Новые подходы в дифференциальной диагностике рака молочной железы с использованием методов медицинской статистики

Цель. Рак молочной железы (РМЖ) является сложным гетерогенным заболеванием, которое требует использования нескольких диагностических подходов с учетом различных подтипов опухоли. Выявление РМЖ на ранних стадиях играет решающую роль в прогнозе и лечении этой онкопатологии. В настоящее время скрининг и диагностика РМЖ основаны на методах маммографии, УЗИ, компьютерной томографии, МРТ, а также заборе крови на онкомаркеры, часто не являющиеся высокоточными. Поэтому расширение спектра биомаркеров, рекомендуемых в дополнение к стандартным протоколам, могло бы повысить точность и чувствительность существующих скрининговых методов, а впоследствии заменить малоэффективные онкомаркеры, тестируемые на начальных этапах обследования пациенток. В связи с этим целью исследования был анализ показателей периферической крови, рекомендуемых в качестве возможных биомаркеров для дифференциальной диагностики РМЖ. На их основе была разработана простая в использовании, экономически эффективная, высокоточная тест-система. В качестве показателей периферической крови рекомендованы: активность каспаз и соотношение субпопуляций лимфоцитов.

Материалы и методы. Использовали венозную кровь 108 пациенток ГБУЗ «Республиканский Онкологический Диспансер» (г. Петрозаводск), имеющих гистологически подтвержденную патологию молочной железы: доброкачественная опухоль МЖ – 15, ст. I РМЖ – 20, ст. II РМЖ – 30, ст. III РМЖ – 43. В качестве контроля оценивалась кровь 30 небеременных женщин, сопоставимых по возрасту, данным анамнеза и не имеющих онкологических заболеваний. Фракцию мононуклеарных клеток периферической крови (МНПК) выделяли стандартным методом на градиенте фиколл-уро-графина плотностью 1,077 г/см³. Активность каспаз-3, –6, –8, –9 определяли спектрофлуориметрически с использованием специфических субстратов, меченных флуоресцентной меткой (7-амино-4-трифторметилкумарин). Субпопуляции мононуклеарных клеток периферической крови выявляли непрямой иммунофлуоресценцией с использованием моноклональных антител, специфичных к дифференцировоч-ным антигенам (CD3, CD4, CD8, CD16, CD20, CD25, CD95) («Sigma», США). Оценивалась доля CD-позитивных клеток от общего числа лимфоцитов. Статистический анализ проводился в среде R. Для создания тест-системы использовался дискриминантный анализ и метод искусственных нейронных сетей. Для первичной апробации тест-системы были использованы данные об исследуемых показателях периферической крови 8 женщин: контроль – 1, доброкачественная опухоль – 1, ст. I РМЖ – 1, ст. II – 2, ст. III – 3.

Результаты. В качестве возможных диагностических биомаркеров были проанализированы активность каспаз –3, –6, –8, –9 в МНПК и относительное количество CD3-, CD4-, CD8-, CD16-, CD20-, CD25-, CD95-позитивных лимфоцитов. Дискриминантный анализ для 138 образцов показал, что все исследуемые биомаркеры являются значимыми. С их помощью были правильно дифференцированы 100% случаев без патологии, 87% – с доброкачественной опухолью, 90% – с ст. I РМЖ, 99% – с ст. II РМЖ, 100% – с ст. III РМЖ. После искусственного увеличения выборки до размера 3464 образцов путем перестановки показателей внутри групп, чувствительность тест-системы увеличилась: 100% – контрольные образцы, 97% – доброкачественная опухоль, 92% – ст. I РМЖ, 100% – ст. II РМЖ, 100% – ст. III РМЖ.

Параллельно указанные биомаркеры были использованы в другом подходе, основанном на методе искусственных нейронных сетей. Созданная нейронная сеть показала 100% правильный результат дифференциации образцов по группам согласно оригинальной и искусственно увеличенной выборкам. На основе данных дискриминантного анализа и нейрон-

XX РОССИЙСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ КОНГРЕСС • ПОСТЕРЫ

РАК МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

ных сетей в свободно распространяемой среде статистических вычислений «R» нами было разработано программное обеспечение, которое автоматически с определенной вероятностью (% – дискриминантный анализ) и в бинарной системе «да / нет» (1/0, нейронные сети) разделяет образцы крови пациенток при введении проанализированных показателей (биомаркеров) на группы: доброкачественная опухоль молочной железы, ст. I, ст. II, ст. III РМЖ или группа без патологии. В процессе первичной проверки разработанной тест-системы дополнительно было протестировано 8 образцов крови пациенток. Все образцы были правильно классифицированы, частота ошибок равна нулю.

Заключение. Использование дискриминантного анализа и нейронных сетей позволило разработать высокоточный инструмент для дифференциальной диагностики РМЖ на основе 11 биомаркеров периферической крови, который свел к минимуму аналитическую сложность и интерпретацию результатов. Тест-система способна выявить отсутствие патологии молочной железы или злокачественный рост на разных стадиях, а также диагностировать доброкачественную опухоль. Некоторые используемые в тест-системе биомаркеры (антигены лимфоцитов) широко анализируются в клинических лабораториях, другие (активность каспаз) – не требуют трудоемких методов анализа и значительных материальных затрат, что делает их доступными для определения и рекомендации к внедрению в клиническую практику.