Биологические особенности трансформации плазматических клеток и лабораторная диагностика множественной миеломы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.00.46, кандидат биологических наук Русанова, Екатерина Борисовна

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Русанова, Екатерина Борисовна

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Множественная миелома.

1.1.1. Традиционные методы выявления моноклонального белка.

1.1.2. Современная клиническая лабораторная диагностика множественной миеломы.

1.1.3. Метод иммунофиксации для выявления моноклонального белка.

1.2. Биология плазматических клеток.

1.2.1. Фенотипические особенности дифференцировки плазматических клеток.

1.2.2. Трансформированные плазматические клетки.

1.2.3. Иммунофенотипирование плазматических клеток.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.2.1. Нефелометрический метод анализа белков сыворотки крови и мочи.

2.2.1.1. Оценка содержания иммуноглобулинов в сыворотке крови.

2.2.1.2. Определение концентрации легких цепей сыворотки крови и мочи.

2.2.1.3. Определение бета-2-микроглобулина в 39 сыворотке

2.2.2. Метод иммунофиксации для выявления моноклонального белка.

2.2.2.1. Протокол исследования.

2.2.2.2. Интерпретация результатов иммунофиксации.

2.2.3. Иммунофенотипирование методом проточной цитометрии.

2.2.3.1. Информативность иммунофенотипирования с помощью проточной цитометрии.

2.2.3.2. Оценка интенсивности экспрессии маркеров.

2.3. Статистический анализ данных.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Этап первичной диагностики.

3.1.1. Иммунофиксация белков периферической крови.

3.1.2. Иммунофиксация белков суточной мочи.

3.1.3. Иммунофиксация белков в двух биологических материалах.

3.1.4. Результаты иммунофиксации и концентрации иммуноглобулинов сыворотки.

3.1.5. Результаты иммунофиксации и концентрации легких цепей.

3.1.5.1. Результаты иммунофиксации и концентрации легких цепей сыворотки крови.

3.1.5.2. Результаты иммунофиксации и концентрации легких цепей суточной мочи.

3.1.6. Результаты иммунофиксации и уровень бета - 2 -микроглобулина.

3.1.7. Иммунофенотипирование клеток костного мозга.

3.1.8. Относительное количество плазматических клеток по результатам световой микроскопии и проточной цитометрии.

3.1.9. Сопоставление результатов иммунофенотипирования и иммунофиксации.

3.2. Этап диагностики минимальной остаточной болезни и оценки эффективности терапии.

4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Клиническая лабораторная диагностика», 14.00.46 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Биологические особенности трансформации плазматических клеток и лабораторная диагностика множественной миеломы»

Множественная миелома — заболевание системы крови, биологической основой которого является накопление трансформированных плазматических клеток и продуцируемого ими патологического белка. Сопутствующие органные нарушения включают деструкцию костной ткани, гиперкальциемию, почечную недостаточность и анемию. Согласно классификации Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) 2008 г., множественная миелома (ММ) относится к В-клеточным лимфоидным опухолям низкой степени злокачественности. Для постановки диагноза и определения стадии ММ требуется наличие таких признаков, как (1) содержание плазматических клеток в костном мозге более 10% и/или наличие плазмоцитомы, подтверждённой гистологическим исследованием, (2) наличие моноклонального белка в сыворотке и/или в моче, (3) органная недостаточность, обусловленная миеломной болезнью [31].

ММ занимает 1% среди всех онкологических заболеваний, составляя при этом 10% от всех злокачественных заболеваний системы крови [50, 72]. Распространенность заболевания ММ в России и Европе колеблется от 1,2 до 6 случаев на 100000 населения в год. В Санкт-Петербурге в 2004 году заболеваемость составила 2,5 на 100000 населения, было зарегистрировано 387 больных и 97 новых случаев ММ [3]. Возрастная медиана заболевания 71 год, лица до 40 лет среди общего количества больных составляют не более 2%, а доля пациентов моложе 30 лет колеблется от 0,18 до 1% среди всех случаев верифицированной ММ [7]. В последние годы отмечают тенденцию увеличения показателя заболеваемости ММ, что объяснимо совершенствованием лабораторной диагностики ММ и вовлечением новых современных технологий [15, 27]. Появление новых лекарственных препаратов и новых возможностей лечения ММ приводит к особой востребованности выявления минимальной остаточной болезни (МОБ) и верификации ремиссии заболевания.

Опухолевая трансформация В-лимфоцитов при ММ происходит в терминальных центрах периферических лимфоидных органов после соматических гипермутаций реаранжированных генов иммуноглобулинов и изотипического переключения антител [26]. Трансформированные, претерпевшие опухолевую трансформацию плазматические клетки, наряду с нормальными мигрируют обратно в костный мозг, где при участии микроокружения костного мозга формируют опухолевый клон, что приводит к о стео деструкции. Цитокины, секретируемые стромальными элементами костного мозга, играют важную роль для вновь прибывших в костный мозг плазматических клеток. В частности, показано, что IL-6 является фактором роста для миеломных клеток. В результате ряда последующих активационных процессов в трансформированных плазматических клетках последние приобретают высокую пролиферативную активность вместе со снижением их способности к апоптотической гибели [29]. Иммунофенотипический профиль миеломных клеток имеет ряд особенностей: в процессе дифференцировки В-лимфоцитов происходит потеря пан-В-клеточных маркеров, таких как CD 19 и CD20, и приобретение большого количества молекул адгезии [34]. Приобретение этих молекул связано с возвращением миеломных клеток обратно в костный мозг после изотипического переключения синтеза иммуноглобулинов в лимфатическом узле. Маркер адгезии CD56 отсутствует на поверхности плазматических клеток в норме, экспрессируется миеломными клетками и исчезает на этапе прогрессии заболевания [6, 32].

В настоящее время в Санкт-Петербурге и в Российской Федерации, несмотря на проведение современного высокотехнологичного лечения, отсутствует единый алгоритм первичной диагностики и выявления МОБ при ММ. Поэтому вопрос о критериях оценки эффективности терапии в различных лечебно-профилактических учреждениях остается открытым и сегодня. Аналогичные работы за пределами Российской Федерации также носят эпизодический характер и не могут быть с уверенностью перенесены в диагностические лаборатории. Настоящее исследование посвящено определению характера продукции моноклонального белка плазматическими клетками и выявлению иммунофенотипических особенностей плазматических клеток при ММ с применением современных методов лабораторной диагностики: иммунофиксации и иммунофенотипирования методом проточной цитометрии.

Выявить биологические особенности трансформации плазматических клеток при множественной миеломе для оптимизации диагностики и лабораторного мониторинга.

1. Оценить характер продукции белков трансформированными плазматическими клетками при множественной миеломе.

2. Выявить особенности сочетанной продукции различных белков при множественной миеломе.

3. Разработать способ идентификации плазматических клеток методом проточной цитометрии и оценить иммунофенотипические особенности трансформированных плазматических клеток при множественной миеломе.

4. Сформировать комплекс лабораторных исследований для диагностики и мониторинга множественной миеломы.

Научная новизна и теоретическая значимость работы

Впервые определены иммунологические варианты продукции моноклонального белка при множественной миеломе и оценена аберрантность (отклонение от нормы) иммунофенотипического профиля трансформированных плазматических клеток для популяции больных РФ (Северо-Западного региона). Разработана стратегия логических ограничений для идентификации целевой популяции плазматических клеток методом проточной цитометрии для выявления сохранных и трансформированных плазматических клеток на этапах первичной диагностики и оценки минимальной остаточной болезни.

Впервые изучены биологические особенности аберрантности иммунофенотипа плазматических клеток и иммунологического варианта продукции моноклонального белка при различных типах множественной миеломы. Показано, что миеломные клетки с моноклональной продукцией иммуноглобулина А и легкой цепью лямбда типа иммунологического варианта моноклонального белка во всех случаях позитивны по маркеру CD 19 и в большинстве случаев экспрессируют маркеры CD56 и CD 117. Впервые проведено комплексное сопоставление результатов определения концентраций основных классов иммуноглобулинов сыворотки крови, легких цепей каппа и лямбда типа сыворотки крови и мочи, уровня бета-2-микроглобулина и иммунофиксации для выявления и определения типа моноклонального белка при множественной миеломе. Впервые выявлены тендерные различия больных множественной миеломой на этапе оценки минимальной остаточной болезни: положительный результат иммунофиксации сыворотки и увеличение содержания IgA чаще наблюдали у мужчин, в то время как увеличение концентрации легких цепей каппа типа в сыворотке чаще наблюдали у женщин. Предложен алгоритм расчета относительного количества плазматических клеток, позволяющий на основании значений, полученных методом проточной цитометрии, предположить относительное количество плазматических клеток, которое будет определено методом световой микроскопии. Показано, что иммунологический вариант моноклонального белка сохраняется в ходе заболевания и позволяет проводить диагностику минимальной остаточной болезни.

Практическая значимость работы

Для выявления моноклонального белка в сыворотке крови и моче с целью определения иммунологического варианта его продукции при диагностике множественной миеломы показано использование метода иммунофиксации на этапах диагностики, оценки эффективности терапии и определения минимальной остаточной болезни множественной миеломы. Предложенная стратегия иммунофенотипирования методом проточной цитометрии выявляет относительное количество и первичный иммунофенотип плазматических клеток в дебюте заболевания, что позволяет проводить мониторинг эффективности терапии с выявлением сохранных и трансформированных плазматических клеток.

Для диагностики множественной миеломы и мониторинга эффективности терапии лабораторное обследование включает количественное определение основных классов иммуноглобулинов сыворотки IgA, IgM и IgG, легких цепей каппа и лямбда типов сыворотки крови и мочи, определение уровня бета-2-микроглобулина, выявление моноклонального белка, определение его состава методом иммунофиксации и иммунофенотипирование методом проточной цитометрии плазматических клеток костного мозга.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Метод иммунофиксации идентифицирует моноклональный белок, что у свидетельствует о трансформации плазматических клеток и является одним из критериев множественной миеломы на этапах диагностики и оценки минимальной остаточной болезни.

2. Особенности иммунофенотипического профиля плазматических клеток на этапах диагностики и оценки эффективности терапии позволяют проводить определение относительного количества трансформированных и нормальных плазматических клеток для мониторинга минимальной остаточной болезни множественной миеломы.

3. Предложенный комплекс иммунологической диагностики ММ; включающий классические методы (определения концентраций иммуноглобулинов основных классов сыворотки крови, бета-2-микроглобулина, легких цепей сыворотки и мочи, морфологическую оценку состава клеток костного мозга), и современные методы, иммунофенотипирование и иммунофиксацию, выявляет биологические особенности трансформированных плазматических клеток каждого больного множественной миеломой, подтверждает клональность заболевания и выявляет минимальную остаточную болезнь.

Основные положения диссертационного исследования были доложены на X Всероссийском научном форуме с международным участием имени акад. В.И. Иоффе «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (2006), на научном совете СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова в качестве победителя конкурса «Стипендия I года 2007», на 7-й летней иммунологической школы им. проф. Дж. Хамфри (Москва, 2007), на Международной встрече памяти P.M. Горбачевой (Санкт-Петербург, 2007), на межвузовской конференции Общества молодых ученых СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова «Санкт-Петербургские научные чтения» -2007 и 2008, на Международной конференции Европейской ассоциации по гематологии (Берлин, 2009). По теме диссертационного исследования были получены гранты Правительства Санкт-Петербурга Фундаментального Естествознания в 2006, 2007 и 2008 гг., грант Правительства Санкт-Петербурга в области науки и техники 2007 г., грант для молодых ученых СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова в 2007 и 2008 гг.

Внедрение результатов исследования

Результаты диссертационного исследования внедрены в клиническую практику отделений гематологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П.Павлова, Российского научно-исследовательского института гематологии и трансфузиологии, Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова, ГУЗ городских больниц № 15, № 17 и № 31 г. Санкт-Петербурга, Ленинградской областной клинической больницы, Негосударственного учреждения здравоохранения ОАО «РЖД» Дорожной клинической больницы г. Санкт-Петербурга, Республиканской больницы имени В.А. Баранова г. Петрозаводска.

Результаты работы применяют в преподавательской деятельности на кафедре клинической лабораторной диагностики с курсом молекулярной медицины СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова в рамках основной программы обучения студентов 6 курса, при работе с иностранными студентами 6 курса лечебного факультета, при проведении совместных элективов для магистров первого и второго года обучения на кафедре цитологии и гистологии биолого-почвенного факультета Санкт-Петербургского государственного университета, в рамках факультета повышения образования СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова на курсах повышения образования.

Личный вклад автора в разработку темы

Данные, представленные в работе, получены лично автором. Автором показано, что для проведения лабораторной диагностики множественной миеломы необходимо повышение информативности проводимых диагностических методов исследования множественной миеломы. Автором внедрены и апробированы методы иммунофиксации и иммунофенотипирования с помощью проточной цитометрии для оценки биологических особенностей плазматических клеток; создан алгоритм выявления плазматических клеток в костном мозге; разработаны алгоритмы для первичной диагностики множественной миеломы, для определения минимальной остаточной болезни и оценки эффективности терапии. Оценена аберрантность фенотипа трансформированных плазматических клеток на этапах первичной диагностики и определения минимальной остаточной болезни. Разработан комплекс лабораторных исследований для диагностики множественной миеломы и мониторинга эффективности терапии. Выполнена статистическая обработка, анализ полученных данных и обобщение результатов исследования. Оценка содержания иммуноглобулинов основных классов и бета-2-микроглобулина сыворотки, легких цепей сыворотки крови и мочи была проведена сотрудниками лаборатории клинической иммунологии и молекулярной диагностики ЦЛД СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. Оценка относительного содержания плазматических клеток костного мозга методом световой микроскопии была выполнена сотрудниками лаб. клинической гематологии ЦЛД СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова Е.Т. Поляковой и О.В. Штапровой.

По теме диссертационного исследования опубликовано 14 работ, в том числе 3 публикации в изданиях, определенных перечнем ВАК, 2 учебно-методических пособия для студентов медицинских ВУЗов, врачей и специалистов.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и обсуждения собственных данных, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа проиллюстрирована 27 рисунками и 46 таблицами. Список литературы включает 116 источников, из них 12 отечественных и 104 зарубежных источников.