Skystos biopsijos metu naudojamas kraujo, o ne naviko audinys, siekiant diagnozuoti vėžį
Paprastai navikai tiriami naudojant audinių biopsijas. Mažas mėginys paimamas iš naviko ir genotipas, arba analizuojamas genetinis makiažas. Šio požiūrio problema yra tai, kad biopsija augliai gali būti sudėtinga. Be to, naviko biopsija pateikia tik neigiamo auglio fotografiją.
"Labgaa" ir jo bendraautoriai rašo " Discovery Medicine " 2015 m. Apie įprastinę naviko biopsiją:
Dėl akivaizdžių priežasčių sunku stebėti naviko evoliuciją nuosekliais biopsijais. Be to, biopsija atspindi tik vieną naviko vietą ir todėl mažai tikėtina, kad ji atspindės visą spektrą somatinių mutacijų dideliuose navikuose. Alternatyva būtų gauti kelis to paties naviko biopsijas, tačiau ši galimybė nėra nei reali, nei tiksli.
Skystoji biopsija apima kraujo mėginių, gautų iš vėžio pacientų, matavimą cirkuliuojančia DNR (ctDNR) ir kitų navikų šalutinių produktų. Šis atsirandantis diagnostinis metodas yra greitas, neinvazinis ir ekonomiškas.
Liquid biopsijos istorija
1948 m. Mandelis ir Mėtai, poros prancūzų mokslininkai pirmą kartą nustatė ctDNR sveikų žmonių kraujyje. Šis atradimas buvo anksčiau už savo laiką, ir tik dešimtmečius vėliau buvo išnagrinėta ctDNR.
1977 m. Leonas ir jo kolegos pirmą kartą nustatė padidėjusį ctDNK kiekį vėžio pacientų kraujyje.
Iki 1989 m. Stroun ir jo kolegos nustatė kraujo neoplazines (ty vėžio) savybes. Po šių atradimų keletas kitų grupių nustatė specifines navikų slopintuvų ir onkogenų, mikrosatelitų nestabilumo ir DNR metilinimo mutacijas, kurios parodė, kad ctDNR išleidžiama į kraujotaką navikais.
Nors mes žinome, kad cetDNR, gautos iš navikų ląstelių, kraujyje kraujyje, jų kilmės, išsiskyrimo greičio ir šios DNR išsiskyrimo mechanizmo yra neaiškios, nes tyrimai duoda priešingus rezultatus. Kai kurie tyrimai rodo, kad daugiau piktybinių auglių yra daugiau negyvų vėžio ląstelių ir išsiskiria daugiau ctDNR. Tačiau kai kurie tyrimai rodo, kad visos ląstelės išskiria ctDNR. Nepaisant to, atrodo, kad vėžiniai augliai išskiria padidėjusį ctDNR kiekį kraujyje, todėl ctDNR yra geras vėžinių biologinių rodiklių skaičius.
Dėl sunkios fragmentacijos ir mažos koncentracijos kraujyje ctDNR sunku izoliuoti ir analizuoti. Yra ctDNR koncentracijos neatitikimas tarp serumo ir plazmos mėginių. Atrodo, kad kraujo serumas, o ne kraujo plazma, yra geresnis ctDNR šaltinis. Umetani ir jo kolegų atliktame tyrime buvo nustatyta, kad ctDNR koncentracija plazmoje yra nuosekliai maža, palyginti su serumu dėl galimo cirkuliuojančios DNR praradimo valymo metu, kadangi mėginių paruošimo metu pašalinama koaguliacija ir kiti baltymai.
Pasak Heitzerio ir jo kolegų, čia yra keletas konkrečių klausimų, kuriuos reikia išspręsti, kad būtų galima panaudoti ctDNR diagnostikos potencialą:
Pirma, standartizuotos preanalizės procedūros .... Izoliacinio metodo pasirinkimas, užtikrinantis pakankamo kiekio aukštos kokybės DNR išsiskyrimą, yra kritinis, ir buvo įrodyta, kad priešanaliziniai kraujo mėginių ėmimo ir apdorojimo veiksniai gali stipriai paveikti DNR išeigą .... Antra, vienas iš svarbiausių klausimų yra kiekybinio įvertinimo metodų suderinimo trūkumas. Skirtingi kiekybinio įvertinimo metodai ... duoda skirtingus rezultatus, nes šie matavimai yra nukreipti arba į bendrą ar tik sustiprintą DNR ... Trečia, mažiau žinoma apie ctDNR išsiskyrimo kilmę ir išsamų mechanizmą, ir daugumoje tyrimų pasireiškia sutrikę įvykiai, kurie taip pat gali prisidėti prie ctDNR išsiskyrimo.
Tiksliniai ir netikslūs metodai
Šiuo metu yra analizuojant ctDNR kraujo plazmą (arba serumą) du pagrindiniai metodai. Pirmasis požiūris yra nukreiptas ir ieškoma specifinių genetinių pokyčių, rodančių navikus. Antrasis metodas yra netinkamas ir apima genomo analizę, ieškant ctDNK, atspindinčio vėžį. Be to, exome sekvenavimas buvo naudojamas kaip ekonomiškesnis, netinkamas požiūris. Išvaizda yra DNR poros, kurios transkribuojamos baltymams gaminti.
Taikant tikslinius metodus, serumas analizuojamas dėl žinomų genetinių mutacijų mažo vairuotojo mutacijų komplekse.
Vairuotojų mutacijos nurodo genomo mutacijas, kurios skatina arba "skatina" vėžinių ląstelių augimą. Šios mutacijos apima KRAS arba EGFR .
Dėl pastaraisiais metais pasiektų technologijų pažanga tapo tikslinga taikyti tikslius genotoksinio tyrimo metodus mažiems ctDNR kiekiams. Šios technologijos apima ARMS (amplifikacijos ugniai atsparių mutacijų sistema); skaitmeninė PCR (dPCR); karoliukai, emulsijos, amplifikacija ir magnetika (BEAMing); ir gilus sekos nustatymas (CAPP-Seq).
Nors buvo pažangios technologijos, kurios leidžia taikyti tikslingą metodą, tikslingas metodas taiko tik keletą mutacijų pozicijų ("hotspots") ir praleidžia daugybę vairuotojų mutacijų, tokių kaip navikų slopinimo genai.
Pagrindinė nauda, susijusi su netinkamu požiūriu į skystos biopsijos metodus, yra tai, kad juos galima naudoti visiems pacientams dėl to, kad bandymas nepriklauso nuo pasikartojančių genetinių pokyčių. Pakartotiniai genetiniai pokyčiai neapima visų vėžio formų ir nėra specifiniai vėžio parašai. Nepaisant to, šis metodas nėra analitinis jautrumas ir visapusiška navikų genomų analizė dar neįmanoma.
Pažymėtina, kad viso genomo sekos nustatymo kaina gerokai sumažėjo. 2006 m. Genomo sekos nustatymo kaina buvo apie 300 000 USD (USD). Iki 2017 m. Išlaidos už genomą sumažėjo iki maždaug 1000 JAV dolerių (USD), įskaitant reagentus ir sekos nustatymo mašinų amortizaciją.
Skystosios biopsijos klinikinė nauda
Pradinės ctDNR pastangos buvo diagnostinės ir lyginamos sveikiems pacientams su vėžiu sergančiais pacientais arba pacientais, sergančiais gerybine liga. Šių pastangų rezultatai buvo skirtingi, tik kai kurie tyrimai parodė reikšmingus skirtumus, rodančius vėžį, ligų nebuvimą arba atkrytį.
Priežastis, kodėl ctDNR gali būti naudojamas tik tam tikrą laiką vėžio diagnozei, yra todėl, kad įvairūs ctDNR kiekiai yra gaunami iš navikų. Ne visi navikai "išstumia" tokią pačią sumą DNR. Paprastai labiau pažengę, plačiai paplitę navikai pernešė daugiau DNR į kraują nei anksčiau, lokalizuotos navikai. Be to, skirtingi navikų tipai išskiria skirtingus DNR kiekius kraujyje. Cirkuliuojančios DNR frakcija, gaunama iš naviko, yra plačiai kintama tyrimų ir vėžio tipuose, svyruojant nuo 0,01% iki 93%. Svarbu pažymėti, kad apskritai iš naviko yra gaunama tik maža dalis ctDNR, o likusi dalis - iš normalaus audinio.
Cirkuliuojanti DNR gali būti naudojama kaip prognozuojamas ligos žymeklis. Cirkuliuojanti DNR gali būti naudojama stebint vėžio pokyčius laikui bėgant. Pavyzdžiui, vienas tyrimas parodė, kad dvejų metų išgyvenamumas pacientams, sergantiems kolorektaliniu vėžiu (ty pacientų, kurie vis dar gyvi mažiausiai dvejus metus po diagnozės su kolorektaliniu vėžiu), ir KRAS hotspot mutacijų buvo 100 procentų tiems, kuriems nėra įrodymų atitinkama cirkuliuoja DNR. Be to, gali būti, kad netolimoje ateityje cirkuliuojanti DNR gali būti naudojama ikivėžinių pažeidimų stebėsenai.
Cirkuliuojanti DNR taip pat gali būti naudojama atsakui į gydymą stebėti. Kadangi Cirkuliuojanti DNR siūlo geresnį bendrą vaizdą apie genų nepatogumų struktūrą, šioje DNR gali būti diagnostikos DNR, kuri gali būti naudojama vietoj diagnostinės DNR, gaunamos patys iš navikų.
Dabar pažvelkime į kai kuriuos specifinius skystosios biopsijos pavyzdžius.
Guardant360
"Guardant Health" sukūrė testą, kuriame naudojami naujos kartos sekos nustatymas į cirkuliuojančią DNR įvairioms mutacijoms ir chromosomų pertvarkymui su 73 su vėžiu susijusiais genais. "Guardant Health" paskelbė tyrimą, kuriame aprašyta skystos biopsijos nauda onkologijoje. Tyrime buvo panaudoti kraujo mėginiai iš 15 000 pacientų, kurių sudėtyje buvo 50 navikų tipų.
Iš esmės skysčių biopsijos tyrimo rezultatai buvo suderinti su genų pokyčiais, pastebėtais naviko biopsijose.
Pasak NIH:
"Guardant360" nustatė tas pačias kritines svarbių su vėžiu susijusių genų, kaip EGFR, BRAF, KRAS ir PIK3CA , svarbių mutacijų dažniai, labai panašūs į tuos, kurie anksčiau buvo nustatyti navikų biopsijos pavyzdžiuose, statistiškai koreliuojantys nuo 94 iki 99%.
Be to, pagal NIH tyrėjai pranešė:
Antroje tyrimo dalyje tyrėjai ištyrė beveik 400 pacientų, kurių dauguma turėjo plaučių arba kolorektalinio vėžio atvejų, kurie turėjo tiek kraujo ctDNR, tiek naviko audinių DNR rezultatus, ir palygino genomo pokyčių modelius. Bendrasis skystos biopsijos tikslumas, palyginti su auglio biopsijos rezultatais, buvo 87%. Tikslumas padidėjo iki 98%, kai kraujo ir naviko mėginiai buvo paimti per 6 mėnesius vienas nuo kito.
"Guardant360" buvo tikslus, nors kraujyje esančios DNR koncentracijos kraujyje buvo mažos. Dažnai cirkuliuojanti naviko DNR sudarė tik 0,4 proc. DNR kraujyje.
Apskritai, naudojant skystą biopsiją, "Guardant" tyrėjai galėjo identifikuoti navikų žymenis, dėl kurių gydytojai galėtų gydyti 67 proc. Pacientų. Šie pacientai buvo tinkami FDA patvirtintiems gydymams, taip pat tyrimo terapijai.
ctDNR ir plaučių vėžys
2016 m. FDA patvirtino Cobas EGFR mutacijos testą, skirtą aptikti EGFR mutacijas plaučių vėžiu sergančių pacientų cirkuliuojančioje DNR. Šis bandymas buvo pirmasis FDA patvirtintas skystos biopsijos metodas ir nustatė pacientus, kurie gali būti gydomi tiksliniais terapiniais preparatais, naudojant erlotinibą (Tarceva), afatinibą (Gilotrifą) ir gefitinibą (Iressa) kaip pirmojo gydymo kursą ir ozimeritinibą (Tagrisso) kaip antros eilės gydymas. Šie tiksliniai gydymo būdai atakuoja vėžines ląsteles su specifinėmis EGFR mutacijomis.
Svarbu tai, kad dėl didelio skaičiaus klaidingai neigiamų rezultatų FDA rekomenduoja, kad audinio biopsijos pavyzdys būtų paimtas iš paciento, turinčio neigiamą skysčių biopsiją.
ctDNR ir kepenų vėžys
Per pastaruosius 20 metų žmonių, mirusių nuo kepenų vėžio, skaičius išaugo. Šiuo metu kepenų vėžys yra antra pagrindinė vėžio mirties priežastis pasaulyje. Galima nustatyti gerus biologinius žymenis, leidžiančius aptikti ir analizuoti kepenis arba hepatoceliulinį (HCC) vėžį. Cirkuliuojanti DNR gali būti geras kepenų vėžio biologinis žymeklis.
Apsvarstykite šią Lagbaos ir kitų autorių citatą apie cirkuliuojančios DNR galimybes diagnozuoti kepenų vėžį:
Retrospektyviu tyrimu, kuriame dalyvavo 50 HCC pacientų, buvo pasiūlyta anksčiau diagnozuoti RASSF1A, p15 ir p16 hipermethylation. Keturių aberrantiškai metilintų genų (APC, GSTP1, RASSF1A ir SFRP1) parašas taip pat buvo išbandytas diagnostikos tikslumui, o RASSF1A metilinimas buvo pranešta kaip prognozuojamas biologinis žymeklis. Tolesniuose tyrimuose buvo išanalizuota ctDNN HCC pacientams, naudojantiems giliųjų sekos nustatymo technologijas .... Stebimai pastebėta, kad antikūnių DNR kopijų skaičius buvo nustatytas dviem HBV nešikliais, kuriems kraujo surinkimo metu anksčiau nebuvo HCC, bet kuriems HCC atsirado stebint. Ši išvada atvėrė dangą, kad įvertintų kopijų skaičiaus variantą ctDNR kaip ankstyvo HCC aptikimo tyrimo įrankį.
Žodis iš
Skystosios biopsijos yra naujas jaudinantis genomo diagnostikos metodas. Šiuo metu gydytojai gali gauti tam tikrą skystą biopsiją, kuri siūlo išsamų molekulinį profilavimą, kad papildytų genetinę informaciją, gautą iš audinių biopsijos. Taip pat yra tam tikrų skysčių biopsijų, kurie gali būti naudojami vietoj audinių biopsijos - kai nėra audinių biopsijos.
Svarbu nepamiršti, kad šiuo metu vyksta daugybė bandymų su skystu biopsija ir reikia atlikti daugiau tyrimų, kad būtų galima išaiškinti šios intervencijos terapinį naudingumą.
> Šaltiniai:
> Genetinių navikų pokyčių kraujo tyrimas parodo pažadą kaip alternatyvą auglio biopsijai. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. Cirkuliuojanti auglio DNR kaip skystos biopsijos vėžiui. Klinikinė chemija. 2015 m.; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Skystoji biopsija kepenų vėžyje. Discovery medicina. 2015; 19 (105): 263-73.
> Skysčių biopsija: DNR naudojimas kraujyje aptikti, stebėti ir gydyti vėžį. NIH.
> Umetani N ir kt. Didesnė laisvos cirkuliuojančios DNR koncentracija kraujo serume nei plazmoje dažniausiai atsiranda dėl užterštos pašalinės DNR. Ann. NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Bendrieji vėžio farmakoterapijos principai. In: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann BC. eds Goodman & Gilman's: Pharmacological Basics of Therapeutics, 13e New York, NY: McGraw-Hill.