Sıvı biyopsiler kanseri teşhis etmek için tümör dokusu olmayan kan kullanırlar
Tipik olarak tümörler doku biyopsileri kullanılarak incelenir. Küçük bir örnek tümörden alınır ve genotiplenir veya genetik makyaj için analiz edilir. Bu yaklaşımdaki sorun, biyopsi yapan tümörlerin zorlu olabilmesidir. Dahası, bir tümör biyopsisi, sadece tümörün bir anlık görüntüsünü sağlar.
2015 yılında Discovery Medicine'de yazan Labgaa ve yardımcı yazarlar, geleneksel tümör biyopsisi hakkında şunları söyler:
Açık nedenlerle, sıralı biyopsilerle tümör evrimini izlemek zordur. Ayrıca, biyopsi sadece tümörün tek bir noktasını yansıtır ve bu nedenle büyük tümörlerde somatik mutasyonların tüm spektrumunu temsil etmesi olası değildir. Bir alternatif aynı tümör için çoklu biyopsiler elde etmek olacaktır, ancak bu seçenek gerçekçi veya doğru görünmemektedir.
Sıvı biyopsi, kanserli hastalardan elde edilen kan örneklerinde dolaşan DNA (ctDNA) ve diğer tümör yan ürünlerinin ölçümünü içerir. Bu yeni ortaya çıkan tanı yaklaşımı, hızlı, invaziv olmayan ve maliyet-etkin olmayı vaat ediyor.
Sıvı Biyopsi Tarihi
1948'de Mandel ve Métais, bir çift Fransız araştırmacı ilk olarak sağlıklı insanların kanında ctDNA'yı tanımladı. Bu keşif zamanının ötesindeydi ve onlarca yıl sonra ctDNA'nın daha fazla araştırılmamış olmasıydı.
1977'de, Leon ve meslektaşları ilk olarak kanser hastalarının kanında ctDNA'nın artan miktarlarını tespit ettiler.
1989'da, Stroun ve meslektaşları kandaki neoplastik (yani, kanser) özelliklerini tanımladılar. Bu keşiflerden sonra, diğer birkaç grup, tümör baskılayıcıları ve onkojenler, mikrosatelit kararsızlığı ve DNA metilasyonu gibi spesifik mutasyonları tanımladı, ki bu da ctDNA'nın tümörler tarafından dolaşımda olduğunu kanıtladı.
Her ne kadar tümör hücrelerinden türetilen ctDNA'nın kanda dolaştığını bilmemize rağmen, bu DNA'nın kökenini, salım hızını ve salınım mekanizmasını açıklığa kavuşturarak, araştırma sonuçları çelişkili sonuçlar doğurmaktadır. Bazı araştırmalar, daha fazla malign tümörün daha fazla ölü kanser hücresi içerdiğini ve daha fazla ctDNA saldığını ileri sürmektedir. Bununla birlikte, bazı araştırmalar tüm hücrelerin ctDNA'yı serbest bıraktığını göstermektedir. Yine de, kanserli tümörlerin ctDNA'nın kandaki artan seviyelerini serbest bırakması olasıdır ve ctDNA'yı kanserin iyi bir biyolojik belirleyicisi haline getirir.
Ağır fragmantasyon ve kandaki düşük konsantrasyonlar nedeniyle ctDNA'nın izole edilmesi ve analiz edilmesi zordur. Serum ve plazma örnekleri arasında ctDNA konsantrasyonlarının bir tutarsızlığı vardır. Kan plazması yerine kan serumu daha iyi bir ctDNA kaynağıdır. Umetani ve meslektaşları tarafından yapılan bir çalışmada, ctDNA konsantrasyonlarının, örnek hazırlama sırasında koagülasyon ve diğer proteinler elimine edildiğinden, arıtma sırasında dolaşımdaki DNA'nın olası kaybı nedeniyle serum ile tutarlı bir şekilde düşük olduğu bulunmuştur.
Heitzer ve meslektaşlarına göre, ctDNA'nın tanısal potansiyelini kullanmak için çözülmesi gereken bazı özel konular şunlardır:
İlk olarak, preanalitik prosedürlerin standartlaştırılması gerekiyor…. Yeterli miktarda yüksek kaliteli DNA'nın çıkarılmasını sağlayan bir izolasyon yönteminin seçimi kritiktir ve kan örneklemenin ve işlemenin preanalitik faktörlerinin DNA verimini güçlü bir şekilde etkileyebileceği gösterilmiştir. İkincisi, en önemli konulardan biri, niceleme yöntemlerinin uyumlaştırılmamasıdır. Farklı ölçüm yöntemleri, ... farklı sonuçlar üretir, çünkü bu ölçümler ya toplam ya da sadece amplifiye edilebilir DNA'yı hedefler…. Üçüncüsü, ctDNA salınımının kökeni ve ayrıntılı mekanizması hakkında daha az şey bilinmektedir ve çoğu çalışmada ctDNA'nın salınmasına katkıda bulunabilecek olayları karıştırmaktadır.
Hedeflenmiş ve Unutgeted Yaklaşımlar
Şu anda, ctDNA için kan plazması (veya serum) analiz edilirken iki ana yaklaşım vardır. İlk yaklaşım hedeflenmiştir ve tümörlerin göstergesi olan spesifik genetik değişiklikler arar. İkinci yaklaşım untargeted ve kanser yansıtıcı ctDNA arayan genom çapında bir analiz içerir. Alternatif olarak, exome dizilemesi daha uygun maliyetli, hedeflenmemiş bir yaklaşım olarak kullanılmıştır. Exomlar, proteini yapmak için kopyalanan DNA bölümleridir.
Hedeflenen yaklaşımlarla, serum, küçük bir sürücü mutasyon setinde bilinen genetik mutasyonlar için analiz edilir.
Sürücü mutasyonları, kanser hücrelerinin büyümesini teşvik eden veya “tahrik eden” genomdaki mutasyonlara işaret eder. Bu mutasyonlar KRAS veya EGFR'yi içerir .
Son yıllarda teknolojik gelişmeler nedeniyle, az miktarda ctDNA için genom analizine yönelik hedefli yaklaşımlar uygulanabilir hale gelmiştir. Bu teknolojiler ARMS (amplifikasyon refrakter mutasyon sistemi); dijital PCR (dPCR); boncuklar, emülsiyonlar, amplifikasyon ve manyetikler (BEAMing); ve derin dizileme (CAPP-Seq).
Hedeflenen yaklaşımı mümkün kılan teknolojide ilerlemeler olmasına rağmen, hedefe yönelik yaklaşım sadece birkaç mutasyon pozisyonunu (sıcak noktalar) hedefler ve tümör baskılayıcı genler gibi birçok sürücü mutasyonunu kaçırır.
Sıvı biyopsiye yönelik hedeflenmemiş yaklaşımların temel faydası, testin tekrarlayan genetik değişikliklere dayanmaması nedeniyle tüm hastalarda kullanılabilmeleridir. Tekrarlayan genetik değişiklikler tüm kanserleri kapsamaz ve belirli kanser imzaları değildir. Bununla birlikte, bu yaklaşım analitik duyarlılıktan yoksundur ve tümör genomlarının kapsamlı analizi henüz mümkün değildir.
Unutmayın ki, tüm bir genomu sıralamanın fiyatı büyük ölçüde düştü. 2006 yılında, bütün genomu sıralamanın fiyatı yaklaşık 300.000 $ (USD) idi. 2017 yılına kadar, maliyet, reaktifler ve sıralama makinelerinin amortismanı dahil olmak üzere, genom başına yaklaşık 1000 $ (USD) seviyesine düşmüştür.
Sıvı Biyopsinin Klinik Faydası
CtDNA'yı kullanmaya yönelik ilk çabalar, kanser hastaları veya benign hastalığı olanlar ile sağlıklı hastalarda tanı ve karşılaştırılmış düzeylerdir. Bu çabaların sonuçları, sadece kanser, hastalıksız durum veya nüksü gösteren anlamlı farklılıklar gösteren bazı çalışmalarla karıştırılmıştır.
CtDNA'nın yalnızca kanseri teşhis etmek için biraz zaman kullanmasının nedeni, ctDNA'nın değişken miktarlarının tümörlerden türetilmesidir. Tümörler DNA'yı aynı miktarda "dökmez". Genel olarak, daha gelişmiş, yaygın tümörler, erken, lokalize tümörlere göre dolaşımda daha fazla DNA bırakırlar. Ek olarak, farklı tümör tipleri dolaşımda farklı miktarlarda DNA bırakmıştır. Bir tümörden türetilen dolaşımdaki DNA'nın oranı,% 0.01'den% 93'e kadar değişen çalışmalarda ve kanser türlerinde büyük ölçüde değişkendir. Genel olarak, sadece ctDNA'nın bir azınlığının tümörden elde edildiğini ve geri kalanının normal dokulardan geldiğini unutmamak önemlidir.
Dolaşımdaki DNA, hastalığın prognostik bir belirteci olarak kullanılabilir. Dolaşımdaki DNA, zaman içindeki kanserdeki değişiklikleri izlemek için kullanılabilir. Örneğin, bir çalışmada kolorektal kanserli hastalarda iki yıllık sağkalım oranının (yani, kolorektal kanser tanısı konulduktan en az iki yıl sonra hala hayatta olan hastaların sayısı) ve KRAS hotspot mutasyonlarının kanıtsızlığı olanlarda yüzde 100 olduğu gösterilmiştir. karşılık gelen dolaşımdaki DNA. Dahası, yakın gelecekte, prekanseröz lezyonları izlemek için dolaşımdaki DNA'nın kullanılması mümkündür.
Dolaşımdaki DNA da tedaviye yanıtı izlemek için kullanılabilir. Dolaşımdaki DNA, tümörlerin genetik yapısının daha iyi bir genel görünümünü sağladığından, bu DNA muhtemelen, tümörlerin kendilerinden elde edilen teşhis DNA'sının yerine kullanılabilen teşhis DNA'sı içerir.
Şimdi, bazı sıvı biyopsi örneklerine bakalım.
Guardant360
Guardant Health, kansere bağlı genler için mutasyonlar ve kromozomal yeniden düzenlemeler için dolaşımdaki DNA'yı takip eden yeni nesil dizilemeyi kullanan bir test geliştirdi. Guardant Health, onkolojide sıvı biyopsi kullanımını bildiren bir çalışma yayınladı. Çalışmada, kombine 50 tümör tipi olan 15.000 hastadan alınan kan örnekleri kullanıldı.
Çoğunlukla, sıvı biyopsi testinin sonuçları tümör biyopsilerinde görülen gen değişiklikleri ile uyumludur.
NIH'e göre:
Guardant360 , EGFR, BRAF, KRAS ve PIK3CA gibi kansere bağlı önemli genlerdeki aynı kritik mutasyonları, daha önce tümör biyopsi örneklerinde daha önce tespit edilenlere benzer şekilde,% 94 ila% 99 arasında istatistiksel olarak ilişkilendiren frekanslarda tanımlamıştır.
Ayrıca, NIH'ye göre araştırmacılar şunları bildirdi:
Araştırmanın ikinci bir bileşeninde araştırmacılar, çoğu akciğer ve kolorektal kanser hastası olan ve hem kan ctDNA hem de tümör doku DNA sonuçları olan ve genomik değişikliklerin kalıplarını karşılaştıran yaklaşık 400 hastayı değerlendirdi. Sıvı biyopsinin genel doğruluğu, tümör biyopsi analizlerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldığında% 87'dir. Kan ve tümör örnekleri birbirinden 6 ay sonra toplandığında doğruluk% 98'e çıkmıştır.
Guardant360, kandaki dolaşımdaki DNA seviyelerinin düşük olmasına rağmen doğruydu. Çoğu zaman, dolaşımdaki tümör DNA'sı sadece kandaki DNA'nın% 0.4'ünü oluşturuyordu.
Genel olarak, sıvı biyopsi kullanarak, Guardant araştırmacılar, hastaların yüzde 67'sinde hekimleri tedaviye yönlendirebilecek tümör belirteçleri belirleyebildi. Bu hastalar, FDA onaylı tedavilerin yanı sıra araştırma terapileri için uygundur.
ctDNA ve Akciğer Kanseri
2016 yılında FDA, akciğer kanseri olan hastaların dolaşımdaki DNA'sında EGFR mutasyonlarının saptanması için kullanılacak olan cobas EGFR Mutasyon Testini onaylamıştır. Bu test ilk FDA onaylı sıvı biyopsi idi ve ilk tedavi olarak erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif) ve gefitinib (Iressa) ve osimeritinib (Tagrisso) olarak hedeflenen tedavilerle tedavi için aday olabilecek hastaları belirledi. ikinci basamak tedavi. Bu hedefe yönelik terapiler, spesifik EGFR mutasyonları ile kanser hücrelerine saldırır.
Önemli olarak, yanlış negatif sonuçların yüksek sayısından dolayı, FDA, bir doku biyopsi örneğinin negatif sıvı biyopsisi olan bir hastadan alınmasını önermektedir.
ctDNA ve Karaciğer Kanseri
Son 20 yıl içinde karaciğer kanserinden ölen insan sayısı artmıştır. Şu anda, karaciğer kanseri, dünyada kanser ölümünün ikinci önde gelen nedenidir. Karaciğeri veya hepatosellüler (HCC) kanseri teşhis etmek ve analiz etmek için iyi bir biyolojik belirteç yoktur. Dolaşımdaki DNA, karaciğer kanseri için iyi bir biyolojik belirteç olabilir.
Karaciğer kanserini teşhis etmek için dolaşımdaki DNA'yı kullanma potansiyeli hakkında Lagbaa ve ortak yazarlardan aşağıdaki alıntıları göz önünde bulundurun:
RHSF1A, p15 ve p16'nın hipermetilasyonu, 50 HCC hastasını içeren retrospektif bir çalışmada erken tanı araçları olarak önerilmiştir. RASSF1A'nın metilasyonu prognostik bir biyobelirteç olarak rapor edilirken, dört adet anormal şekilde metile edilmiş genlerin (APC, GSTP1, RASSF1A ve SFRP1) bir imzası da tanısal doğruluk açısından test edildi. Daha sonraki çalışmalar, HCC hastalarında derin dizileme teknolojilerini kullanarak ctDNA'yı analiz etti. Çarpıcı bir şekilde, kan toplama zamanında HCC öyküsü olmayan iki HBV taşıyıcısında anormal DNA kopya sayıları saptandı, ancak takip sırasında HCC gelişen hastalar. Bu bulgu, erken HCC tespiti için bir tarama aracı olarak ctDNA'daki kopya sayısı değişimini değerlendirmek için kapıyı açtı.
Bir kelime
Sıvı biyopsiler, genomik tanı için yeni ve heyecan verici bir yaklaşımdır. Şu anda, kapsamlı moleküler profilleme sunan bazı sıvı biyopsiler, dokular için doku biyopsisinden elde edilen genetik bilgileri tamamlayıcı niteliktedir. Doku biyopsileri bulunmadığında, doku biyopsisi yerine kullanılabilecek belirli sıvı biyopsileri de vardır.
Birçok sıvı biyopsi çalışmasının halen devam etmekte olduğunu ve bu müdahalenin terapötik faydasını ortadan kaldırmak için daha fazla araştırma yapılması gerektiğini akılda tutmak önemlidir.
> Kaynaklar:
> Tümörlerde Genetik Değişiklikler için Kan Testi, Tümör Biyopsisine Alternatif Olarak Söz Verir. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. Kanser için Sıvı Biyopsi Olarak Tümör DNA'sını Dolaşım. Klinik Kimya 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Karaciğer kanserinde sıvı biyopsisi. Discovery Medicine. 2015, 19 (105): 263-73.
> Sıvı Biyopsi: Kanseri Bulmak, Takip Etmek ve Tedavi etmek için Kandaki DNA'yı Kullanmak. NIH.
> Umetani N, ve diğ. Serumda plazmada bulunandan daha fazla serbest dolaşımdaki DNA, esas olarak ayırma sırasında kontamine yabancı DNA'dan kaynaklanmaz. Ann NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Kanser Farmakoterapisinde Genel Prensipler. İçinde: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann BC. der. Goodman & Gilman: Therapeutics'in Farmakolojik Temelleri, 13e New York, NY: McGraw-Hill.