;

- в каждом образце анализируют до 100 тысяч клеток. Данные об интенсивности прямого и бокового светорассеяния, флуоресценции ФИТЦа, ФЭ, ФЭ-Cy5 и Хехста 33342 сохраняют файл. Полученные результаты записывают в цифровом виде; - up to 100 thousand cells are analyzed in each sample. Data on the intensity of forward and side scattering, fluorescence FITZa, FE, FE-Cy5 and Hoechst 33342 save the file. The results are recorded digitally;

- сохраненные файлы обрабатывают с помощью программы CellQuestPro (BD, USA) или другого программного обеспечения с необходимыми характеристиками. - the saved files are processed using the CellQuestPro program (BD, USA) or other software with the required characteristics.

III этап.Stage III.

Обработка данных, собранных с помощью проточной цитометрии, в соответствии с алгоритмом идентификации ОСК по следующим критериям: Processing of data collected by flow cytometry in accordance with the CSC identification algorithm according to the following criteria:

- сильная экспрессия маркера CD44 (СD44+); - strong expression of the CD44 marker (CD44 + );

- отсутствие или слабая экспрессия маркера CD24 (СD24-/low); - absence or weak expression of the CD24 marker (CD24 - / low );

- отсутствие экспрессии общелейкоцитарного маркера СD45 (СD45-), что позволяет провести отрицательную селекцию лейкоцитов и повысить точность количественного анализа ОСК;- the lack of expression of the general leukocyte marker CD45 (CD45 - ), which makes it possible to conduct negative selection of leukocytes and increase the accuracy of the quantitative analysis of CSC;

- интенсивное окрашивание Хёхстом33342 (Хёхст+), что позволяет дифференцировать ядросодержащие клетки от дебриса, эритроцитов, конгломератов тромбоцитов и др. неспецифических событий, что в конечном итоге обеспечивает высокую точность количественного анализа ОСК. - intensive staining with Hoechstom33342 (Hoechst + ), which makes it possible to differentiate nucleated cells from debris, erythrocytes, platelet conglomerates, and other nonspecific events, which ultimately ensures high accuracy of quantitative analysis of CSCs.

В частности, анализ проточноцитометрических данных с целью выявления и определения относительного количества ОСК в биопсии включает: In particular, analysis of flow cytometric data in order to identify and determine the relative amount of CSCs in a biopsy includes:

- построение точечного графика распределения клеток по интенсивности флуоресценции МКАТ к CD45 и интенсивности флуоресценции Хёхста 33342 (Фиг. 1). На графике выделяют регион ядросодержащих клеток (R1), характеризующихся отсутствием флуоресценции маркера CD45;- construction of a dotted graph of the distribution of cells according to the fluorescence intensity of MCAT to CD45 and the fluorescence intensity of Hoechst 33342 (Fig. 1). The graph shows the region of nucleated cells (R1), characterized by the absence of fluorescence of the CD45 marker;

- построение точечного графика распределения клеток по интенсивности флуоресценции МКАТ к CD44 и CD24 (Фиг. 2). График строят только для клеток, удовлетворяющих условиям R1. На графике выделяют регионы клеток (R2 и R3) c иммунофенотипами CD44+CD24- и CD44+CD24low, соответственно, учитывая флуоресценцию клеток в контроле неспецифического связывания. Далее определяют количество клеток в регионах R2 и R3;- construction of a dotted graph of the distribution of cells according to the fluorescence intensity of MCAT to CD44 and CD24 (Fig. 2). The graph is built only for cells that meet the conditions R1. Regions of cells (R2 and R3) with immunophenotypes CD44 + CD24 - and CD44 + CD24 low , respectively, are distinguished on the graph, taking into account the fluorescence of cells in the control of nonspecific binding. Next, the number of cells in the regions R2 and R3 is determined;

- расчет относительного количества ОСК, выражаемого в процентах, путем деления суммарного количества клеток в R2 и R3 на число клеток в R1. - calculation of the relative number of CSCs, expressed as a percentage, by dividing the total number of cells in R2 and R3 by the number of cells in R1.

Таким образом, определяют относительное количество CD44+CD24-/low ОСК среди CD45-Хёхст+ ядросодержащих клеток.Thus, the relative number of CD44 + CD24 - / low CSCs among CD45 - Hoechst + nucleated cells is determined.

IV этап. Stage IV.

Прогнозирование радиочувствительности опухоли осуществляют следующим образом: Prediction of tumor radiosensitivity is as follows:

- сравнивают относительное количество ОСК, вычисленное на III этапе до лечения и после облучения в СОД 10Гр; - compare the relative amount of CSC, calculated at stage III before treatment and after irradiation in SOD 10 Gy;

- если относительное количество ОСК в биопсии больного после облучения в СОД - if the relative amount of CSCs in the patient's biopsy after irradiation in SOD

10Гр более чем на 1% выше по сравнению с таковым до лечения (т.е. под влиянием радиационного воздействия происходит достаточно сильное увеличение относительного количества ОСК), прогнозируют низкую радиочувствительность опухоли, поскольку сильное увеличение количества ОСК происходит у 91% больных с низкой регрессией опухоли (<50%) после завершения первого этапа лучевой терапии в СОД 45-50Гр; 10 Gy is more than 1% higher than that before treatment (i.e., under the influence of radiation exposure, a rather strong increase in the relative amount of TSC occurs), low tumor radiosensitivity is predicted, since a strong increase in the number of TSC occurs in 91% of patients with low tumor regression (<50%) after the completion of the first stage of radiation therapy in SD 45-50Gy;

- если относительное количество ОСК в биопсии больного после облучения в СОД - if the relative amount of CSCs in the patient's biopsy after irradiation in SOD

10Гр увеличивается относительно слабо (на 1% и менее), остается без изменений или уменьшается по сравнению с таковым до лечения, вероятность высокой регрессии опухоли (≥50%) после завершения первого этапа лучевой терапии в СОД 45-50Гр составляет 92%, поэтому прогнозируется высокая радиочувствительность опухоли. 10Gy increases relatively weakly (by 1% or less), remains unchanged or decreases in comparison with that before treatment, the probability of high tumor regression (≥50%) after the completion of the first stage of radiation therapy in SD 45-50Gy is 92%, therefore it is predicted high radiosensitivity of the tumor.

Способ иллюстрируется следующими примерами выполнения. The method is illustrated by the following examples of execution.

Пример №1 - Относительное количество ОСК в биопсийном материале рака ВДП до лечения в общей группе больных, а также в подгруппах больных с разными клинико-морфологическими показателями опухолевого процесса и степенью регрессии опухоли. Example No. 1 - The relative amount of CSCs in the biopsy material of URT cancer before treatment in the general group of patients, as well as in subgroups of patients with different clinical and morphological parameters of the tumor process and the degree of tumor regression.

Относительное количество ОСК определено у 123 больных раком ВДП до лечения. Больные были госпитализированы в отделение лучевого и хирургического лечения заболеваний верхних дыхательных путей (отдел лучевого и хирургического лечения заболеваний головы, шеи МРНЦ им.А.Ф. Цыба - филиал ФГБУ НМИЦ радиологии Минздрава России) в 2010-2014 годах. Средний возраст (±SE) больных составил 57,2±0,8 лет. Плоскоклеточный рак был верифицирован гистологически у всех больных, при этом у 36% больных диагностирован неороговевающий рак, у 43% - ороговевающий, у 18%- другие гистотипы плоскоклеточного рака. Стадия Т1 наблюдалась у 7, Т2- у 41,Т3- у 51 и Т4-у 24 больных. Регионарные лимфатические узлы были вовлечены в опухолевый процесс у 63 больных (N+), у остальных больных признаков поражения лимфатических узлов не отмечено (N0). Все больные, кроме одного, находились в стадии М0.The relative amount of CSCs was determined in 123 patients with URT cancer before treatment . The patients were admitted to the Department of Radiation and Surgical Treatment of Upper Airway Diseases (Department of Radiation and Surgical Treatment of Head and Neck Diseases of the A.F. The average age (± SE) of the patients was 57.2 ± 0.8 years. Squamous cell carcinoma was histologically verified in all patients, while non-keratinizing cancer was diagnosed in 36% of patients, keratinizing in 43%, and other squamous cell carcinoma histotypes in 18%. Stage T1 was observed in 7, T2 in 41, T3 in 51 and T4 in 24 patients. Regional lymph nodes were involved in the tumor process in 63 patients (N +), in the rest of the patients there were no signs of lymph node involvement (N0). All patients, except one, were in the M0 stage.

У всех больных лечение начинали с проведения одновременной химиолучевой терапии (схема PF). В схеме полихимиотерапии применялись два препарата – цисплатин и 5-фторурацил. В первый день лечения, до начала лучевой терапии, на фоне гипергидратации внутривенно вводили цисплатин из расчета 100 мг/м2 площади поверхности тела. Затем больному начинали внутривенное введение 5-фторурацила в дозе 3000 мг непрерывно в течение 72 часов при помощи инфузионного шприцевого насоса. Лучевую терапию начинали одновременно с непрерывным введением 5-фторурацила. Цикл химиотерапии повторяли на 22-й день лечения. Пациентам с неполной регрессий регионарных метастазов выполнялось плановое иссечение лимфоузлов через 4-6 недель после завершения химиолучевой терапии. В случае выявления остаточной опухоли либо локального рецидива больным выполнялось хирургическое вмешательство, объем которого определялся распространенностью новообразования.In all patients, treatment was started with simultaneous chemoradiation therapy (PF regimen). In the polychemotherapy scheme, two drugs were used - cisplatin and 5-fluorouracil. On the first day of treatment, before the start of radiation therapy, against the background of overhydration, cisplatin was injected intravenously at the rate of 100 mg / m2 of body surface area. Then the patient started intravenous administration of 5-fluorouracil at a dose of 3000 mg continuously for 72 hours using an infusion syringe pump. Radiation therapy was started simultaneously with the continuous administration of 5-fluorouracil. The chemotherapy cycle was repeated on the 22nd day of treatment. Patients with incomplete regressions of regional metastases underwent planned excision of lymph nodes 4-6 weeks after completion of chemoradiation therapy. In the case of a residual tumor or local recurrence, the patients underwent surgery, the volume of which was determined by the prevalence of the neoplasm.

Облучение осуществлялось на гамма-терапевтических установках. Для проведения дистанционной лучевой терапии на область первичной опухоли была применена методика облучения по 2 Гр пять раз в неделю. The irradiation was carried out using gamma-therapeutic devices. To carry out external beam radiation therapy to the area of the primary tumor, the technique of irradiation of 2 Gy five times a week was applied.

После облучения в СОД 45-50 Гр определяли степень регрессии опухоли. При низкой степени регрессии опухоли (менее 50%) радиочувствительность опухоли расценивали как низкую, лучевую терапию прерывали и осуществляли хирургическое лечение. При выраженной регрессии опухоли (более 50%), лучевую терапию продолжали до СОД 60-62 Гр. При развитии лучевых эпителиитов делали вынужденный перерыв на 10-12 дней. Всего за курс лечения проводили 2 цикла полихимиотерапии.After irradiation in SOD 45-50 Gy, the degree of tumor regression was determined. If the degree of tumor regression was low (less than 50%), the radiosensitivity of the tumor was regarded as low, radiation therapy was interrupted and surgical treatment was performed. With pronounced tumor regression (more than 50%), radiation therapy was continued up to SOD 60-62 Gy. With the development of radiation epithelitis, a forced break was made for 10-12 days. In total, 2 cycles of polychemotherapy were carried out during the course of treatment.

На Фиг. 3 видно распределение относительного количества ОСК в общей группе больных до лечения. Этот показатель широко варьировал от 0,1 до 26,8 %. Данные об относительном количестве ОСК не подчинялись нормальному распределению (по критерию Шапиро-Уилка), поэтому в дальнейшем для описательной статистики этого показателя использовались значения медианы и размах квартилей (Q1-Q3), а сравнение этого показателя в подгруппах больных проводилось по непараметрическому критерию Манна-Уитни. Различия считали статистически значимыми при р<0,05.FIG. 3 shows the distribution of the relative amount of CSCs in the general group of patients before treatment. This indicator varied widely from 0.1 to 26.8%. The data on the relative number of CSCs did not obey the normal distribution (according to the Shapiro-Wilk test), therefore, for the descriptive statistics of this indicator, the values of the median and the range of quartiles (Q1-Q3) were used, and the comparison of this indicator in subgroups of patients was carried out using the nonparametric Mann- Whitney. Differences were considered statistically significant at p <0.05.

В таблице 1 указано относительное количество ОСК в подгруппах больных с различными клинико-морфологическими показателями опухолевого процесса. Не обнаружено значимых различий относительного количества CD44+CD24-/low клеток у больных до лечения при разных стадиях заболевания, гистологических типах опухоли, поражении регионарных лимфатических узлов (таблица 1). Относительное количество ОСК до лечения статистически значимо не отличалось при разной степени регрессии (радиочувствительности) опухолей, составляя по медиане 4,1% в случаях высокой степени регрессии опухоли (≥50%) и 2,6% в случаях низкой регрессии (р=0,07).Table 1 shows the relative number of CSCs in the subgroups of patients with different clinical and morphological parameters of the tumor process. No significant differences were found in the relative number of CD44 + CD24 - / low cells in patients before treatment at different stages of the disease, histological types of tumors, lesions of regional lymph nodes (Table 1). The relative number of CSCs before treatment did not statistically significantly differ with different degrees of regression (radiosensitivity) of tumors, constituting a median of 4.1% in cases of a high degree of tumor regression (≥50%) and 2.6% in cases of low regression (p = 0, 07).

Таблица 1. Table 1.

Сравнение относительного количества CD44+CD24-/low клеток в биоптатах больных ВДП до лечения в подгруппах с различными клинико-морфологическими показателями опухолевого процессаComparison of the relative number of CD44 + CD24 - / low cells in biopsies of URT patients before treatment in subgroups with different clinical and morphological parameters of the tumor process

Показатели Indicators Кол-во больныхNumber of patients Относительное количество
CD44+CD24-/low клеток, %
Медиана (Q1÷Q3)
Relative amount
CD44 + CD24 - / low cells,%
Median (Q1 ÷ Q3)
pp
Стадия Stage I+III + II 4848 3,2 (1,5÷7,0)3.2 (1.5 ÷ 7.0) 0,730.73 III+IVIII + IV 7575 3,5 (1,4÷6,6)3.5 (1.4 ÷ 6.6) Статус регионарных лимфоузловRegional lymph node status N0N0 6060 3,2 (1,6÷6,6)3.2 (1.6 ÷ 6.6) 0,610.61 N+N + 6363 3,7 (1,3÷7,2)3.7 (1.3 ÷ 7.2) Гистологический тип плоскоклеточного рака Histological type of squamous cell carcinoma ОроговевающийKeratinizing 5252 3,8 (1,4÷7,0)3.8 (1.4 ÷ 7.0) 0,080.08 Неороговевающий Non-keratinizing 4444 2,4 (1,2÷7,0)2.4 (1.2 ÷ 7.0) Другие типыOther types 2222 4,2 (2,8÷7,5)4.2 (2.8 ÷ 7.5)

Пример №2 - Относительное количество ОСК в биопсийном материале рака ВДП после облучения в СОД 10Гр на фоне полихимиотерапии в общей группе больных, а также в подгруппах больных с различными клинико-морфологическими показателями опухолевого процесса и степенью регрессии опухоли.Example No. 2 - The relative amount of CSCs in the biopsy material of URT cancer after irradiation in SOD 10Gy against the background of chemotherapy in the general group of patients, as well as in subgroups of patients with different clinical and morphological parameters of the tumor process and the degree of tumor regression.

Относительное количество ОСК определено у 39 больных после облучения в СОД 10Гр. Больные были госпитализированы в то же отделение лучевого и хирургического лечения заболеваний верхних дыхательных путей (как в примере 1) в 2010-2014 годах. The relative amount of CSC was determined in 39 patients after irradiation in SOD 10 Gy . Patients were admitted to the same department for radiation and surgical treatment of upper respiratory tract diseases (as in example 1) in 2010-2014.

Средний возраст (±SE) больных составил 59,4±1,1% лет. Плоскоклеточный рак был верифицирован гистологически у всех больных, при этом у 28,2% больных диагностирован неороговевающий рак, у 35,9% - ороговевающий. Стадия Т1 наблюдалась у 5, Т2 - у 13, Т3 - у 10, Т4 -у 11 больных. Регионарные лимфатические узлы были вовлечены в опухолевый процесс у 22 больных, у остальных больных признаков поражения лимфатических узлов не отмечено. Все больные находились в стадии М0.The average age (± SE) of the patients was 59.4 ± 1.1% years. Squamous cell carcinoma was histologically verified in all patients, while non-keratinizing cancer was diagnosed in 28.2% of patients, and keratinizing in 35.9%. Stage T1 was observed in 5 patients, T2 in 13, T3 in 10, T4 in 11 patients. Regional lymph nodes were involved in the tumor process in 22 patients, the remaining patients showed no signs of lymph node involvement. All patients were in the M0 stage.

Лечение больных и оценку радиочувствительности опухоли по степени её регрессии в ответ на лечение выполняли, аналогично примеру 1. Treatment of patients and assessment of tumor radiosensitivity according to the degree of its regression in response to treatment was performed similarly to example 1.

Распределение относительного количества ОСК в общей группе больных после облучения в СОД 10Гр иллюстрируется на Фиг. 4. Этот показатель широко варьировал от 0,3 до 37%. Как и до лечения, данные об относительном количестве ОСК после облучения не подчинялись нормальному распределению (по критерию Шапиро-Уилка), поэтому для описательной статистики этого показателя также использовались значения медианы и размах квартилей (Q1-Q3), а сравнение этого показателя в подгруппах больных проводилось по непараметрическому критерию Манна-Уитни.The distribution of the relative amount of CSCs in the general group of patients after irradiation in SOD 10 Gy is illustrated in Fig. 4. This indicator varied widely from 0.3 to 37%. As before treatment, the data on the relative number of CSCs after irradiation did not obey the normal distribution (according to the Shapiro-Wilk test), therefore, for descriptive statistics of this indicator, the values of the median and the range of quartiles (Q1-Q3) were also used, and the comparison of this indicator in subgroups of patients was carried out according to the nonparametric Mann-Whitney test.

Не обнаружено значимых различий пострадиационного количества ОСК при разных стадиях заболевания, гистологических типах опухоли, поражении регионарных лимфатических узлов (таблица 2). Важно, что относительное количество ОСК после облучения не отличалось при разной степени регрессии (радиочувствительности) опухолей: медиана этого показателя составляла 5,4% в случаях высокой степени (≥50%) регрессии опухоли и 5,0% в случаях низкой (< 50% ) регрессии (р=0,46).No significant differences were found in the post-radiation number of CSCs at different stages of the disease, histological types of tumors, and lesions of regional lymph nodes (Table 2). It is important that the relative number of CSCs after irradiation did not differ with different degrees of regression (radiosensitivity) of tumors: the median of this indicator was 5.4% in cases of high degree (≥50%) tumor regression and 5.0% in cases of low (<50% ) regression (p = 0.46).

Таблица 2. Table 2.

Сравнение относительного количества CD44+CD24-/low клеток в биоптатах больных ВДП после облучения в СОД 10 Гр в подгруппах с различнымиComparison of the relative number of CD44 + CD24 - / low cells in biopsies of patients with URT after irradiation in SOD 10 Gy in subgroups with different

клинико-морфологическими показателями опухолевого процессаclinical and morphological indicators of the tumor process


Показатели

Indicators
Кол-во больныхNumber of patients Относительное количество CD44+CD24-/low клеток после облучения в дозе 10 Гр, %
Mедиана (Q1÷Q3)
Relative number of CD44 + CD24 - / low cells after irradiation at a dose of 10 Gy,%
Median (Q1 ÷ Q3)
pp
Стадия Stage I+III + II 1818 6,8 (3,6÷10,0)6.8 (3.6 ÷ 10.0) 0,230.23 III+IVIII + IV 2121 4,4 (1,8÷8,1)4.4 (1.8 ÷ 8.1) Статус регионарных лимфоузловRegional lymph node status N0N0 2222 5,2 (3,7÷10,1)5.2 (3.7 ÷ 10.1) 0,610.61 N+N + 1717 5,7 (1,8÷8,8)5.7 (1.8 ÷ 8.8) Гистологический тип плоскоклеточного рака Histological type of squamous cell carcinoma ОроговевающийKeratinizing 14fourteen 6,1 (3,7÷8,9)6.1 (3.7 ÷ 8.9) 0,400.40 Неороговевающий Non-keratinizing 11eleven 5,7 (1,8÷7,1)5.7 (1.8 ÷ 7.1) Другие типыOther types 14fourteen 6,7 (3,6÷11,4)6.7 (3.6 ÷ 11.4)

Пример №3 - Изменение относительного количества ОСК в биопсийном материале рака ВДП после облучения в СОД 10Гр в общей группе больных, а также в подгруппах больных с различными клинико-морфологическими показателями опухолевого процесса и степенью регрессии опухоли. Example No. 3 - Changes in the relative amount of CSCs in the biopsy material of URT cancer after irradiation in SOD 10Gy in the general group of patients, as well as in subgroups of patients with different clinical and morphological indicators of the tumor process and the degree of tumor regression.

Относительное количество ОСК до лечения и после облучения в СОД 10 Гр сравнивали в группе 39 больных, подробно описанной в примере 2. Лечение больных и оценку радиочувствительности опухоли по степени её регрессии в ответ на лечение выполняли аналогично по примеру 1.The relative amount of CSCs before treatment and after irradiation with SOD 10 Gy was compared in a group of 39 patients, described in detail in Example 2. Treatment of patients and assessment of tumor radiosensitivity by the degree of its regression in response to treatment was performed in the same way as in Example 1.

Изменение относительного количества ОСК в общей группе больных после облучения в СОД 10Гр иллюстрируется Фиг. 5. Данные о пострадиационном изменении относительного количества ОСК характеризовались нормальным распределением (по критерию Шапиро-Уилка), поэтому для описательной статистики этого показателя использовались средние значения и стандартные ошибки (±SE), а сравнение изменений пула ОСК в подгруппах больных проводилось по критерию Стьюдента. Установлена высокая индивидуальная вариабельность изменений относительного количества ОСК в биопсийном материале больных после облучения в СОД 10Гр: от уменьшения на 23,7% до увеличения на 36,1%, в среднем этот показатель увеличивался на 2,7±1,3%. У 76,9% больных (30/39) отмечено увеличение относительного количества ОСК после указанного воздействия по сравнению с исходным уровнем. Причем у 66,7% больных (26/39) относительное количество ОСК увеличивалось более чем на 1,0%. Величина изменений этого показателя после облучения в СОД 10 Гр не коррелировала с клинико-морфологическими показателями (таблица 3). The change in the relative amount of CSCs in the general group of patients after irradiation in SOD 10Gy is illustrated in Fig. 5. Data on post-radiation changes in the relative number of CSCs were characterized by a normal distribution (according to the Shapiro-Wilk test), therefore, for descriptive statistics of this indicator, the mean values and standard errors (± SE) were used, and the comparison of changes in the CSC pool in subgroups of patients was carried out according to the Student's test. There was a high individual variability in changes in the relative amount of CSCs in the biopsy material of patients after irradiation in SOD 10Gy: from a decrease by 23.7% to an increase by 36.1%, on average this indicator increased by 2.7 ± 1.3%. In 76.9% of patients (30/39), there was an increase in the relative amount of CSCs after this exposure as compared with the initial level. Moreover, in 66.7% of patients (26/39), the relative number of CSCs increased by more than 1.0%. The magnitude of changes in this indicator after irradiation in SOD 10 Gy did not correlate with clinical and morphological indicators (Table 3).

При сравнении изменений пула ОСК в подгруппах больных c разной степенью регрессии (радиочувствительностью) опухоли показано: When comparing changes in the CSC pool in subgroups of patients with different degrees of regression (radiosensitivity) of the tumor, it is shown:

- в подгруппе 28 больных с высокой степенью регрессией опухоли (более 50%) среднее - in a subgroup of 28 patients with a high degree of tumor regression (more than 50%), the mean

количество ОСК статистически значимо не изменялось после облучения, составляя 5,0±1,1% до лечения и 6,2±0,8% после радиационного воздействия в дозе 10Гр (р=0,37); the amount of CSC did not change statistically significantly after irradiation, amounting to 5.0 ± 1.1% before treatment and 6.2 ± 0.8% after exposure to radiation at a dose of 10 Gy (p = 0.37);

- в подгруппе 11 больных с низкой регрессией опухоли среднее количество ОСК - in the subgroup of 11 patients with low tumor regression, the average number of CSCs

статистически значимо увеличивалось после облучения на 6,6±3,4%, составляя 3,8±1,5% до лечения и 10,4±3,3% после него (р=0,007).It increased statistically significantly after irradiation by 6.6 ± 3.4%, being 3.8 ± 1.5% before treatment and 10.4 ± 3.3% after it (p = 0.007).

Таким образом, в результате проведенного проспективного исследования был обнаружен разный ответ пула ОСК на первые сеансы облучения в СОД 10Гр в опухолях с высокой и низкой степенью регрессии, оцениваемой после облучения в СОД 45-50Гр. При высокой степени регрессии опухолей относительное количество ОСК в среднем не изменялось статистически значимо, свидетельствуя о примерно одинаковой радиочувствительности опухолевых стволовых и не стволовых клеток. В то же время в опухолях с низкой радиочувствительностью ОСК демонстрировали более высокую радиорезистентность по сравнению с остальными клетками, поскольку относительное количество ОСК в среднем увеличивалось. Thus, as a result of the conducted prospective study, a different response of the CSC pool to the first sessions of irradiation in SOD 10Gy in tumors with a high and low degree of regression, assessed after irradiation in SOD 45-50Gy, was found. With a high degree of tumor regression, the relative amount of CSCs did not change statistically significantly on average, indicating approximately the same radiosensitivity of tumor stem and non-stem cells. At the same time, in tumors with a low radiosensitivity, CSCs showed a higher radioresistance compared to other cells, since the relative amount of CSCs increased on average.

Таблица 3. Table 3.

Изменение относительного количества CD44+CD24-/low клеток в биоптатах больных раком ВДП после облучения в СОД 10 Гр в подгруппах с различными клинико-морфологическими показателями опухолевого процессаChange in the relative number of CD44 + CD24 - / low cells in biopsies of patients with URT cancer after irradiation in SOD 10 Gy in subgroups with different clinical and morphological parameters of the tumor process

Показатели Indicators Кол-во больныхNumber of patients Изменение относительного количества CD44+CD24-/low клеток после облучения в дозе 10 Гр, %
Среднее ±SE
Change in the relative number of CD44 + CD24 - / low cells after irradiation at a dose of 10 Gy,%
Mean ± SE
pp
Стадия Stage I+III + II 1818 1,6±1,91.6 ± 1.9 0,450.45 III+IVIII + IV 2121 3,7±1,93.7 ± 1.9 Статус регионарных лимфоузловRegional lymph node status N0N0 2222 2,1±1,62.1 ± 1.6 0,580.58 N+N + 1717 3,6±2,33.6 ± 2.3 Гистологический тип плоскоклеточного рака Histological type of squamous cell carcinoma ОроговевающийKeratinizing 14fourteen 0,2±2.30.2 ± 2.3 0,15*
0,29**
0.15 *
0.29 **
Неороговевающий Non-keratinizing 11eleven 6,1±3,46.1 ± 3.4 Другие типыOther types 14fourteen 2,6±1,12.6 ± 1.1

* При сравнении подгрупп больных с ороговевающим и неороговевающим раком.* When comparing subgroups of patients with keratinizing and non-keratinizing cancer.

**При сравнении подгрупп больных с ороговевающим раком и другими гистологическими типами.** When comparing subgroups of patients with keratinizing cancer and other histological types.

Пример 4 - ROC-анализ эффективности (специфичности и чувствительности) способа прогнозирования радиочувствительности ЗНО ВДП по критерию изменения относительного количества ОСК после облучения в СОД 10Гр. Example 4 - ROC-analysis of the efficiency (specificity and sensitivity) of the method for predicting the radiosensitivity of the VAR ZNO according to the criterion of the change in the relative amount of CSC after irradiation in SOD 10 Gy.

В группе 39 больных, описанной в примерах 2 и 3, методом ROC-анализа установлен оптимальный дискриминатор (для показателя «Изменение относительного количества ОСК после облучения в СОД 10Гр»), разделяющий пациентов на группы с относительно высокой и низкой вероятностью неблагоприятного результата лечения (низкой радиочувствительностью опухоли). Оказалось, что при уменьшении, сохранении на одном уровне или слабом увеличении (до 1% включительно) исходного количества ОСК низкая радиочувствительность опухоли отмечается только у 1/13 (7,7%) больных, в то время как при сильном увеличении этого показателя более чем на 1% - у 10/26 (38,5%) больных, т.е. в 5 раз чаще (р=0,046 по критерию Фишера) (таблица 4). In the group of 39 patients described in examples 2 and 3, the ROC analysis method established the optimal discriminator (for the indicator "Change in the relative amount of CSC after irradiation in SOD 10 Gy"), dividing patients into groups with a relatively high and low probability of an unfavorable treatment outcome (low radiosensitivity of the tumor). It turned out that with a decrease, maintenance at the same level or a slight increase (up to 1% inclusive) of the initial amount of CSCs, low tumor radiosensitivity is observed only in 1/13 (7.7%) patients, while with a strong increase in this indicator by more than by 1% - in 10/26 (38.5%) patients, i.e. 5 times more often (p = 0.046 according to Fisher's criterion) (table 4).

Чувствительность такого способа прогнозирования низкой радиочувствительности опухоли составляет 0,91 (95% доверительный интервал 0,62-0,98), специфичность – 0,43 (95% доверительный интервал 0,28-0,58), положительная прогностическая значимость – 0,38, отрицательная прогностическая значимость – 0,92. Величина AUC (area under curve), характеризующая прогностическую эффективность показателя, равна 0,67, что позволяет расценивать изменение количества ОСК после облучения в СОД 10Гр как средний по мощности классификатор.The sensitivity of this method for predicting low tumor radiosensitivity is 0.91 (95% confidence interval 0.62-0.98), specificity - 0.43 (95% confidence interval 0.28-0.58), positive predictive value - 0, 38, negative predictive value - 0.92. The AUC (area under curve) value, which characterizes the predictive efficiency of the indicator, is 0.67, which makes it possible to regard the change in the number of CSCs after irradiation in SOD 10 Gy as an average classifier in terms of power.

Таблица 4. Table 4.

Сопоставление характера изменений относительного количества ОСК после облучения в СОД 10 Гр (по сравнению с исходным значением до лечения) у больных раком ВДП с высокой и низкой радиочувствительностью опухоли, определенной по степени её регрессии (в таблице указано число больных)Comparison of the nature of changes in the relative amount of CSCs after irradiation in SOD 10 Gy (compared with the initial value before treatment) in patients with URT cancer with high and low tumor radiosensitivity, determined by the degree of its regression (the table shows the number of patients)

Изменение количества ОСК после облучения в СОД 10 ГрChange in the number of CSCs after irradiation in SOD 10 Gy Радиочувствительность опухолиTumor radiosensitivity Низкая (степень регрессии <50%)Low (degree of regression <50%) Высокая (степень регрессии ≥50%)High (degree of regression ≥50%) Сильное увеличение (более 1,0%)Strong increase (over 1.0%) 10ten 16sixteen Уменьшение, сохранение на исходном уровне или слабое увеличение (до 1,0% включительно )Reduction, maintenance at the original level or slight increase (up to 1.0% inclusive) 11 1212

Пример 5 - Множественный регрессионный анализ радиочувствительности ЗНО ВДП с помощью программы Статистика 6.0 (Stat Soft, Inc., США).Example 5 - Multiple regression analysis of the radiosensitivity of ZNO URT using the program Statistics 6.0 (Stat Soft, Inc., USA).

В группе 39 больных, описанной в примерах 2-4, выполнен множественный регрессионный анализ зависимости радиочувствительности опухоли (степени регрессии первичного опухолевого очага) от ряда возможных предикторов, включающих возраст больного, стадию заболевания Т1-4, поражение регионарных лимфатических узлов (N+/N0), гистологический тип (ороговевающий/неороговевающий/другие типы плоскоклеточного рака), а также относительное количество ОСК до лечения, относительное количество ОСК после облучения в СОД 10Гр, изменение относительного количества ОСК после облучения в СОД 10Гр (сильное увеличение/ слабое увеличение, сохранение на исходном уровне или уменьшение в соответствии с таблицей 4). Три показателя, продемонстрировавшие наиболее сильную взаимосвязь с регрессией опухоли, были выбраны для построения модели множественной регрессии: изменение относительного количества ОСК после облучения в СОД 10Гр, стадия Т и гистологический тип опухоли. Как показано в таблице 5, модель в целом характеризовалась статистической значимостью при р=0,03, причем только один показатель (изменение относительного количества ОСК после облучения в СОД 10Гр) имел независимое прогностическое значение для радиочувствительности опухоли. In the group of 39 patients described in examples 2-4, multiple regression analysis of the dependence of tumor radiosensitivity (degree of regression of the primary tumor focus) on a number of possible predictors, including the patient's age, stage of the disease T1-4, lesion of regional lymph nodes (N + / N0) was performed , histological type (keratinizing / non-keratinizing / other types of squamous cell carcinoma), as well as the relative amount of CSCs before treatment, the relative amount of CSCs after irradiation in SOD 10Gy, change in the relative amount of CSCs after irradiation in SOD 10Gy (strong increase / weak increase, preservation at the initial level or decrease in accordance with table 4). Three indicators that demonstrated the strongest relationship with tumor regression were chosen to construct a multiple regression model: change in the relative amount of CSCs after irradiation in SOD 10Gy, stage T, and histological type of tumor. As shown in Table 5, the model as a whole was characterized by statistical significance at p = 0.03, and only one indicator (change in the relative amount of CSCs after irradiation in SOD 10 Gy) had an independent prognostic value for tumor radiosensitivity.

Таблица 5. Table 5.

Результаты множественного регрессионного анализа зависимости радиочувствительности опухоли от изменения относительного количества ОСК после облучения в СОД 10Гр, стадии заболевания и гистологического типа опухолиResults of multiple regression analysis of the dependence of tumor radiosensitivity on changes in the relative amount of CSCs after irradiation in SOD 10Gy, the stage of the disease and the histological type of tumor

Показатели (предикторы)Indicators (predictors) BetaBeta Величина p для предиктораThe p-value for the predictor RR Величина p для всей модели в целомP value for the entire model as a whole Изменение относительного количества ОСК после облучения в СОД 10ГрChange in the relative amount of CCA after irradiation in SOD 10Gy -0,362-0.362 0,020.02 0,470.47 0,030.03 Стадия ТStage T -0,254-0.254 0,100.10 Гистологический тип опухолиHistological type of tumor 0,1870.187 0,220.22

Примечание: Beta - стандартизированный угловой коэффициент регрессии (в единицах SD), R - коэффициент множественной корреляции. Note: Beta is the standardized regression slope (in SD units), R is the multiple correlation coefficient.

Доказательство достижения технического результата.Proof of achievement of the technical result.

Как показывают примеры 1-3, существует высокая индивидуальная вариабельность относительного количества CD44+CD24-/low ОСК до лечения, после облучения в СОД 10 Гр и, как следствие, изменений этого показателя под влиянием первых сеансов лучевой терапии, что лежит в основе данного способа прогнозирования радиочувствительности опухолей. Причем все 3 показателя не ассоциированы с клинико-морфологическими характеристиками опухолевого процесса. As examples 1-3 show, there is a high individual variability in the relative amount of CD44 + CD24 - / low CSC before treatment, after irradiation in SOD 10 Gy and, as a consequence, changes in this indicator under the influence of the first sessions of radiation therapy, which is the basis of this method. predicting the radiosensitivity of tumors. Moreover, all 3 indicators are not associated with the clinical and morphological characteristics of the tumor process.

Пример 4 доказывает, что при повышении относительного количества ОСК более чем на 1% после облучения в дозе 10 Гр в 5 раз чаще отмечается низкая радиочувствительность опухоли (которая регистрируется по низкой степени её регрессии после завершения первого этапа химиолучевой терапии), чем при уменьшении количества ОСК, сохранении на исходном уровне или слабом увеличении (до 1% включительно) (р=0,046). Интегральный показатель (AUC) чувствительности и специфичности такого способа прогнозирования радиочувствительности опухоли составляет 0,67.Example 4 proves that with an increase in the relative amount of CSCs by more than 1% after irradiation at a dose of 10 Gy, a low radiosensitivity of the tumor (which is recorded by the low degree of its regression after the completion of the first stage of chemoradiation therapy) is 5 times more likely than with a decrease in the amount of CSCs. , maintaining at the initial level or weakly increasing (up to 1% inclusive) (p = 0.046). The integral indicator (AUC) of sensitivity and specificity of this method for predicting tumor radiosensitivity is 0.67.

Пример 5 подтверждает прогностическое значение показателя «Изменение относительного количества ОСК после облучения в СОД 10Гр» с помощью множественного регрессионного анализа. Более того, именно этот показатель имеет независимое и большее прогностическое значение, чем стадия заболевания и гистологический тип опухоли.Example 5 confirms the predictive value of the indicator "Change in the relative amount of CSC after irradiation in SOD 10 Gy" using multiple regression analysis. Moreover, it is this indicator that has an independent and greater prognostic value than the stage of the disease and the histological type of tumor.

Предложенный способ повышает точность оценки показаний к проведению лучевой терапии больных раком ВДП и, таким образом, улучшает планирование лечения. Кроме того, выявление пациентов с ЗНО, резистентными к стандартным вариантам радиационного воздействия, способствует разработке оптимальной стратегии их лечения, включая использование особых режимов фракционирования дозы редкоионизирующего излучения, использование адронной терапии, комбинированных методов лечения и т.д. The proposed method increases the accuracy of assessing the indications for radiation therapy in patients with URT cancer and, thus, improves treatment planning. In addition, the identification of patients with cancer who are resistant to standard types of radiation exposure contributes to the development of an optimal strategy for their treatment, including the use of special modes of fractionation of the dose of rare ionizing radiation, the use of hadron therapy, combined methods of treatment, etc.

Claims (3)

Способ прогнозирования радиочувствительности рака верхних дыхательных путей, включающий получение биопсийных образцов опухолевой ткани до лечения и оценку экспрессии CD44 и CD24 с использованием моноклональных антител, отличающийся тем, что биопсийный материал до лечения и после облучения в суммарной очаговой дозе 10 Гр дезагрегируют, полученную суспензию клеток окрашивают с использованием моноклональных антител к CD44, CD24, CD45 и ДНК-связывающего красителя Хёхст33342, с помощью проточной цитометрии выявляют опухолевые стволовые клетки с иммунофенотипом CD44+CD24-/low и определяют их относительное количество среди ядросодержащих СD45-Хёхст33342+ клеток, затем сравнивают относительное количество опухолевых стволовых клеток до лечения и после облучения в дозе 10 Гр, далее по изменению этого показателя прогнозируют степень регрессии новообразования под действием ионизирующего излучения, и если: A method for predicting radiosensitivity of upper respiratory tract cancer, including obtaining biopsy samples of tumor tissue before treatment and assessing the expression of CD44 and CD24 using monoclonal antibodies, characterized in that the biopsy material before treatment and after irradiation in a total focal dose of 10 Gy is disaggregated, the resulting cell suspension is stained using monoclonal antibodies to CD44, CD24, CD45 and a DNA-binding dye Hoechst33342, using flow cytometry, tumor stem cells with the immunophenotype CD44 + CD24 - / low are detected and their relative number among nucleated CD45 - Hoechst33342 + cells is compared, then the relative number is compared tumor stem cells before treatment and after irradiation at a dose of 10 Gy, then the change in this indicator predicts the degree of regression of the neoplasm under the influence of ionizing radiation, and if: - относительное количество опухолевых стволовых клеток увеличивается более чем на 1% по сравнению с их исходным количеством до лечения, то прогнозируют низкую радиочувствительность опухоли; - the relative number of tumor stem cells increases by more than 1% compared to their initial number before treatment, then a low tumor radiosensitivity is predicted; - относительное количество опухолевых стволовых клеток увеличивается не более чем на 1% включительно, сохраняется на одинаковом уровне или уменьшается по сравнению с исходным количеством этих клеток до лечения, то прогнозируют высокую радиочувствительность опухоли.- the relative number of tumor stem cells increases by no more than 1% inclusive, remains at the same level or decreases compared to the initial number of these cells before treatment, then a high tumor radiosensitivity is predicted.
RU2020118118A 2020-06-02 2020-06-02 Method for prediction of radiosensitivity of malignant growths of upper respiratory tract RU2735982C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020118118A RU2735982C2 (en) 2020-06-02 2020-06-02 Method for prediction of radiosensitivity of malignant growths of upper respiratory tract

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020118118A RU2735982C2 (en) 2020-06-02 2020-06-02 Method for prediction of radiosensitivity of malignant growths of upper respiratory tract

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020118118A RU2020118118A (en) 2020-07-23
RU2020118118A3 RU2020118118A3 (en) 2020-10-16
RU2735982C2 true RU2735982C2 (en) 2020-11-11

Family

ID=71741530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020118118A RU2735982C2 (en) 2020-06-02 2020-06-02 Method for prediction of radiosensitivity of malignant growths of upper respiratory tract

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2735982C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107297C1 (en) * 1996-10-24 1998-03-20 Московский областной научно-исследовательский клинический институт Method for diagnosing reaction of tumor in course of treating oncological cases
JP5352037B2 (en) * 2000-08-03 2013-11-27 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミシガン Isolation and use of solid tumor stem cells
RU2505817C1 (en) * 2012-07-04 2014-01-27 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Медицинский Радиологический Научный Центр" Министерства Здравоохранения и Социального Развития Российской Федерации (ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России) Method for assessing radiosensitivity of airway cancer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107297C1 (en) * 1996-10-24 1998-03-20 Московский областной научно-исследовательский клинический институт Method for diagnosing reaction of tumor in course of treating oncological cases
JP5352037B2 (en) * 2000-08-03 2013-11-27 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミシガン Isolation and use of solid tumor stem cells
RU2505817C1 (en) * 2012-07-04 2014-01-27 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Медицинский Радиологический Научный Центр" Министерства Здравоохранения и Социального Развития Российской Федерации (ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России) Method for assessing radiosensitivity of airway cancer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Koukourakis M.I. et al. Cancer stem cell phenotype relates to radio-chemotherapy outcome in locally advanced squamous cell head-neck cancer// British Journal of Cancer. 2012. V. 106. P. 846-853. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020118118A3 (en) 2020-10-16
RU2020118118A (en) 2020-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yankaskas et al. A microfluidic assay for the quantification of the metastatic propensity of breast cancer specimens
Laurent et al. Impact of expert pathologic review of lymphoma diagnosis: study of patients from the French Lymphopath Network
Whelan et al. Autophagy supports generation of cells with high CD44 expression via modulation of oxidative stress and Parkin-mediated mitochondrial clearance
Di Vizio et al. Large oncosomes in human prostate cancer tissues and in the circulation of mice with metastatic disease
Janot et al. Prognostic value of clinicopathological parameters in head and neck squamous cell carcinoma: a prospective analysis
Tjensvoll et al. Detection of disseminated tumor cells in bone marrow predict late recurrences in operable breast cancer patients
He et al. PBK/TOPK in the differential diagnosis of cholangiocarcinoma from hepatocellular carcinoma and its involvement in prognosis of human cholangiocarcinoma
Cai et al. BCAT2 Shapes a Noninflamed Tumor Microenvironment and Induces Resistance to Anti‐PD‐1/PD‐L1 Immunotherapy by Negatively Regulating Proinflammatory Chemokines and Anticancer Immunity
Randall et al. Pathology and diagnosis of follicular lymphoma and related entities
Hermann et al. TIMP1 expression underlies sex disparity in liver metastasis and survival in pancreatic cancer
Sjo et al. Extranodal marginal zone lymphoma in the ocular region: clinical, immunophenotypical, and cytogenetical characteristics
Hu et al. Plasma exosome-derived SENP1 may Be a potential prognostic predictor for melanoma
RU2735982C2 (en) Method for prediction of radiosensitivity of malignant growths of upper respiratory tract
US20220347267A1 (en) Methods to improve patient response to immune checkpoint inhibitors and functional tests to predict response
Agarwal et al. Expression of multidrug resistance-1 protein correlates with disease activity rather than the refractoriness to methotrexate therapy in rheumatoid arthritis
Townsend et al. Overexpression and surface localization of HPRT in prostate cancer provides a potential target for cancer specific antibody mediated cellular cytotoxicity
Park et al. Chemoradiation therapy alters the PD-L1 score in locoregional recurrent squamous cell carcinomas of the head and neck
Zhu et al. The critical role of RasGRP4 in the growth of diffuse large B cell lymphoma
Spiliotaki et al. Dynamic changes of CTCs in patients with metastatic HR (+)/HER2 (−) breast cancer receiving salvage treatment with everolimus/exemestane
US20220136068A1 (en) Methods of detecting and treating venetoclax-resistant acute myeloid leukemia
Corvò et al. Evidence of cell kinetics as predictive factor of response to radiotherapy alone or chemoradiotherapy in patients with advanced head and neck cancer
Musca et al. The immune cell landscape of glioblastoma patients highlights a myeloid-enriched and immune suppressed microenvironment compared to metastatic brain tumors
EP2568290B1 (en) Methods for prognosis of diffuse large B-cell lymphoma
RU2505817C1 (en) Method for assessing radiosensitivity of airway cancer
EP4057005A1 (en) Biomarker for use in cancer therapy