Мутации генов BRCA 1 и BRCA 2 — что нужно знать, чтобы жить

Что такое BRCA1 и BRCA2?

Автор: Диана Артуровна Еналдиева
Экспертность: Генетик. Взрослый. Стаж более 7 лет

BReast CAncer 1/2 — два гена, которые стали синонимами риска развития рака. Эти гены несут в себе информацию о белках, которые исправляют повреждения ДНК. Однако эти гены тоже поддаются мутациям. Тогда защитные белки теряют возможность «чинить» ДНК. Так в наследственной информации копятся мутации, а чем их больше, тем выше риск развития опухоли.

Роль BRCA1 и BRCA2

BRCA1 и BRCA2 действуют как гены, подавляющие опухоль. Они вырабатывают белки, которые восстанавливают поврежденный ДНК в клетках. При правильной работе эти гены помогают поддерживать стабильность генома(всей наследственной информации организма) и предотвращают неконтролируемый рост клеток, характерный для рака. Они работают как система «ремонта» клеток, не позволяя ошибкам накапливаться и превращаться в опухоль:

BRCA1 замечает поломку ⇨ останавливает деление клетки ⇨ дает сигнал на восстановление

BRCA2 находит место разрыва ⇨ использует здоровую копию ДНК как шаблон ⇨ точно восстанавливает поврежденный участок

Виды мутаций в BRCA1/2

Все мутации делятся на 2 главных вида:

• Наследственные (герминальные)

если у одного из родителей есть мутация в гене BRCA1 или BRCA2, ребёнок унаследует ее с вероятностью 50%.

• Соматические( ненаследственные)

эти мутации возникают в процессе жизни . Они затрагивают только отдельные клетки и со временем могут привести к раку. (Возможные причины: радиация, вредные химические вещества, курение, неправильное питание, воспаления)

Существует два основных типа повреждений ДНК:

• одноцепочечные разрывы (SSB) – затрагивают только одну из двух нитей ДНК. Такие повреждения легче исправить, и клетка быстро восстанавливает их.

• двухцепочечные разрывы (DSB) – повреждают обе нити ДНК одновременно. Это более серьезное повреждение: если его не исправить, клетки начинают делиться с ошибками – а это высокий риск развития рака.

Мутации в BRCA2

Наиболее распространенными мутациями в BRCA2 – сдвиговые и миссенс-мутации.

Сдвиговые мутации происходят, когда в ДНК теряются или добавляются отдельные «буквы» — нуклеотиды. Из-за этого нарушается порядок считывания гена, и белок, который должен защищать ДНК, создаётся неправильно.

Миссенс-мутации — это замена одной «буквы» ДНК на другую. В результате белок строится с ошибкой: одна аминокислота заменяется другой, и его работа становится нестабильной или полностью нарушается.

Часто уязвимым участком BRCA2 считается экзон 11 — самая крупная и функционально важная часть гена. Именно здесь чаще всего происходят мутации, которые лишают белок способности восстанавливать повреждения ДНК.

Мутации в BRCA1

Наиболее частыми изменениями в гене BRCA1 тоже являются сдвиговые и нонсенс-мутации.

Нонсенс-мутации создают ранний стоп-сигнал (стоп-кодон) в гене, из-за чего белок получается укороченным и неработающим.

Наиболее уязвимыми участками BRCA1 считаются экзоны 2, 11 и 20 — эти области особенно важны для работы белка. Именно здесь чаще всего происходят мутации, которые нарушают способность белка участвовать в репарации ДНК и защите генома.

Что говорит статистика о мутациях BRCA1 и BRCA2?

Для начала важно понять:

• Наличие мутации в генах BRCA1/2 не означает, что у человека обязательно разовьется рак.
• И наоборот — не каждый случай рака молочной железы или яичников связан с мутациями именно в этих генах.

Патогенные мутации BRCA1/2 присутствуют примерно у 1 из 300–800 человек, то есть у 0,1–0,3% населения. В среднем, около 0,2% женщин (1 из 400–500) являются носителями мутации одного из этих генов.

Среди женщин с раком молочной железы

Среди женщин с раком яичников

Наследственные мутации

Наследственные мутации в генах BRCA1/2 составляют 5–10% всех случаев рака молочной железы; и 15–25% всех случаев рака яичников.

Такие данные показывают, что наследственные мутации BRCA/2 играют важную, но не единственную роль в развитии онкологии. Большинство случаев рака — приобретенные (соматические). Однако для носителей мутаций наследственный фактор становится ключевым, поэтому важно регулярное обследование и профилактическое наблюдение.

BRCA-мутации — не приговор, а сигнал к внимательному наблюдению за здоровьем. Современные методы диагностики позволяют выявить риск заранее и вовремя принять профилактические меры.

Как наследуются мутации BRCA 1/2

Мутации в генах наследуются аутосомно- доминантным путем. Это значит , что достаточно одной копии измененного гена , чтоб риск развития рака сильно повысился. Аутосомы — НЕполовые хромосомы , поэтому передается одинаково как от матери так и от отца . У носителей мутации выше вероятность заболеть , но болезнь развивается не всегда – на нее влияют образ жизни, экология и гормональный фон.

Так , мутации BRCA1/2 могут передаваться из поколения в поколение, и раннее знание о генетическом статусе помогает вовремя проводить обследования и снижать риск развития рака.

С какими онкологическими заболеваниями связаны мутации?

Чаще всего это рак молочной железы и рак яичников. Но повреждения в этих генах также повышают вероятность развития рака:

• поджелудочной железы,
• предстательной железы у мужчин,
• желудка,
• кожи (меланома),
• толстой кишки (редко)

Мужчины с мутацией BRCA2 имеют повышенный риск рака молочной железы.

Риск онкозаболеваний BRCA1/2

Опухоли у носителей BRCA1 чаще бывают трижды негативными (нет эстрогена, прогестерона и HER2, поэтому такая опухоль не чувствительна к гормонам), что делает лечение сложнее. При мутации BRCA2 рак обычно гормонозависимый – можно применять терапию, направленную на гормональные рецепторы.

Когда стоит пройти тестирование?

Тестирование на мутации BRCA1/2 проводится в двух ситуациях:

1. Прогностическое (предиктивное) тестирование

Проводится если:

• есть семейная история онкологии (рак у матери, отца, бабушки и т.д.)
  • есть известная мутация BRCA у кого-то из родственников
  • наблюдается множество случаев рака в семье, особенно в молодом возрасте.

Цель такого исследования — определить риск развития рака в будущем; вовремя начать наблюдение, профилактику, изменить образ жизни или произвести профилактическую операцию (например: удаление яичников и маточных труб или молочных желез)

2. Диагностическое тестирование

Проводится у людей с уже выявленным раком для:

• выяснения происхождения мутации ( наследственная или соматическая)
  • оценки риска развития других видов рака
  • подбора оптимального лечения.

То есть, здесь тест помогает понять причину возникновения рака и найти лучшие способы лечения. Перед проведением анализа важна консультация с врачом-генетиком. Он поможет определить, действительно ли есть показания к исследованию и какой метод подойдет лучше.

Методы диагностики

Мутации выявляются разными методами, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Их можно разделить на две группы:

1. Скрининговые

Это быстрые и сравнительно недорогие тесты. Их применяют как первый шаг: быстро выявить наиболее распространенные мутации. Они не охватывают весь ген, а анализируют только участки, где изменения встречаются чаще всего. Если результат оказывается положительным или сомнительным, для уточнения проводят →

2. Подтверждающие. Здесь уже исследуют весь ген целиком, чтобы обнаружить не только частые, но и редкие или новые мутации, а также уточнить тип и локализацию изменений. Такие методы более сложные, дорогие и требуют лабораторного оборудования высокого уровня.

Для скрининга используют следующие методы

1. ПЦР (полимеразная цепная реакция) – это базовый метод.

Как его проводят:

• из образца венозной крови выделяют ДНК;
  • специальный аппарат амплифицирует (многократно копирует) нужный участок ДНК, чтобы его стало достаточно для анализа;
  • так можно определить, есть ли мутация в определенном месте гена.

Этот метод быстрый, недорогой, точный и широко используется в странах СНГ.

Но он подходит только для поиска заранее известных мутаций. Если мутация редкая или новая – обычная ПЦР ее не найдет.

Более точной версией является Цифровая ПЦР. Здесь ДНК делится на тысячи микрокапель, где реакция идет отдельно. Это позволяет точно посчитать, сколько копий мутированного гена есть, даже если их очень мало. Ее применяют для:

• обнаружения редких мутаций;
  • для контроля эффективности лечения;
  • для раннего выявления рецидивов.

Только Цифровая ПЦР (dPCR) – дорогая технология, доступна пока не во всех странах СНГ .

2. Денатурирующая высокоэффективная жидкостная хроматография (DHPLC)

основан на том, что нормальная и мутантная ДНК ведут себя по-разному при нагревании.

Как его проводят:

• из крови выделяют ДНК;
  • проводят ПЦР амплификацию;
  • полученные копии нагревают чтобы двойная спираль ДНК разошлась на две цепочки;
  • затем медленно охлаждают, позволяя им соединиться.

Если в одной из цепей есть мутация, она соединяется с нормальной цепью не идеально — в структуре появляются расхождения спаривания. Именно эти участки и выявляет DHPLC.

Метод чувствительный, быстрый и экономичный, поэтому его часто используют на

этапе скрининга. Он позволяет быстро определить наличие даже небольших изменений в структуре ДНК, не зная заранее, где именно находится мутация.

3.  Анализ плавления с высоким разрешением (HRMA)

Это чувствительный метод, который позволяет обнаружить даже небольшие изменения в последовательности ДНК.

Он основан на том, что двухцепочечная ДНК расплетается при нагревании, а температура, при которой это происходит, зависит от ее состава.

Как оно проводится:

• У человека берут образец крови или слюны и выделяют из него ДНК.

• Затем с помощью ПЦР его амплифицируют — то есть копируют нужный участок гена

• В реакционную смесь добавляют флуоресцентный краситель, который светится только тогда, когда ДНК находится в двойной спирали.

• При постепенном нагревании двойная спираль начинает расплетаться — и свечение постепенно исчезает

• При мутации ДНК плавится при другой температуре, чем нормальная, — и прибор фиксирует эту разницу

Метод быстрый и чувствительный, не требует сложного оборудования, но, как и DHPLC, не определяет тип мутации, поэтому отклонения требуют подтверждения.

4.  Полиморфизм конформации одноцепочечной ДНК (SSCP)

Этот метод выявляет даже одиночные изменения ДНК, основан на том, что каждая одноцепочечная молекула имеет уникальную трехмерную форму (конформацию).

Во время электрофореза (прохождение образцов через гель под действием

электрического поля) разные формы одноцепочечных ДНК движутся по гелю с разной скоростью, образуя характерные полосы. Если у человека есть мутация, рисунок полос будет отличаться от нормального — это и позволяет заподозрить изменение в гене.

Подтверждающие методы . В отличие от скрининговых они позволяют не только установить есть ли мутация, но и:

• определить точный тип изменения;
• выяснить локализацию мутации;
• оценить влияние мутации на работу белка;
• исключает ложноположительные или ложноотрицательные результаты скрининга.

Основные подтверждающие методы

1. Секвенирование нового поколения (NGS)

это один из самых точных и современных методов, позволяющий «прочитать» ген полностью.

NGS выявляет все возможные изменения — как частые, так и редкие, включая те, что ранее не были описаны в научной литературе.

Из образца крови, слюны или ткани выделяют ДНК, затем:

• делят ее на короткие участки;

• каждый участок считывается аппаратом;

• программа собирает и сравнивает полученные фрагменты с эталонной последовательностью.

Так выявляются любые отличия.

2.  Секвенирование по Сэнгеру

это классика, с которой началось секвенирование (чтение гена) принцип работы таков :

• из образца выделяют ДНК и с помощью ПЦР копируют нужный участок;
  • в реакцию добавляют специальные метки — «окрашенные» нуклеотиды – они помогают различать разные участки цепи;
  • прибор «считывает» полученные фрагменты по цветам и восстанавливает точную последовательность гена.

Метод очень точный, подходит для анализа отдельных участков. Поэтому его часто применяют для подтверждения других тестов, например NGS.

3.  MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification )

Мультиплексная лигазная амплификация зондов.

Этот метод обнаруживает крупные утраты или дублированные участки генов.

К нужным участкам выделенного ДНК прикрепляют зонды – короткие отрезки. Они соединяются (лигируются) только если участок гена присутствует и не поврежден.

После проводят амплификацию – сшивание зондов и сравнивают количество полученных копий с нормой.

4. qPCR (quantitative Polymerase Chain Reaction)

количественная ПЦР может как выявить так и измерить количество копий ДНК.

Как проводится:

• выделенную ДНК амплифицируют;
  • в реакционную смесь добавляют зонд или краситель ,который светится , когда образуется новая копия ДНК;
  • по интенсивности света определяется сколько копий было в начале.

qPCR определяет , есть ли избыток или недостаток копий участка гена; и подтверждает наличие известной мутации.

Результаты генетического теста

возможны 3 варианта:

• положительный – обнаружена патогенная мутация.

Такая мутация значительно увеличивает вероятность развития рака МЖ, яичников, ПЖ, простаты и других органов. Тестирование также следует пройти родственникам, чтобы определить унаследовали ли они ту же мутацию.

• отрицательный – мутации , повышающие риск развития рака, не выявлены.

Патогенных мутаций BRCA1/2 не обнаружено. Если в семье известна конкретная мутация, а у человека ее нет — риск рака не превышает среднепопуляционный. Но при отсутствии данных о семейной мутации отрицательный результат не исключает наследственного риска , так как мутации могут быть в других генах.

• Вариант с неопределенным значением (VUS) – найдено изменение, значение которого пока неясно.

Такие случаи требуют дополнительного наблюдения, но не служат основанием для операций или радикальной терапии. За пациентом наблюдают, пока мутация не будет изучена.

Меры профилактики

После подтверждения мутации BRCA1 или BRCA2 важно: оценить вероятность заболеть у конкретного человека учитывая все его особенности → выбрать подходящую стратегию профилактики.

Очень важно снизить вероятность развития рака и выявить болезнь на ранней стадии , когда лечение наиболее эффективно.

1. Повышенное наблюдение.

Для женщин-носительниц мутаций BRCA1 или BRCA2 разрабатывают индивидуальный план наблюдения, направленный на раннее выявление рака.

Наблюдение начинают уже с молодого возраста, поскольку риск возникновения опухоли повышается значительно раньше, чем у общей популяции.

Рекомендуется:

• ежегодное МРТ молочных желез;
  • маммография с 30 лет;
  • регулярные осмотры у онколога или маммолога;
  • ежемесячное самообследование молочных желез.

Для контроля риска рака яичников – трансвагинальное УЗИ и анализ крови на СА –125 каждые 6-12 месяцев.

Мужчины с мутацией BRCA2 важно регулярно проходить обследования предстательной железы, включая анализ крови на ПСА и осмотр уролога, так как риск рака простаты у них значительно выше среднего.

• Медикаментозная профилактика.

Используются антиэстрогенные препараты (например: тамоксифен, ралоксифен), снижающие риск гормонозависимых опухолей, включая рак молочной железы и яичников, на 30–40%. Метод менее радикален, чем операция, но требует врачебного контроля из-за побочных эффектов.

Медикаментозную профилактику выбирают, когда:

• усиленного наблюдения недостаточно;
  • есть противопоказания к операции.

• Профилактические операции, выбирают при высоком риске. Мастэктомия ( удаление МЖ) снижает риск рака МЖ более чем на 90%.

При удаление яичников и маточных труб (сальпингоофорэктомия) — риск рака яичников снижается на 80-90% еще и дополнительно уменьшает риск рака молочной железы на 40–50%, если проведена до наступления менопаузы.

Это самый радикальный метод , но самый эффективный. Выбор здесь зависит от личных планов пациента , от возраста, наличия хронических заболеваний , общего самочувствия и готовности пациента.