Жидкостная биопсия как современный метод ранней диагностики опухолей головного мозга

Сравнительная чувствительность жидкостной биопсии и магнитно-резонансной томографии в выявлении рецидива глиобластомы

Жидкостная биопсия (ЖБ) – современный метод, получивший развитие в последнее десятилетие. Первые фундаментальные статьи американских и европейских авторов о применении данного метода в диагностике опухолей головного мозга, в том числе метастатических, были опубликованы в 2017 г. [1–3]. ЖБ – высокотехнологичный неинвазивный метод диагностики, использующий образцы жидкостей организма, обычно крови, для обнаружения и анализа фрагментов опухолевой ДНК, циркулирующих опухолевых клеток (ЦОК) и других биомаркеров, выделяемых раковыми клетками.

Для эффективной терапии, в частности фармакотерапии, крайне важна своевременная диагностика заболевания. В случае опухолевого процесса первостепенное значение имеют его раннее выявление и консультация с нейрохирургами.

Несмотря на существенный прогресс в развитии визуализационных и молекулярных методов, злокачественные новообразования центральной нервной системы нередко выявляют на продвинутых стадиях, когда возможности эффективного лечения ограниченны. Морфологическая верификация, будучи золотым стандартом, сопряжена с рядом серьезных трудностей: требует инвазивного вмешательства, технически невыполнима при локализации в функционально значимых зонах и нередко дает неполную информацию о молекулярной гетерогенности опухоли.

Возрастающий интерес к малоинвазивным технологиям обусловлен потребностью в инструменте, способном одновременно выявлять молекулярные аномалии, отслеживать динамику заболевания и минимизировать риски в процессе диагностического поиска в каждом конкретном случае. В данном аспекте ЖБ представляет клинически значимую альтернативу традиционным методам. Ее суть заключается в анализе циркулирующих биомаркеров опухоли, таких как свободная опухолевая ДНК, РНК, внеклеточные везикулы и циркулирующие опухолевые клетки, обнаруживаемые в крови, ликворе и других биологических жидкостях. Указанные компоненты несут в себе информацию о генетическом и эпигенетическом профиле опухоли, а также отражают изменения, происходящие в ответ на терапию.

Особое значение ЖБ имеет при опухолях головного мозга, когда получение образцов ткани сопряжено с высоким риском, а неинвазивные методы – с ограниченной разрешающей способностью. Биомаркеры, выделяемые в системный кровоток или спинномозговую жидкость, могут не только сигнализировать о наличии злокачественного процесса, но и указывать на ключевые молекулярные нарушения, в том числе мутации в генах IDH1, EGFR, MGMT, а также на характерные изменения в экспрессии микроРНК. Кроме того, метод ЖБ позволяет улавливать минимальные остаточные очаги опухоли, что открывает возможности для раннего вмешательства и коррекции лечения.

С развитием секвенирования нового поколения и методов эпигенетического анализа ЖБ начали рассматривать как универсальный скрининговый и прогностический инструмент. Однако ее внедрение в клиническую практику при опухолях центральной нервной системы требует четкого понимания биологических особенностей циркуляции опухолевого материала, отработанных стандартов выделения, а также междисциплинарного подхода к интерпретации результатов.

Применение ЖБ в диагностике опухолей головного мозга обусловлено достижениями молекулярной онкологии и клинической потребностью в неинвазивных технологиях. Метод основан на выявлении опухолевых биомаркеров, циркулирующих в биологических жидкостях: плазме крови, спинномозговой жидкости, а также моче и слюне (реже). В контексте нейроонкологии приоритетным источником считается цереброспинальная жидкость, поскольку она напрямую отражает метаболическую и молекулярную активность опухолей, минуя гематоэнцефалический барьер. Однако сложность ее получения ограничивает применение метода, особенно в амбулаторных условиях, что усиливает интерес к исследованию плазмы крови.

Основными объектами анализа являются циркулирующая свободная ДНК, циркулирующая опухолевая ДНК (цоДНК), микроРНК, внеклеточные везикулы и ЦОК. ЦоДНК представляет собой фрагментированные молекулы ДНК, высвобождаемые из опухолевых клеток в результате апоптоза, некроза или активной секреции. При глиобластоме содержание цоДНК в плазме и ликворе может коррелировать с размером и метаболической активностью опухоли, а также с ее молекулярным профилем. Например, мутации в IDH1, EGFRvIII, метилирование промотора MGMT и делеции 1p/19q можно зафиксировать с помощью высокочувствительных методов секвенирования даже при низкой концентрации молекулярного материала [4].

Особый интерес представляют неклеточные везикулы, в частности экзосомы. Эти мембранные наноструктуры транспортируют белки, ДНК и РНК, включая опухолеспецифичные микроРНК, и способны преодолевать гематоэнцефалический барьер и попадать в системный кровоток. Как известно, количественный и молекулярный состав экзосом изменяется под влиянием терапии, что делает их перспективным биомаркером для мониторинга заболевания. Повышение уровней miR-21 и miR-10b в экзосомах спинномозговой жидкости ассоциировано с рецидивом глиобластомы, тогда как их снижение отражает положительный терапевтический ответ. Чувствительность жидкостной биопсии в выявлении рецидива значительно превышает показатели стандартной МРТ (таблица), что подчеркивает ее клиническую ценность при динамическом наблюдении [4].

ЦОК встречаются в периферической крови редко, однако в случае их обнаружения можно говорить об активном метастатическом процессе. При опухолях головного мозга метастазирование ограничено гематоэнцефалическим барьером, но ЦОК выявляются у 20–40% пациентов с глиобластомой, особенно при прогрессирующем течении. Для идентификации этих клеток применяются методы флуоресцентной микроскопии, иммуномагнитной сепарации и FISH-гибридизации. Наличие ЦОК, характеризующихся анеуплоидией по хромосоме 8, коррелирует с агрессивностью опухоли и формированием терапевтической резистентности [4, 5].

Дополнительным диагностическим потенциалом обладают микроРНК, особенно при анализе их экспрессии в плазме. Биогенез микроРНК связан с онкогенезом, поскольку эти молекулы регулируют транскрипцию генов, контролирующих клеточную пролиферацию, ангиогенез и апоптоз. Установлено, что уровень микроРНК, таких как miR-155-5p, miR-19b-3p и miR-125b-5p, статистически значимо выше у пациентов с опухолями головного мозга по сравнению со здоровыми людьми. Таким образом, микроРНК можно рассматривать не только как маркеры опухоли, но и как потенциальные индикаторы терапевтической резистентности, особенно в условиях воздействия радиации или таргетной терапии [6].

Метод ЖБ демонстрирует высокую эффективность не только на этапе первичной диагностики, но и при динамическом мониторинге состояния пациента. Количественные и качественные изменения исследуемых маркеров позволяют зафиксировать прогрессирование опухоли или рецидив еще до появления клинических симптомов. Применение многоцелевых диагностических панелей, таких как CancerSEEK, обеспечивает чувст­вительность в диапазоне 60–90% при опухолях стадий I–III. Сопоставимые результаты демонстри­рует и тест Galleri, основанный на эпигенетическом анализе метилирования ДНК: при высокой специфичности (до 99,3%) он позволяет выявлять молекулярные сигналы опухоли даже на доклиническом уровне [7].

Отдельное направление исследований связано с анализом митохондриальной ДНК (мтДНК), фрагменты которой присутствуют в плазме крови при опухолях с высоким уровнем клеточного метаболизма. Установлена связь между уровнем циркулирующей мтДНК и ответом на химиотерапию. Снижение концентрации мтДНК после введения таргетных препаратов, например эрлотиниба, может указывать на чувствительность опухоли, в то время как сохранение или повышение – на формирующуюся резистентность. Кроме того, высокая вариабельность копий мтДНК наблюдается при глиобластоме, что можно использовать для мониторинга эффективности лечения и страти­фикации риска [6].

Вопрос стандартизации ЖБ остается открытым. Показатели чувствительности и специфичности зависят от качества образцов, времени транспортировки, используемой платформы секвенирования и методики экстракции нуклеиновых кислот. Существенную роль играет и локализация опухоли: при близости к ликворному пространству содержание молекулярных маркеров в цереброспинальной жидкости значительно выше, чем в периферической крови. Это требует повышенного внимания при интерпретации данных, особенно в рамках дифференциальной диагностики и прогнозирования [5].

Современные данные подтверждают, что ЖБ можно использовать в качестве дополнения к нейровизуализации, что позволяет снизить количество ложноотрицательных заключений и динамически адаптировать терапевтический протокол. Особенно перспективным представляется совмещение ЖБ с технологиями машинного обучения и биоинформатики для построения индивидуальных траекторий терапии на основе профиля опухоли. Интеграция метода в рутинную клиническую практику требует унификации протоколов, мультицентровых клинических валидаций и наличия достаточной нормативной базы, однако научные предпосылки для этого уже сформированы [8].

ЖБ признана важным направлением молекулярной диагностики опухолей головного мозга, обладающим клинической значимостью и представляющим интерес для дальнейших исследований. Использование анализа циркулирующих биомаркеров в крови и спинномозговой жидкости позволяет выявлять молекулярные характеристики опухоли в отсутствие инвазивного вмешательства. Метод помогает диагностировать злокачественные процессы, прогнозировать ответ на терапию, включая фармакотерапию, например химиотерапию, отслеживать динамику заболевания и фиксировать рецидив на доклиничес­ком этапе.

Максимальная информативность достигается при использовании комплексного подхода, включающего анализ цоДНК, микроРНК и внеклеточных везикул. Выявлены биомаркеры с высокой чувствитель­ностью и специфичностью в отношении агрессивных форм опухолей центральной нервной системы, включая глиобластому. Отдельную ценность представляет мониторинг терапевтической резистентности по уровню митохондриальной ДНК и экспрессии микроРНК.

На данном этапе метод требует стандартизации процедур выделения и анализа биоматериала, а также согласования диагностических критериев на международном уровне. Ключевыми направлениями дальнейших исследований остаются расширение доказательной базы и внедрение жидкой биопсии как инструмента персонализированного наблюдения в рамках онкологической маршрутизации пациентов.

Сегодня множество исследований и публикаций посвящается использованию ЖБ в диагностике не только опухолевых, но и нейродегенеративных заболеваний, например болезни Альцгеймера [9, 10]. Целесообразно применение ЖБ в комбинации с другими современными методами, в частности с фокусированным ультразвуком [11]. В данном аспекте особого внимания заслуживает систематический обзор британских авторов [12], опубликованный весной 2025 г. В клинической перспективе ЖБ способна дополнить традиционные методы, особенно в ситуациях, когда инвазивная биопсия невозможна или сопряжена с высоким риском. С учетом высокой биологической информативности и потенциальной воспроизводимости получаемых результатов данная технология может стать обязательным элементом нейроонкологичес­кой диагностики.