Изучение тканевого микроокружения и опухолевой прогрессии увеальной меланомы методом рентгеновской микротомографии

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

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

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 24-25-00475

НазваниеИзучение тканевого микроокружения и опухолевой прогрессии увеальной меланомы методом рентгеновской микротомографии

Руководитель Ткачев Сергей Юрьевич,

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет) , г Москва

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-102 - Патологическая анатомия, патологическая физиология

Ключевые слова увеальная меланома, онкология, офтальмоонкология, микротомография, метастазирование, патологическая анатомия

Код ГРНТИ76.03.49

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Увеальная меланома — это опухоль, развивающаяся из меланоцитов увеального тракта, или сосудистой оболочки глаза, и по локализации подразделяется на меланому хориоидеи, цилиарного тела и радужки. Увеальная меланома успешно поддается местному лечению, однако у половины пациентов развиваются отдаленные метастазы, 90 % из которых локализуются в печени, что является основной причиной летальных исходов. Риск развития метастазов и, соответственно, прогноз заболевания коррелирует с патоморфологическими и молекулярно-генетическими характеристиками увеальной меланомы. В настоящий момент не разработана специфическая эффективная химиотерапия, направленная на лечение первичных или метастатических очагов, что приводит к высокой смертности пациентов. Поэтому особенно актуально не только изучение фундаментальных аспектов развития увеальной меланомы, но и поиск маркеров, которые могут свидетельствовать о неблагоприятном прогнозе. Данный проект направлен на определение новых маркеров прогрессии увеальной меланомы и изучение закономерностей, обуславливающих взаимодействия с другими анатомическими структурами глаза, в зависимости от имеющихся морфологических и молекулярно-генетических признаков опухоли, влияющих на степень риска развития метастазов, с использованием метода рентгеновской микротомографии. Рентгеновская микротомография дает возможность изучить опухоль в естественных анатомических и гистологических соотношениях с нормальными тканями глаза, а также производить большое количество морфометрических измерений. Комплекс исследуемых в данном проекте параметров включает в себя наличие инвазии в ткани глаза, неоваскуляризацию (в том числе васкулогенную мимикрию), морфологическую конфигурацию опухолевого роста, локализацию опухоли, гистологический тип опухолевых клеток, маркер пролиферации Ki67, ген-онкосупрессор BAP1, а также гены GNA11, PLCB4, EIF1AX, BAP1, SF3B1, SRSF2, вовлеченные в процесс патогенеза увеальной меланомы и влияющие на степень риска развития метастазов. Существуют литературные предпосылки, свидетельствующие о взаимосвязи исследуемых параметров, но подобных комплексных исследований, которые позволяют определить закономерности прогрессии увеальной меланомы до сих пор не проводилось. Раскрытие характера и принципиальных особенностей взаимосвязи патоморфологических характеристик увеальной меланомы, её цитоморфометрических свойств и имеющихся молекулярно-генетических признаков с помощью сочетания новаторского подхода по трехмерной визуализации тканей, классических гистологических методик и молекулярно-генетического анализа способно открыть совершенно новое направление исследований, дуально транслируемое в фундаментальную и практическую плоскость. Полученные данные могут расширить представления о течении тех или иных типов увеальной меланомы и, таким образом, могут быть экстраполированы на имеющиеся диагностические методики, широко применяемые в офтальмологической практике для выявления увеальной меланомы. Расширение представлений о прогрессии заболевания, вовлечении структур глаза и связи с имеющейся молекулярно-генетическими типами опухолевых клеток, позволит с большей точностью прогнозировать течение заболевания в зависимости от типа опухоли. Научная группа обладает достаточным уровнем компетенций в сферах рентгеновской микротомографии, офтальмологии, офтальмоонкологии, а также цифровой патологии для реализации данного научного проекта. Решение поставленной научной задачи будет осуществляться коллаборативной командой исследователей, включающей в себя специалистов по вопросам рентгеновской микротомографии, офтальмологии и офтальмоонкологии и цифровой патологии. Таким образом, результаты предлагаемого нами проекта позволят расширить фундаментальные представления о прогрессии увеальной меланомы и помогут сформулировать новые критерии для более точной диагностики, стадирования и прогнозирования течения заболевания.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
За первый год выполнения проекта были получены следующие результаты Собрано и визуализировано 17 образцов увеальной меланомы, фиксированных в формалине. Образцы классифицированы по локализации (хориоидея, цилиарное тело, радужка), типу роста (грибовидный, куполообразный, плоский) и степени васкуляризации. Была оптимизирована методика пробоподготовки для обеспечения равномерного проникновения контрастного вещества и повышения четкости визуализации структур опухоли, что обеспечило увеличение разрешения до 4-7 мкм на воксель. Это значительно повысило точность анализа и позволило выявить интереса, включая зоны некроза, сосудистые сети, кистозные образования и области инвазии. Создана анонимизированная база данных пациентов с увеальной меланомой, содержащая клинические, микротомографические и гистологические данные. База данных позволяет отслеживать динамику заболевания, включая метастазирование, и проводить сопоставительный анализ для разработки прогностических моделей. Разработана и внедрена СОП для микротомографии парафиновых блоков и контрастированных образцов. Процедура включает в себя подготовку образцов, сканирование, реконструкцию данных с использованием конвертора NRecon и программного анализа (VG Studio Max, CTAn, 3D Slicer). СОП обеспечивает высокую точность выделения структур опухоли даже без контрастирования. Отработаны полуавтоматические подходы к сегментации опухолевой ткани с использованием VG Studio Max, CTAn и 3D Slicer. Методика обеспечила высокую точность в дифференциации опухолевой ткани, выделении сосудов и некротических зон, что делает её применимой как для увеальной меланомы, так и для опухолей вообще. Созданы 3D-модели опухолей, отображающие процессы инвазии, васкуляризации и прогрессии. Выявлены ключевые явления, включая разрушение мембраны Бруха при грибовидном росте, анастомозы между сетчаткой и хориоидеей, а также витреоретинальный сидинг. Установлено, что опухоли с высокой васкуляризацией демонстрируют более агрессивное поведение, включая разрушение стекловидного тела и проникновение в субретинальные пространства, а эпителиоидные формы опухоли ассоциировались с высокой митотической активностью, тогда как веретенообразные клетки продемонстрировали более благоприятный прогноз. Полученные результаты создают прочную основу для дальнейших исследований, направленных на изучение молекулярно-генетических механизмов прогрессии опухолей, уточнение прогностических факторов и поиск новых диагностических маркеров увеальной меланомы.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
За второй год выполнения проекта получены следующие результаты. Завершён анализ данных по ортотопическим PDX-моделям плоскоклеточного рака пищевода и опубликованы результаты в международном рецензируемом журнале Cancers (Q1, https://www.mdpi.com/2072-6694/17/7/1139). Впервые показано, что структуры, традиционно интерпретируемые на двухмерных гистологических срезах как изолированные опухолевые почки (tumor buds), в действительности представляют собой сечения непрерывных пальцевидных выростов, топологически связанных с основным фронтом инвазии. Установлено, что опухолевые клетки распространяются вдоль предсуществующих анатомических пространств — по серозным поверхностям брюшины, между долями печени, вдоль периваскулярных пространств. Обнаружены плоские многоклеточные тяжи, мигрирующие по поверхности мезотелия без деструкции подлежащих тканей — ранее неописанный паттерн перитонеального распространения. Исходные данные с томограммами загружены в открытый репозиторий Zenodo: https://zenodo.org/records/13990467. Проведено систематическое исследование трёхмерной топологии инвазии увеальной меланомы человека. Общее количество исследованных образцов составило 25 единиц. Впервые детально визуализированы и документированы клинически значимые пути распространения опухоли: миграция через склеральные эмиссарии с формированием экстрабульбарного роста, распространение опухолевых клеток через субретинальный экссудат, инвазия в переднюю камеру глаза с формированием васкуляризированных пальцевидных выростов, врастание в дренажную систему угла передней камеры — потенциальный путь гематогенной диссеминации с формированием метастазов в печень. Подтверждена универсальность обнаруженных на PDX-моделях феноменов: опухолевые скопления, выглядящие изолированными на двухмерных гистологических срезах, при трёхмерной реконструкции оказываются топологически связанными с основной массой опухоли. Данное наблюдение воспроизводится как на экспериментальных моделях, так и на клиническом материале опухолей различного гистогенеза. Выполнена комплексная характеристика опухолевой неоваскуляризации при различных паттернах роста увеальной меланомы. Выявлено резкое различие в васкуляризации между интра- и экстрахориоидальными частями грибовидных опухолей, связанное с гипоксией после прорыва мембраны Бруха. Установлена связь между гипоксией периферических зон и формированием инвазивных структур. Подготовлен комплексный методологический обзор по применению микро-КТ для визуализации опухолевых образцов ex vivo, систематизирующий современные методы контрастирования, протоколы визуализации и подходы к сегментации изображений. Обзор подан в журнал Journal of Imaging. Подготовлены два обзора по микроокружению и ангиогенезу увеальной меланомы, поданные в журнал «Сеченовский вестник». Результаты исследования представлены на Московском онкологическом форуме 2025 и получили широкое освещение в средствах массовой информации, включая публикации в изданиях «Известия», «Коммерсантъ», ТАСС и портале «Наука РФ». Ссылки на информационные ресурсы: Статья в Cancers: https://doi.org/10.3390/cancers17071139 Данные в Zenodo: https://zenodo.org/records/13990467 Публикации в СМИ: Известия: https://iz.ru/1864064/mariia-nediuk-denis-gritcenko/tciklichnoe-delo-uchenye-otkryli-tainu-rasprostraneniia-metastazov-v-organizme Коммерсантъ: https://www.kommersant.ru/doc/7677567 ТАСС: https://nauka.tass.ru/nauka/23586675 Наука РФ: https://наука.рф/journal/pobedit-zluyu-ten-ekspert-o-noveyshikh-issledovaniyakh-v-oblasti-onkologii/

Возможность практического использования результатов
Результаты проекта имеют потенциал практического применения в нескольких областях. Совершенствование патоморфологической диагностики опухолей. Разработанная методология микро-КТ визуализации опухолевых образцов с последующей гистологической верификацией может быть внедрена в практику патологоанатомических исследований онкологических учреждений. Трёхмерная визуализация позволяет выявлять особенности опухолевой инвазии, недоступные при стандартном гистологическом исследовании, что повышает точность диагностики и стадирования. Метод применим для исследования архивных парафиновых блоков без дополнительного контрастирования, что обеспечивает возможность ретроспективного анализа. Уточнение прогностических критериев. Результаты проекта указывают на необходимость переосмысления интерпретации tumor budding — признанного прогностического фактора при колоректальном раке и других карциномах. Установлено, что «изолированные» опухолевые почки в значительной части случаев представляют собой срезы непрерывных структур, связанных с основной опухолью. Это может потребовать пересмотра критериев оценки и прогностических алгоритмов, что в перспективе повлияет на выбор тактики лечения и улучшит исходы у пациентов. Разработка новых подходов к прогнозированию при увеальной меланоме. Детальное описание путей экстраокулярного распространения увеальной меланомы (через склеральные эмиссарии, субретинальный экссудат, дренажную систему угла передней камеры) создаёт основу для разработки прогностических моделей, учитывающих трёхмерные характеристики опухолевой инвазии. Увеальная меланома характеризуется высокой частотой метастазирования в печень (до 50% пациентов), что определяет социальную значимость улучшения прогнозирования. Формирование научно-технологического задела. Созданы стандартные операционные процедуры для микро-КТ визуализации опухолей, валидированные на клиническом материале. Разработан подход к сегментации изображений на основе плотностных характеристик, не требующий обучения нейросетевых моделей. Сформирована анонимизированная база данных пациентов с увеальной меланомой и цифровой архив гистологических препаратов. Исходные данные микро-КТ размещены в открытом репозитории Zenodo, что обеспечивает воспроизводимость результатов и доступность для научного сообщества. Подготовка кадров. В ходе выполнения проекта сформирована междисциплинарная исследовательская команда, включающая специалистов в области онкологии, офтальмологии, патологической анатомии, лучевой диагностики и биоинформатики из шести научных организаций. Результаты проекта составляют основу кандидатской диссертации руководителя проекта. Методология и результаты исследования уже были использованы в образовательных программах Сеченовского университета. В частности, результаты научной работы легли в основу курса ДПО «Работа с лабораторными животными: общие принципы и возможности современных технологий», где показывалось потенциальное применение микро-КТ для анализа опухолевой ткани Социальная значимость. Онкологические заболевания занимают второе место среди причин смертности в Российской Федерации. Улучшение понимания механизмов метастазирования — ключевого фактора, определяющего прогноз при большинстве злокачественных опухолей — имеет прямое значение для повышения эффективности лечения и снижения смертности. Результаты проекта вносят вклад в решение этой задачи на фундаментальном уровне.