ביופסיות נוזלי להשתמש דם לא רקמת הגידול - לאבחן סרטן
בדרך כלל, גידולים נבדקים באמצעות ביופסיות רקמות. מדגם קטן נלקח מן הגידול genotyped, או ניתח עבור איפור גנטי. הבעיה עם גישה זו היא כי ביופסיה גידולים יכול להיות מאתגר. יתר על כן, ביופסיה הגידול מספק רק תמונה של הגידול.
כתיבה ב- Discovery Medicine בשנת 2015, Labgaa ושיתוף מחברי המדינה הבאה על ביופסיה גידול קונבנציונאלי:
מסיבות ברורות, קשה לעקוב אחר התפתחות האבולוציה על ידי ביופסיות רציפות. כמו כן, ביופסיה משקפת רק נקודה אחת של הגידול ולכן לא סביר לייצג את כל הספקטרום של מוטציות סומטיות בגידולים גדולים. חלופה תהיה להשיג ביופסיות מרובות לאותו גידול, אבל אפשרות זו נראית לא מציאותית ולא מדויקת.
ביופסיה נוזלית כרוכה במדידת דנ"א במחזור (ctDNA) ותוצרי לוואי אחרים בדגימות דם המתקבלות מחולים עם סרטן. גישה זו האבחון המתפתח מבטיח להיות מהיר, noninvasive, וחסכונית.
היסטוריה של ביופסיה נוזלית
בשנת 1948, מנדל ו Métais, זוג חוקרים צרפתיים זיהו לראשונה ctDNA בדם של אנשים בריאים. גילוי זה היה לפני הזמן שלה, וזה לא היה עד עשרות שנים מאוחר יותר, כי ctDNA היה לחקור עוד.
בשנת 1977, ליאון ועמיתיו זיהו לראשונה כמויות מוגברות של ctDNA בדם של חולי סרטן.
ב -1989 זיהו סטרון ועמיתיו מאפיינים ניאופלסטיים (כלומר, סרטן) בדם. לאחר גילויים אלה, קבוצות אחרות זיהו מוטציות ספציפיות בדכאי גידולים ובאונקוגנים, בחוסר יציבות מיקרו-לוויין ובמתילציה של דנ"א, שהוכיחו ש- ctDNA משוחרר למחזור הדם באמצעות גידולים.
למרות שאנו יודעים כי ctDNA שמקורם בתאי הגידול מסתובב בדם, המקור, קצב השחרור ומנגנון השחרור של DNA זה אינם ברורים, ומחקרים מניבים תוצאות סותרות. כמה מחקרים מראים כי גידולים ממאירים יותר מכילים תאים סרטניים מתים יותר ולשחרר יותר ctDNA. עם זאת, כמה מחקרים עולה כי כל התאים לשחרר ctDNA. עם זאת, נראה כי גידולים סרטניים לשחרר רמות מוגברות של ctDNA לתוך הדם, מה שהופך ctDNA ביומרקר טוב של סרטן.
בגלל פיצול כבד ריכוזים נמוכים בדם, ctDNA קשה לבודד ולנתח. יש פער של ריכוז ctDNA בין דגימות בסרום ופלסמה. נראה כי סרום הדם ולא פלסמה בדם הוא מקור טוב יותר של ctDNA. במחקר שנערך על ידי אומטני ועמיתיו, ריכוזי ctDNA נמצאו נמוכים באופן קבוע בפלזמה בהשוואה לסרום עקב איבוד אפשרי של דנ"א במהלך הטיהור, שכן קרישה וחלבונים אחרים מתבטלים במהלך הכנת הדגימה.
לדברי היצר ועמיתיו, הנה כמה נושאים ספציפיים שצריך לפתור כדי לרתום את הפוטנציאל האבחוני של ctDNA:
ראשית, נהלים preanalytical צריך להיות סטנדרטי ... בחירת שיטת בידוד המבטיחה מיצוי כמות מספקת של דנ"א באיכות גבוהה היא קריטית, והוכח כי גורמים טרום-לידתיים של דגימת דם ועיבודם יכולים להשפיע על תפוקת הדנ"א. שנית, אחד הנושאים החשובים ביותר הוא חוסר הרמוניה של שיטות כימות. שיטות כימות שונות, ... לייצר תוצאות שונות, כי מדידות אלה היעד או סך הכל או DNA להגברה .... שלישית, פחות ידוע על המוצא ועל מנגנון מפורט של שחרור ctDNA, ובמרבית המחקרים אירועים מעורפלים אשר עשויים גם לתרום לשחרור של ctDNA.
גישות ממוקדות לעומת לא ממוקדות
נכון לעכשיו, ישנן שתי גישות עיקריות נלקח בעת ניתוח פלזמה בדם (או בסרום) עבור ctDNA. הגישה הראשונה מכוונת ומחפשת שינויים גנטיים ספציפיים המעידים על גידולים. הגישה השנייה היא untargeted וכולל ניתוח גנום רחב מחפש ctDNA רפלקטיבית של סרטן. לחלופין, רצף exome שימש כגישה חסכונית יותר, untargeted. Exumes הם חלקים של DNA כי הם transcribed כדי להפוך את החלבון.
עם גישות ממוקדות, סרום מנותח עבור מוטציות גנטיות ידוע בקבוצה קטנה של מוטציות הנהג.
מוטציות הנהג מתייחסות למוטציות בגנום המקדמות, או "נוהגות", את הגידול של תאים סרטניים. מוטציות אלה כוללות KRAS או EGFR .
בשל ההתקדמות הטכנולוגית בשנים האחרונות, גישות ממוקדות לניתוח של הגנום עבור כמויות קטנות של ctDNA הפכו ריאלי. טכנולוגיות אלה כוללות ARMS (הגברה refractory מוטציה המערכת); PCR דיגיטלי (dPCR); חרוזים, אמולסיות, הגברה ומגנטיות (קורות); ואת רצף עמוק (CAPP-Seq).
אף על פי שקיימות טכנולוגיות שהפכו את הגישה הממוקדת האפשרית, הגישה הממוקדת מכוונת רק לכמה מיקומים של מוטציות (נקודות חמות) ומחמיצה הרבה מוטציות של נהגים כמו גנים מדכאי גידול.
היתרון העיקרי של גישות לא ממוקד ביופסיה נוזלית היא כי ניתן להשתמש בהם בכל החולים בשל העובדה כי הבדיקה אינה מסתמכת על שינויים גנטיים חוזרים. שינויים גנטיים חוזרים אינם מכסים את כל סוגי הסרטן ואינם חתימות ספציפיות לסרטן. עם זאת, גישה זו חסרה רגישות אנליטית וניתוח מקיף של הגנום הגידול עדיין לא אפשרי.
ראוי לציין, את המחיר של רצף גנום שלם ירד באופן משמעותי. בשנת 2006, המחיר של רצף הגנום כולו היה כ $ 300,000 (USD). עד 2017, עלות ירד ל כ 1,000 $ (USD) לכל הגנום, כולל ריאגנטים ואת ההפחתה של מכונות רצף.
השירות הקליני של ביופסיה נוזלית
המאמצים הראשונים להשתמש ב- ctDNA היו רמות אבחנה והשווה בחולים בריאים עם חולים עם חולי סרטן או חולים עם מחלה שפירה. תוצאות המאמצים הללו היו מעורבות, כאשר רק כמה מחקרים הראו הבדלים משמעותיים המצביעים על סרטן, מחלה ללא מעמד או הישנות.
הסיבה ctDNA יכול לשמש רק חלק מהזמן לאבחן סרטן היא כי כמויות משתנות של ctDNA נגזרים גידולים. לא כל גידולים "לשפוך" DNA באותה כמות. באופן כללי, גידולים נרחבים יותר, נפוצים יותר, מזרימים יותר DNA למחזור מאשר בגידולים מוקדמים, מקומיים. בנוסף, סוגי גידול שונים לשפוך כמויות שונות של DNA לתוך מחזור הדם. חלקו של ה- DNA המחזורי הנגזר מגידול משתנה באופן נרחב על פני מחקרים וסוגי סרטן, הנעים בין 0.01% ל -93%. חשוב לציין כי, באופן כללי, רק מיעוט של ctDNA נגזר הגידול, שאר זה מגיע רקמות רגילות.
דנ"א במחזור יכול לשמש סמן פרוגנוסטי של המחלה. דנ"א במחזור יכול לשמש כדי לפקח על השינויים בסרטן לאורך זמן. לדוגמה, מחקר אחד הראה ששיעור ההישרדות של שנתיים בחולים עם סרטן המעי הגס (כלומר, מספר החולים שעדיין חיים לפחות שנתיים לאחר האבחון עם סרטן המעי הגס) והמוטציות החמות של KRAS היו 100% בקרב אלו ללא עדות המקביל DNA. יתר על כן, ייתכן כי בעתיד הקרוב, DNA במחזור יכול לשמש כדי לפקח על נגעים טרום סרטניים.
דנ"א במחזור יכול לשמש גם כדי לעקוב אחר התגובה לטיפול. מכיוון שהמחזור הדנ"א מעניק תמונה כוללת טובה יותר של ההרכב הגנטי של גידולים, דנ"א זה מכיל כנראה דנ"א אבחנתי, שניתן להשתמש בו במקום דנ"א אבחנתי המתקבל מגידולים עצמם.
עכשיו, בואו נסתכל כמה דוגמאות ספציפיות של ביופסיה נוזלית.
שומר
Guardant Health פיתחה בדיקה שמשתמשת ברצף הדור הבא לפרופיל המופץ DNA עבור מוטציות וסידורים כרומוזומלים עבור 73 גנים הקשורים לסרטן. "גארדאנט בריאות" פירסמה מחקר שדיווח על התועלת של ביופסיה נוזלית באונקולוגיה. המחקר השתמש בדגימות דם מ -15,000 מטופלים עם 50 סוגי גידול משולבים.
על פי רוב, התוצאות של הבדיקה ביופסיה נוזלי מיושר עם שינויים בגנים שנצפו ביופסיות הגידול.
לדברי NIH:
Guardant360 זיהה את אותן מוטציות קריטיות בגנים חשובים הקשורים לסרטן כמו EGFR, BRAF, KRAS ו- PIK3CA בתדרים דומים מאוד למה שזוהה בעבר בדגימות ביופסיה של הגידול, בהתאמה סטטיסטית ל -94% ל -99%.
יתר על כן, על פי NIH החוקרים דיווחו על הדברים הבאים:
במרכיב שני של המחקר, החוקרים העריכו קרוב ל -400 מטופלים - שרובם סבלו מסרטן ריאות או מסרטן המעי הגס - שהיו להם גם ctDNA בדם ותאי DNA של רקמת הגידול זמינים והשוו את דפוסי השינויים הגנומיים. הדיוק הכולל של ביופסיה נוזלית בהשוואה לתוצאות של ניתוח ביופסיה הגידול היה 87%. הדיוק עלה ל -98% כאשר דגימות הדם והגידול נאספו תוך 6 חודשים זה מזה.
Guardant360 היה מדויק למרות שרמות ה- DNA המסתובבות בדם היו נמוכות. לעתים קרובות, הדנ"א של הגידול בדם היה רק 0.4% מהדנ"א בדם.
באופן כללי, באמצעות ביופסיה נוזלית, החוקרים הצליחו לזהות סמני גידול שיכולים לכוון את הטיפול על ידי רופאים ב -67% מהחולים. חולים אלו היו זכאים לטיפולים שאושרו על ידי ה- FDA, כמו גם טיפולים מחקריים.
ctDNA וסרטן ריאה
בשנת 2016, ה- FDA אישר את מבחן המוטציה EGFR של Cobas כדי לשמש לזיהוי מוטציות EGFR בדנ"א המחזורי של חולי סרטן הריאות. בדיקה זו הייתה ביופסיה נוזלית שאושרה על ידי ה- FDA וחולים מזוהים אשר עשויים להיות מועמדים לטיפול עם טיפולים ממוקדים באמצעות Erlotinib (Tarceva), Afatinib (Gilotrif) ו- gefitinib (Iressa) כטיפול קו ראשון, ו- osimeritinib (Tagrisso) טיפול קו שני. אלה טיפולים ממוקדים לתקוף תאים סרטניים עם מוטציות EGFR ספציפיים.
חשוב לציין, בשל המספר הגבוה של תוצאות שליליות שווא, ה- FDA ממליץ על דגימת ביופסיה רקמה גם לקחת מחולה בעל ביופסיה נוזלית שלילית.
ctDNA וסרטן הכבד
מספר האנשים שמתו מסרטן הכבד גדל במהלך 20 השנים האחרונות. נכון לעכשיו, סרטן הכבד הוא הגורם המוביל השני למוות סרטן בעולם. אין biomarkers טוב זמין כדי לזהות ולנתח את הכבד, או hepatocellular (HCC), סרטן. דנ"א במחזור יכול להיות סמן ביולוגי טוב לסרטן הכבד.
שקול את הציטוט הבא של לגבה ומשתפי פעולה על הפוטנציאל של שימוש במחזור DNA כדי לאבחן סרטן הכבד:
Hypermethylation של RASSF1A, p15 ו- p16 הוצעו ככלי אבחון מוקדם במחקר רטרוספקטיבי כולל 50 חולים עם HCC. חתימה של ארבעה גנים מתילאטיים (APC, GSTP1, RASSF1A ו- SFRP1) נבדקה גם עבור דיוק אבחנתי, ואילו מתילציה של RASSF1A דווחה כסימן ביולוגי פרוגנוסטי. מחקרים עוקבים ניתחו ctDNA בחולי HCC תוך שימוש בטכנולוגיות רצף עמוקות. במפתיע, מספר העותקים הדנ"א המזוהים התגלו בשני נושאי HBV ללא היסטוריה קודמת של HCC בזמן איסוף הדם, אך פיתחו HCC במהלך המעקב. ממצא זה פתח את הדלת כדי להעריך את מספר עותק וריאציה ב ctDNA ככלי ההקרנה עבור זיהוי מוקדם HCC.
מילה מ
ביופסיות נוזלי הן גישה חדשה ומלהיבה לאבחון גנטי. כיום, ביופסיות נוזלי מסוימות, אשר מציעים פרופיל מולקולרי מקיף, זמינים לרופאים כדי להשלים מידע גנטי שנרכש ביופסיה רקמות. יש גם ביופסיות נוזליות מסוימות שניתן להשתמש בהן במקום ביופסיה של רקמות - כאשר ביופסיות רקמות אינן זמינות.
חשוב לזכור כי מחקרים ביופסיה נוזלים רבים נמצאים כעת מתמשך ומחקר נוסף צריך להיעשות כדי לבשר את התועלת הטיפולית של התערבות זו.
> מקורות:
> בדיקת דם לשינויים גנטיים בגידולים מראה הבטחה כאלטרנטיבה לביופסיה של הגידול. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. מחזור הדם DNA כמו ביופסיה נוזלית לסרטן. כימיה קלינית. 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva א ביופסיה נוזלית בסרטן הכבד. רפואה דיסקברי. 2015, 19 (105): 263-73.
> ביופסיה נוזלית: שימוש בדנ"א בדם כדי לזהות, לעקוב ולטפל בסרטן. NIH.
> Umetani N, et al. כמות גבוהה יותר של דנ"א במחזור חופשי בסרום מאשר בפלזמה אינה נגרמת בעיקר על ידי DNA מזוהם מזוהם במהלך ההפרדה. אן אן אקאד Sci. 2006, 1075: 299-307.
> וולשטיין א. עקרונות כלליים בפרמקותרפיה של סרטן. ב: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann לפנה"ס. עורכים. גודמן וגילמן: The Pharmacological Basis of Therapeutics, 13e New York, NY: McGraw-Hill.