Течне биопсије користе крвно-туморско ткиво - да дијагностикују рак
Типично, тумори се испитују помоћу биопсија ткива. Мали узорак узима се из тумора и генотипизује, или се анализира за генетску шминку. Проблем са овим приступом је да биопсијски тумори могу бити изазовни. Поред тога, биопсија тумора даје само слику тумора.
Писање на Дисцовери Медицине у 2015, Лабгаа и коаутори наводе следеће о конвенционалној туморској биопсији:
Из очигледних разлога, тешко је пратити еволуцију тумора помоћу секвенцијалних биопсија. Такође, биопсија огледа само једно место тумора и због тога је мало вероватно да ће представљати читав спектар соматских мутација у великим туморима. Алтернатива би била да се добију више биопсија за исти тумор, али ова опција не изгледа ни реална нити тачна.
Течна биопсија подразумијева мерење циркулишућег ДНК (цтДНА) и других туморских нуспродукта у узорцима крви добијених од пацијената са раком. Овај нови дијагностички приступ обећава да је брз, неинвазиван и економичан.
Историја течне биопсије
Године 1948., Мандел и Метаис, пар француских истраживача је прво идентификовао цтДНА у крви здравих људи. Ово откриће је било испред свог времена, и тек неколико десетљећа касније та цтДНА је додатно истражена.
Године 1977. Леон и колеге прво су идентификовали повећану количину цтДНА у крви код пацијената са раком.
До 1989. године Строун и колеге идентификовали су неопластичне карактеристике (тј. Карцином) у крви. Након ових открића, неколико других група идентификовало је специфичне мутације супресора тумора и онкогена, микросателитне нестабилности и ДНК метилације, што је доказало да цтДНА улази у циркулацију путем тумора.
Иако знамо да цтДНА из туморских ћелија циркулише у крви, порекло, стопа ослобађања и механизам ослобађања ове ДНК су нејасни, а истраживање даје конфликтне резултате. Нека истраживања сугеришу да више малигних тумора садржи више мртвих ћелија рака и ослобађа више цтДНА. Међутим, нека истраживања сугеришу да све ћелије ослобађају цтДНА. Ипак, изгледа да канцерозни тумори ослобађају повећане нивое цтДНА у крв, чиме је цтДНА добар биомаркер карцинома.
Због тешке фрагментације и ниских концентрација у крви, цтДНА је тешко изолирати и анализирати. Постоји разлика у концентрацији цтДНА између узорака серума и плазме. Чини се да је крвни серум умјесто крвна плазма бољи извор цтДНА. У студији Уметанија и колега утврђено је да су концентрације цтДНА конзистентно ниске у плазми у поређењу са серумом због могућег губитка циркулирајуће ДНК током пречишћавања, јер се коагулација и остали протеини елиминишу током припреме узорка.
Према Хеитзеру и колегама, ево неких конкретних питања која треба решити да искористе дијагностички потенцијал цтДНА:
Прво, преаналитичке процедуре морају бити стандардизоване .... Избор методе изолације који осигурава екстракцију довољне количине висококвалитетне ДНК је критичан и показало се да преаналитички фактори крвног узимања узорка и обраде могу снажно утицати на ДНК принос .... Друго, једно од најважнијих питања је недостатак хармонизације метода квантификације. Различите методе квантификације, ... производе различите резултате зато што су ова мјерења циљна или тотална или само појачана ДНК .... Треће, мање се зна о пореклу и детаљном механизму отпуштања цтДНА, ау већини студија сводећи се на догађаје који могу допринијети и отпуштању цтДНА.
Циљани насупрот непредвиђених приступа
Тренутно, када се анализира крвна плазма (или серум) за цтДНА, постоје два главна приступа. Први приступ је циљан и тражи специфичне генетске промјене које указују на туморе. Други приступ је непредвиђен и укључује анализу широког генома која тражи цтДНА рефлексију карцинома. Алтернативно, екоме секвенцирање се користи као економичнији приступ, који није погодан за коришћење. Екоми су делови ДНК који се транскрибирају како би направили протеине.
Са циљаним приступима, серум се анализира за познате генетске мутације у малом скупу мутација возача.
Мутације возача односе се на мутације у геному који промовишу или "дају" раст ћелија карцинома. Ове мутације укључују КРАС или ЕГФР .
Због технолошког напретка у посљедњих неколико година, циљани приступи анализи генома за мале количине цтДНА постали су изводљиви. Ове технологије укључују АРМС (ојачање ватросталних мутација система); дигитални ПЦР (дПЦР); перле, емулзије, амплификација и магнетика (БЕАМинг); и дубоком секвенционисању (ЦАПП-Сек).
Иако је дошло до напредовања у технологији која омогућава циљани приступ, циљани приступ усмерава само на неколико положаја мутација (хотспота) и недостаје много мутација возача, као што су гени супресора тумора.
Главна корист непредвиђених приступа течној биопсији је то што се могу користити код свих пацијената због чињенице да се тест не ослања на понављајуће генетске промене. Репродуктивне генетске промене не покривају све врсте рака и нису специфични потписи рака. Ипак, овом приступу недостаје аналитичка осетљивост и свеобухватна анализа тумора геномова још није могуће.
Напомињемо да је цена секвенционирања читавог генома знатно опала. У 2006. години, цена секвенционирања цијелог генома била је око $ 300,000 (УСД). До 2017. године, цена је пала на отприлике $ 1,000 (УСД) по геноме, укључујући реагенсе и амортизацију машина за секвенцирање.
Клиничка употреба течне биопсије
Почетни напори на примјени цтДНА били су дијагностички и упоређивали су нивое код здравих пацијената са онима код пацијената са карциномом или онима са бенигним обољењем. Резултати ових напора били су мешани, само су неке студије показале значајне разлике које указују на рак, стање без болести или рецидив.
Разлог због којих се цтДНА може користити само неко време за дијагнозу рака јесте то што се променљиве количине цтДНА добијају од тумора. Нису сви тумори "истрпали" ДНК у истој количини. Уопште, напреднији, распрострањени тумори бацили су више ДНК у циркулацију него рано, локализоване, тумори. Поред тога, различити типови тумора прелазе различите количине ДНК у циркулацију. Фракција циркулирајуће ДНК која је изведена из тумора је широко променљива у свим студијама и типовима карцинома, у распону од 0,01% до 93%. Важно је напоменути да се, уопштено говорећи, само мали део цтДНА добија из тумора, а остатак од нормалних ткива.
Циркулирајућа ДНК се може користити као прогностички маркер болести. Циркулирајућа ДНК се може користити за праћење промена у раку током времена. На пример, једна студија показала је да двогодишња стопа преживљавања код пацијената са колоректалним карциномом (тј. Број пацијената који су још живи најмање две године након дијагнозе колоректалног карцинома) и мутације КРАС жаришта била је 100 посто код оних без доказа одговарајућа циркулирајућа ДНК. Штавише, могуће је да се у блиској будућности циркулирајућа ДНК може користити за праћење преканцерозних лезија.
Циркулирајућа ДНК се такође може користити за надгледање одговора на терапију. Пошто циркулирајућа ДНК пружа бољу свеобухватну слику генетског састава тумора, ова ДНК вероватно садржи дијагностичку ДНК, која се може користити уместо дијагностичке ДНК која је постигнута од самих тумора.
Сада, погледајте неке конкретне примјере течне биопсије.
Гуардант360
Гуардант Хеалтх је развио тест који користи секвенцирање следеће генерације у профилу циркулишући ДНК за мутације и хромозомске преуређивања за 73 гена који су повезани са раком. Гуардант Хеалтх објавио је студију о употреби течне биопсије у онкологији. У истраживању су коришћени узорци крви од 15.000 пацијената са комбинованим 50 типова тумора.
У већини случајева резултати теста течног биопсије поравнати са променама гена посматраних у биопсијама тумора.
Према НИХ:
Гуардант360 је идентификовао исте критичне мутације у важним геномима везаним за рак као што су ЕГФР, БРАФ, КРАС и ПИК3ЦА на фреквенцијама које су врло сличне ономе што је претходно било идентификовано у узорцима биопсије тумора, статистички корелујући са 94% на 99%.
Осим тога, према НИХ-у, истраживачи су извијестили сљедеће:
У другој компоненти студије, истраживачи су проценили скоро 400 пацијената - од којих је већина имала плућа или колоректални рак - који су имали и крв цтДНА и резултате тумора туморског ткива доступних и упоређивали обрасце геномских промјена. Укупна тачност течне биопсије у поређењу са резултатима анализе биопсије тумора износила је 87%. Тачност се повећала на 98% када су узорци крви и тумора прикупљени у року од 6 месеци једни од других.
Гуардант360 је био тачан иако су нивои циркулишуће ДНК у крви били низак. Често, циркулирајућа туморска ДНК само је направила 0.4% ДНК у крви.
Све у свему, користећи течну биопсију, истраживачи Гуардант били су у могућности да идентификују туморске маркере који би директно лечили лекари код 67 процената пацијената. Ови пацијенти су били подобни за третмане одобрене од стране ФДА-а, као и за терапије истразивања.
цтДНА и рак плућа
У 2016. години, ФДА је одобрила цобас ЕГФР Мутатион Тест који се користи за откривање ЕГФР мутација у циркулационој ДНК пацијената са раком плућа. Овај тест је прва ФДА одобрена биопсија течности и идентификовани пацијенти који могу бити кандидати за лечење циљаним терапијама користећи ерлотиниб (Тарцева), афатиниб (Гилотриф) и гефитиниб (Иресса) као прву линију лечења, а осимеритиниб (Тагриссо) као третман другог реда. Ове циљане терапије нападају ћелије рака са специфичним мутацијама ЕГФР .
Важно је, због великог броја лажно негативних резултата, ФДА препоручује да узорак биопсије ткива узима и пацијента који има негативну биопсију течности.
цтДНА и рак јетре
Број људи који умиру од карцинома јетре повећао се током последњих 20 година. Тренутно је рак јетре други водећи узрок смрти од рака у свету. Нема расположивих биомаркера за откривање и анализу јетре или хепатоцелуларног (ХЦЦ) карцинома. Циркулирајућа ДНК може бити добар биомаркер за рак јетре.
Размотрите следећи цитат из Лагбае и коаутора о потенцијалу употребе циркулирајуће ДНК за дијагнозу рака јетре:
Хиперметилација РАССФ1А, п15 и п16 су предложена као рана дијагностичка средства у ретроспективној студији која укључује 50 болесника ХЦЦ. Потписан је и четири непотребна метилована гена (АПЦ, ГСТП1, РАССФ1А и СФРП1), док је метилација РАССФ1А пријављена као прогностички биомаркер. Касније студије су анализирале цтДНА код пацијената са ХЦЦ-ом који су користили технологије дубоког секвенцирања .... Изузетно, нумерички копирани бројеви ДНК су детектовани у два носача ХБВ без претходне историје ХЦЦ-а у време сакупљања крви, али који су развили ХЦЦ током праћења. Овај налаз отворио је врата за процену варијације броја копија у цтДНА као алатку за скенирање за рано откривање ХЦЦ-а.
Реч од
Течне биопсије су узбудљиви нови приступ геномској дијагнози. Тренутно, одређене биопсије течности, које нуде свеобухватно молекуларно профилирање, доступни су лекарима како би допунили генетске информације добијене од биопсије ткива. Постоје и одређене течне биопсије које се могу користити уместо биопсије ткива - када биопсије ткива нису доступне.
Важно је имати на уму да су у току многа пробна испитивања биопсије и да се ради на истраживању како би се избјегла терапијска употреба ове интервенције.
> Извори:
> Тест крви за генетске промене тумора показује обећање као алтернативу биопсији тумора. НИХ.
> Хеитзер Е, Улз П, Геигл ЈБ. Циркулирајућа туморска тумора као течна биопсија за рак. Клиничка хемија. 2015; 61: 112-123. дои: 10.1373 / цлинцхем.2014.222679
> Лагбаа Ј, Виллануева А. Течна биопсија у раку јетре. Дисцовери Медицине. 2015; 19 (105): 263-73.
> Течна биопсија: Коришћење ДНК у крви за откривање, праћење и лечење рака. НИХ.
> Уметани Н, ет ал. Већа количина слободне циркулишуће ДНК у серуму него у плазми није углавном изазвана контаминираном ванземаљском ДНК током раздвајања. Анн НИ Ацад Сци. 2006; 1075: 299-307.
> Веллстеин А. Општи принципи у фармакотерапији рака. У: Брунтон ЛЛ, Хилал-Дандан Р, Кноллманн БЦ. едс. Гоодман & Гилман'с: Фармаколошка основа терапеутике, 13е Нев Иорк, НИ: МцГрав-Хилл.