Течните биопсии користат крвно-не туморско ткиво - за дијагностицирање на рак
Типично, туморите се испитуваат со помош на ткивни биопсии. Мал примерок се зема од туморот и се генетизира, или се анализира за генетска шминка. Проблемот со овој пристап е дека биопсирачките тумори можат да бидат предизвикувачки. Понатаму, биопсијата на туморот обезбедува само слика на туморот.
Пишување во Дискавери медицина во 2015 година, Labgaa и ко-автори го наведуваат следново за конвенционалната туморска биопсија:
Од очигледни причини, тешко е да се следи еволуцијата на туморот со секвенцијални биопсии. Исто така, биопсијата само одразува едно место на туморот и затоа е веројатно дека ќе го претставува целиот спектар на соматски мутации во големи тумори. Алтернатива би била да се добијат повеќе биопсии за истиот тумор, но оваа опција не изгледа ниту реална ниту точна.
Течна биопсија вклучува мерење на циркулирачката ДНК (ctDNA) и други туморски нуспроизводи во примероците на крв добиени од пациенти со рак. Овој нов дијагностички пристап ветува дека ќе биде брз, неинвазивен и економичен.
Историја на течна биопсија
Во 1948 година, Мандел и Метаис, двајца француски истражувачи прво идентификувале цтДНК во крвта на здрави луѓе. Ова откритие беше пред своето време, и не беше до децении подоцна дека ctDNA беше дополнително истражено.
Во 1977 година, Леон и неговите колеги прво идентификуваа зголемени количини на ctDNA во крвта на пациенти со рак.
До 1989 година, Stroun и неговите колеги идентификувале неопластични (т.е. канцер) карактеристики во крвта. По овие откритија, неколку други групи идентификувале специфични мутации во туморските супресори и онкогени, микросателитна нестабилност и ДНК метилација, што докажало дека ctDNA се ослободува во циркулацијата од страна на тумори.
Иако знаеме дека ctDNA потекнува од туморските клетки циркулира во крвта, потеклото, стапката на ослободување и механизмот на ослободување на оваа ДНК се нејасни, а истражувањата даваат конфликтни резултати. Некои истражувања покажуваат дека повеќе малигни тумори содржат повеќе мртви клетки на ракот и ослободуваат повеќе ctDNA. Сепак, некои истражувања сугерираат дека сите клетки ослободуваат ctDNA. Сепак, се чини дека канцерогените тумори ослободуваат зголемено ниво на ctDNA во крвта, со што ctDNA е добар биомаркери на ракот.
Поради тешката фрагментација и ниските концентрации во крвта, ctDNA е тешко да се изолираат и анализираат. Постои несовпаѓање на концентрациите на ctDNA помеѓу примероците од серумот и плазмата. Се чини дека крвниот серум наместо крвната плазма е подобар извор на ctDNA. Во студијата на Уметани и колегите, концентрациите на ctDNA беа конзистентно ниски во плазмата во споредба со серумот, поради можно губење на циркулирачката ДНК за време на прочистувањето, бидејќи коагулацијата и другите протеини се елиминираат за време на подготовката на примерокот.
Според Хајцер и неговите колеги, тука се и некои специфични прашања кои треба да се решат да го искористат дијагностичкиот потенцијал на ctDNA:
Прво, треба да се стандардизираат преаналитичките процедури .... Изборот на метод на изолација кој обезбедува екстракција на доволно количество висококвалитетна ДНК е критичен и се покажа дека преаналитичките фактори на земање примероци и обработка на крв може силно да влијаат на ДНК приносот ... Второ, едно од најважните прашања е недостатокот на хармонизација на методите за квантификација. Различни методи за квантификација, ... произведуваат различни резултати, бидејќи овие мерења целат или целосно или само засилена ДНК .... Трето, помалку е познато за потеклото и деталниот механизам за ослободување на цтДНА, и во повеќето студии збунувачки настани кои исто така може да придонесат за ослободување на ctDNA.
Насочени наспроти непредвидени пристапи
Во моментов, постојат два главни пристапи при анализирање на крвната плазма (или серум) за ctDNA. Првиот пристап е насочен и бара специфични генетски промени кои укажуваат на тумори. Вториот пристап е неопределен и вклучува анализа на широк геном во потрага по ctDNA што рефлектира рак. Алтернативно, exome секвенционирањето се користи како поекономичен, ненаменски пристап. Exomes се деловите на ДНК кои се транскрибираат за да направат протеин.
Со насочени пристапи, серумот се анализира за познати генетски мутации во мал сет на возачи мутации.
Мутациите на возачите се однесуваат на мутации во геномот кои промовираат, или "возат", растот на клетките на ракот. Овие мутации вклучуваат KRAS или EGFR .
Поради технолошкиот напредок во последниве години, целните пристапи кон анализата на геномот за мали количини на ctDNA станаа изводливи. Овие технологии вклучуваат ARMS (засилен систем за рефракторна мутација); дигитален ПЦР (dPCR); мониста, емулзии, засилување и магнетика (BEAMing); и длабоко секвенционирање (CAPP-Seq).
Иако има напредок во технологијата што го прави целниот пристап можен, насочениот пристап цели само на неколку позиции на мутации (жаришта) и промаши многу мутации на возачот, како што се туморски супресорни гени.
Главната придобивка од непредвидени пристапи кон течна биопсија е тоа што тие можат да се користат кај сите пациенти поради фактот што тестот не се потпира на рекурентни генетски промени. Рекурентните генетски промени не ги покриваат сите видови на рак и не се специфични рак потписи. Сепак, овој пристап нема аналитичка сензитивност и сеопфатната анализа на туморските геноми сеуште не е можна.
Забелешка, цената на секвенционирање на целиот геном значително се намали. Во 2006 година цената на секвенционирање на целиот геном беше околу 300.000 долари. До 2017 година, цената падна на околу 1.000 долари по геноми, вклучувајќи ги и реагенсите и амортизацијата на машините за секвенционирање.
Клиничка алатка за течна биопсија
Првичните напори за употреба на ctDNA беа дијагностички и ги споредуваа нивоата кај здрави пациенти со оние кај пациенти со рак или оние со бенигна болест. Резултатите од овие напори се мешани, со само некои студии кои покажуваат значителни разлики што укажуваат на рак, статус без болест или релапс.
Причината зошто ctDNA може да се користи само дел од времето за дијагностицирање на ракот е поради тоа што променливите количини на ctDNA се добиени од тумори. Не сите тумори "пролеваат" ДНК во иста количина. Во принцип, понапредните, широко распространети тумори фрлаат повеќе ДНК во циркулацијата отколку порано, локализирани, тумори. Дополнително, различни типови на тумори пролеваат различни количини на ДНК во циркулацијата. Фракцијата на циркулирачката ДНК која е изведена од тумор е многу варијабилна во студиите и типовите на рак, во опсег од 0.01% до 93%. Важно е да се забележи дека, општо земено, само мал дел од ctDNA е изведен од туморот, а остатокот од нормалните ткива.
Циркулирачката ДНК може да се користи како прогностички маркер на болеста. Циркулирачката ДНК може да се користи за следење на промените во ракот со текот на времето. На пример, една студија покажа дека двегодишната стапка на преживување кај пациентите со колоректален карцином (т.е. бројот на пациенти сеуште е жив најмалку две години по дијагностицирањето на колоректалниот карцином) и мутациите на жариштата KRAS биле 100 проценти кај оние без докази за соодветна циркулирачка ДНК. Покрај тоа, можно е во блиска иднина циркулирачката ДНК да се користи за следење на преканцерозни лезии.
Циркулирачката ДНК исто така може да се користи за следење на одговорот на терапијата. Бидејќи циркулирачката ДНК дава подобра целокупна слика за генетскиот состав на тумори, оваа ДНК најверојатно содржи дијагностичка ДНК, која може да се користи наместо дијагностичката ДНК постигната од самите тумори.
Сега, ајде да погледнеме некои конкретни примери на течна биопсија.
Guardant360
Guardant Health разви тест кој користи секвенционирање од следната генерација за профилирање на циркулирачката ДНК за мутации и хромозомски преуредувања за 73 гени поврзани со рак. Guardant Health објави студија за известување за корисноста на течната биопсија во онкологијата. Студијата користела примероци од крв од 15.000 пациенти со комбинирани 50 видови на тумор.
Во најголем дел, резултатите од тестовите за биопсија се усогласени со генски промени забележани кај туморски биопсии.
Според НИХ:
Guardant360 ги идентификуваше истите критични мутации кај важни гени поврзани со рак како EGFR, BRAF, KRAS и PIK3CA на фреквенции многу слични на оние што претходно биле идентификувани во примероци од туморна биопсија, кои статистички корелираат со 94% до 99%.
Понатаму, според НИХ, истражувачите објавија:
Во втората компонента од студијата, истражувачите проценувале околу 400 пациенти - повеќето од нив имале рак на белите дробови или колоректален карцином - кои имале и крв ctDNA и резултатите од ДНК на туморските ткива и ги споредиле моделите на геномните промени. Општата точност на течната биопсија во споредба со резултатите од анализите на туморна биопсија беше 87%. Точноста се зголеми на 98% кога примероците од крв и тумор биле собрани во рок од 6 месеци едни од други.
Guardant360 беше точен иако нивоата на циркулирачката ДНК во крвта беа ниски. Често пати, циркулирачката туморска ДНК составувала само 0,4 проценти од ДНК во крвта.
Севкупно, користејќи течна биопсија, истражувачите на Гернандо успеаја да ги идентификуваат туморските маркери кои можат да го насочат лекувањето од страна на лекарите кај 67 проценти од пациентите. Овие пациенти беа подобни за третмани одобрени од ФДА, како и испитувани терапии.
ctDNA и рак на белите дробови
Во 2016 година, FDA го одобри тестирањето на мутацијата EGFR- мутацијата на cobas за да се открие EGFR мутациите во циркулирачката ДНК на пациентите со рак на белите дробови. Овој тест беше првата течна биопсија одобрена од ФДА и идентификувани пациенти кои можат да бидат кандидати за третман со целни терапии со користење на ерлотиниб (Tarceva), афатиниб (Gilotrif) и gefitinib (Iressa) како третман со прва линија и осимеритиниб (Tagrisso) како третман со втора линија. Овие целни терапии напаѓаат клетки на ракот со специфични мутации на EGFR .
Поважно, поради големиот број лажно-негативни резултати, ФДА препорачува примерок од ткивна биопсија да биде земен од пациент кој има негативна течна биопсија.
ctDNA и рак на црниот дроб
Бројот на луѓе кои умираат од рак на црниот дроб се зголеми во текот на изминатите 20 години. Во моментов, ракот на црниот дроб е втората водечка причина за смрт од рак во светот. Не постојат добри биомаркери за откривање и анализирање на рак на црниот дроб или хепатоцелуларниот (HCC). Циркулирачката ДНК може да биде добар биомаркери за рак на црниот дроб.
Размислете за следнава цитат од Лагба и коавтори за потенцијалот за користење на циркулирачката ДНК за дијагностицирање на рак на црниот дроб:
Хиперметилирање на RASSF1A, p15 и p16 се препорачани како рани дијагностички алатки во ретроспективна студија, вклучувајќи 50 пациенти со HCC. Потписот на четири аберантно метилирани гени (APC, GSTP1, RASSF1A и SFRP1) исто така беше тестиран за дијагностичка точност, додека метилирањето на RASSF1A беше пријавено како прогностички биомаркери. Следните студии анализирале ctDNA кај пациенти со HCC кои користеле технологии за длабоко секвенционирање .... Страшно, аберантни копии на ДНК копии биле откриени кај два HBV носители без претходна историја на HCC за време на собирање на крв, но кои развиле HCC за време на следење. Овој наод ја отвори вратата за да ја процени варијацијата на бројот на копии во ctDNA како алатка за скрининг за рана детекција на HCC.
Од збор до
Течните биопсии се возбудлив нов пристап кон геномната дијагноза. Во моментов, одредени течни биопсии, кои нудат сеопфатно молекуларно профилирање, им се достапни на лекарите да ги надополнат генетските информации добиени од биопсијата на ткивата. Исто така постојат и одредени течни биопсии кои можат да се користат наместо ткивна биопсија - кога биопсии на ткивата се недостапни.
Важно е да се има предвид дека многу течни биопсии се во тек и треба да се направат повеќе истражувања за да се зајакне терапевтската корист на оваа интервенција.
> Извори:
> Крвниот тест за генетските промени во туморите покажува ветување како алтернатива на туморската биопсија. НИХ.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. Циркулирачка туморска ДНК како течна биопсија за рак. Клиничка хемија. 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Течна биопсија кај рак на црниот дроб. Дискавери медицина. 2015; 19 (105): 263-73.
> Течна биопсија: Користење на ДНК во крвта за откривање, следење и лекување на рак. НИХ.
> Umetani N, et al. Повисоката количина на слободна циркулирачка ДНК во серумот отколку во плазмата не е главно предизвикана од контаминирана надворешна ДНК за време на одвојувањето. Ann NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Општи принципи во фармакотерапијата на ракот. Во: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann BC. eds. Гудман и Гилман: Фармаколошката основа за терапевтика, 13е Њујорк, Њујорк: МекГра-Хил.