Biopsi të lëngshme përdorin indet e gjakut - jo tumor - për të diagnostikuar kancerin
Në mënyrë tipike, tumoret shqyrtohen duke përdorur biopsi të indeve. Një mostër e vogël merret nga tumori dhe gjenotipizohet ose analizohet për përbërjen gjenetike. Problemi me këtë qasje është se tumoret biopsiente mund të jenë sfiduese. Për më tepër, një biopsi tumor siguron vetëm një fotografi të tumorit.
Duke shkruar në Discovery Medicine në vitin 2015, Labgaa dhe bashkëautoret deklarojnë sa më poshtë në lidhje me biopsi tumorale konvencionale:
Për arsye të dukshme, është e vështirë të monitorohet evolucioni i tumorit nga biopsiet sekuenciale. Gjithashtu, biopsi vetëm pasqyron një vend të vetëm të tumorit dhe prandaj nuk ka të ngjarë të përfaqësojë tërë spektrin e mutacioneve somatike në tumoret e mëdha. Një alternativë do të ishte marrja e biopsieve të shumëfishta për të njëjtin tumor, por ky opsion nuk duket as realist as i saktë.
Biopsi e lëngshme përfshin matjen e ADN-së qarkullues (ctDNA) dhe nënprodukteve të tjerë të tumorit në mostrat e gjakut të marra nga pacientët me kancer. Kjo qasje emergjente diagnostike premton të jetë e shpejtë, joinvazive dhe me kosto efektive.
Historia e biopsisë së lëngshme
Në vitin 1948, Mandel dhe Mitra, një çift studiuesish francezë e identifikuan ctDNA në gjakun e njerëzve të shëndetshëm. Ky zbulim ishte përpara kohës së tij dhe nuk ishte deri në dekada më vonë se ctDNA u eksplorua më tej.
Në vitin 1977, Leon dhe kolegët e parë identifikuan rritjen e sasive të ctDNA në gjakun e pacientëve me kancer.
Deri në vitin 1989, Stroun dhe kolegët identifikuan karakteristikat neoplastike (dmth., Kancer) në gjak. Pas këtyre zbulimeve, disa grupe të tjera identifikuan mutacione të veçanta në shtypësin e tumoreve dhe onkogjenët, paqëndrueshmërinë e mikrosateleve dhe metilimin e ADN-së, të cilat provuan se ctDNA lirohet në qarkullim nga tumoret.
Megjithëse ne e dimë se ctDNA që rrjedh nga qelizat tumorale qarkullon në gjak, origjina, shkalla e lirimit dhe mekanizmi i çlirimit të këtij ADN janë të paqarta, me hulumtime që japin rezultate kontradiktore. Disa kërkime sugjerojnë se tumoret më shumë malinje përmbajnë më shumë qeliza të kancerit të vdekur dhe lëshojnë më shumë ctDNA. Megjithatë, disa studime sugjerojnë që të gjitha qelizat çlirojnë ctDNA. Megjithatë, duket se tumoret kanceroze lëshojnë nivele të rritura të ctDNA në gjak, duke e bërë ctDNA një biomarkues të mirë të kancerit.
Për shkak të copëzimit të rëndë dhe përqendrimeve të ulëta në gjak, ctDNA është e vështirë për t'u izoluar dhe analizuar. Ekziston një mospërputhje e përqendrimeve të ctDNA ndërmjet mostrave të serumit dhe plazmës. Duket se serumi i gjakut dhe jo plazma e gjakut është një burim më i mirë i ctDNA. Në një studim nga Umetani dhe kolegët, përqendrimet ctDNA u gjetën të jenë vazhdimisht të ulëta në plazmë në krahasim me serumin për shkak të humbjes së mundshme të ADN-së qarkullues gjatë pastrimit, pasi koagulimi dhe proteinat e tjera janë eliminuar gjatë përgatitjes së mostrave.
Sipas Heitzer dhe kolegët, këtu janë disa çështje specifike që duhet të zgjidhen për të shfrytëzuar potencialin diagnostik të ctDNA:
Së pari, procedurat paraanalitike duhet të standardizohen .... Përzgjedhja e një metode izolimi që siguron nxjerrjen e një sasi të mjaftueshme të ADN me cilësi të lartë është kritike dhe është treguar se faktorët preanalitikë të mostrimit dhe përpunimit të gjakut mund të ndikojnë fuqishëm në prodhimin e ADN-së .... Së dyti, një nga çështjet më të rëndësishme është mungesa e harmonizimit të metodave të kuantifikimit. Metoda të ndryshme sasiore, ... prodhojnë rezultate të ndryshme, sepse këto matje synojnë ose ADN-në totale ose vetëm përforcuese .... Së treti, është më pak e njohur për origjinën dhe mekanizmin e detajuar të lëshimit të ctDNA, dhe në shumicën e studimeve ngjarjet konfuze që mund të kontribuojnë në lirimin e ctDNA.
Qasje të synuara ose të pa orientuara
Aktualisht, ekzistojnë dy qasje kryesore që merren kur analizohen plazma e gjakut (ose serumi) për ctDNA. Qasja e parë është në shënjestër dhe kërkon ndryshime gjenetike specifike që tregojnë për tumoret. Qasja e dytë është e painfektuar dhe përfshin një analizë të gjerë të gjenomit që kërkon ctDNA që reflekton kancerin. Nga ana tjetër, sekuenca e ekzomave është përdorur si një qasje më kosto-efektive dhe e pakontrolluar. Exomes janë pjesë e ADN-së që transkriptohen për të bërë proteina.
Me metoda të synuara, serumi analizohet për mutacione gjenetike të njohura në një grup të vogël të mutacioneve të shoferëve.
Mutacionet e shoferit i referohen mutacioneve në gjenomë që nxisin, ose "nxisin" rritjen e qelizave të kancerit. Këto mutacione përfshijnë KRAS ose EGFR .
Për shkak të përparimeve teknologjike në vitet e fundit, qasjet e synuara për analizën e gjenomit për sasi të vogla të ctDNA janë bërë të realizueshme. Këto teknologji përfshijnë ARMS (përforcim i sistemit të mutacioneve refraktare); PCR digjitale (dPCR); rruaza, emulsione, përforcim dhe magnetikë (BEAMing); dhe sekuenca e thellë (CAPP-Seq).
Edhe pse ka pasur përparime në teknologji që e bëjnë qasjen e synuar të mundshme, qasja e synuar synon vetëm disa pozicione të mutacioneve (pikat e nxehta) dhe mungon shumë mutacione shoferësh, siç janë gjene të shtypësit tumor.
Përfitimi kryesor i qasjeve të pa qëlluara për biopsi të lëngshme është se ato mund të përdoren në të gjithë pacientët për shkak të faktit se testi nuk mbështetet në ndryshimet gjenetike të përsëritura. Ndryshimet gjenetike të përsëritura nuk i mbulojnë të gjitha kanceret dhe nuk janë firma specifike të kancerit. Megjithatë, kjo qasje nuk ka ndjeshmëri analitike dhe analiza gjithëpërfshirëse e gjenomave të tumorit ende nuk është e mundur.
E vini re, çmimi i sekuencimit të një gjenomi të tërë ka rënë ndjeshëm. Në vitin 2006, çmimi i sekuencimit të gjenomit të tërë ishte afërsisht $ 300,000 (USD). Deri në vitin 2017, kostoja kishte rënë në rreth 1.000 dollarë (USD) për gjenom, duke përfshirë reagentët dhe amortizimin e makinave sekuenciale.
Përdorimi klinik i biopsisë së lëngshme
Përpjekjet fillestare për të përdorur ctDNA ishin diagnostike dhe krahasuan nivelet në pacientët e shëndetshëm me ato të pacientëve me kancer ose atyre me sëmundje të mirë. Rezultatet e këtyre përpjekjeve ishin të përziera, me vetëm disa studime që tregonin dallime të rëndësishme që tregonin kancer, status pa sëmundje, ose rikthim.
Arsyeja pse ctDNA mund të përdoret vetëm disa kohë për të diagnostikuar kancerin është sepse sasi të ndryshueshme të ctDNA rrjedhin nga tumoret. Jo të gjithë tumoret "derdhin" ADN-në në të njëjtën sasi. Në përgjithësi, tumoret më të avancuara dhe më të përhapura hedhin më shumë ADN në qarkullim sesa tumoret e hershme, të lokalizuara. Përveç kësaj, lloje të ndryshme të tumorit hedhin sasi të ndryshme të ADN-së në qarkullim. Pjesa e ADN-së që qarkullon që rrjedh nga një tumor është gjerësisht i ndryshueshëm në të gjithë studimet dhe llojet e kancerit, duke filluar nga 0.01% në 93%. Është e rëndësishme të theksohet se, në përgjithësi, vetëm një pakicë e ctDNA rrjedh nga tumori, pjesa tjetër e saj vjen nga indet normale.
ADN-ja qarkulluese mund të përdoret si shënues prognostik i sëmundjes. ADN-ja qarkulluese mund të përdoret për të monitoruar ndryshimet në kancer me kalimin e kohës. Për shembull, një studim tregoi se shkalla e mbijetesës dyvjeçare në pacientët me kancer kolorektal (p.sh. numri i pacientëve ende të gjallë së paku dy vjet pas diagnozës me kancer kolorektal) dhe mutacione të hotspotit KRAS ishte 100 për qind në ato pa dëshmi ADN-ja që korrespondon qarkullimin. Për më tepër, është e mundur që në të ardhmen e afërt, qarkullimi i ADN-së mund të përdoret për të monitoruar lezionet precancerous.
ADN-ja qarkulluese gjithashtu mund të përdoret për të monitoruar përgjigjen ndaj terapisë. Sepse qarkullimi i ADN-së ofron një tablo më të mirë të përgjithshëm të përbërjes gjenetike të tumoreve, ky ADN ka gjasa të përmbajë ADN-në diagnostike, e cila mund të përdoret në vend të ADN-së diagnostike të arritur nga vetë tumoret.
Tani, le të hedhim një vështrim në disa shembuj specifikë të biopsisë së lëngshme.
Guardant360
Shëndeti Guardant zhvilloi një test që përdor sekuencën e gjeneratës së ardhshme për të profilizuar ADN-në që qarkullon për mutacione dhe rirregullimet kromozomale për 73 gjene të lidhura me kancerin. Shëndeti Guardant botoi një studim që raportonte dobinë e biopsisë së lëngshme në onkologji. Studimi përdori mostrat e gjakut nga 15,000 pacientë me një kombinim të 50 llojeve të tumorit.
Për pjesën më të madhe, rezultatet e testit të biopsisë së lëngjeve të përafruara me ndryshimet e gjeneve të vërejtura në biopsiet e tumorit.
Sipas NIH:
Guardant360 identifikoi të njëjtat mutacione kritike në gjenet e rëndësishme të lidhura me kancerin si EGFR, BRAF, KRAS dhe PIK3CA në frekuenca shumë të ngjashme me atë që më parë ishte identifikuar në mostrat e biopsi tumorale, që korrespondon statistikisht me 94% deri në 99%.
Për më tepër, sipas NIH hulumtuesit raportuan si më poshtë:
Në një komponent të dytë të studimit, studiuesit vlerësuan gati 400 pacientë - shumica e të cilëve kishin kancer të mushkërive ose kolorektale - të cilët kishin si rezultatin e ADN-së të gjakut ctDNA dhe indin tumor në dispozicion dhe krahasuan modelet e ndryshimeve gjenomike. Saktësia e përgjithshme e biopsisë së lëngët në krahasim me rezultatet nga analizat e biopsisë së tumorit ishte 87%. Saktësia u rrit në 98% kur mostrat e gjakut dhe tumoreve u mblodhën brenda 6 muajve nga njëra tjetra.
Guardant360 ishte i saktë edhe pse nivelet e qarkullimit të ADN-së në gjak ishin të ulëta. Shpesh, qarkullimi i ADN-së tumor përbën vetëm 0.4 për qind të ADN-së në gjak.
Në përgjithësi, duke përdorur biopsi të lëngshme, studiuesit e Gardës ishin në gjendje të identifikonin shënuesit e tumorit që mund të drejtonin trajtimin nga mjekët në 67 përqind të pacientëve. Këta pacientë kishin të drejtë për trajtime të miratuara nga FDA, si dhe terapitë hetuese.
ctDNA dhe kancerit të mushkërive
Në vitin 2016, FDA miratoi Testin e Modulimit EGFR të Cobas që do të përdoret për zbulimin e mutacioneve të EGFR në ADN-në qarkulluese të pacientëve me kancer të mushkërive. Ky test ishte biopsia e parë e miratuar nga FDA dhe pacientët e identifikuar që mund të jenë kandidatë për trajtim me terapitë e synuara duke përdorur erlotinib (Tarceva), termiinib (Gilotrif) dhe gefitinib (Iressa) si trajtim i linjës së parë dhe osimeritinib (Tagrisso) trajtimi i linjës së dytë. Këto terapi në shënjestër sulmojnë qelizat e kancerit me mutacione specifike EGFR .
E rëndësishmja, për shkak të numrit të lartë të rezultateve të gabuara negative, FDA rekomandon që një mostër biopsi indi të merret gjithashtu nga një pacient i cili ka një biopsi të lëngshme negative.
ctDNA dhe kanceri i mëlçisë
Numri i njerëzve që vdesin nga kanceri i mëlçisë është rritur gjatë 20 viteve të fundit. Aktualisht, kanceri i mëlçisë është shkaku i dytë kryesor i vdekjes së kancerit në botë. Nuk ka biomarkues të mirë në dispozicion për të zbuluar dhe analizuar mëlçinë, ose hepatocellular (HCC), kancer. ADN-ja qarkulluese mund të jetë një biomarkues i mirë për kancerin e mëlçisë.
Konsideroni citimin e mëposhtëm nga Lagbaa dhe bashkëautore në lidhje me potencialin e përdorimit të ADN-së qarkullues për të diagnostikuar kancerin e mëlçisë:
Hypermethylation of RASSF1A, p15, dhe p16 janë sugjeruar si mjete diagnostikuese të hershme në një studim retrospektiv duke përfshirë 50 pacientë HCC. Nënshkrimi i katër gjeneve të metilizuar aberrantly (APC, GSTP1, RASSF1A dhe SFRP1) është testuar gjithashtu për saktësinë diagnostike, ndërsa metilimi i RASSF1A është raportuar si biomarkues prognostiik. Studimet pasuese analizuan ctDNA në pacientët e HCC duke përdorur teknologjitë e sekuencimit të thellë .... Në mënyrë të habitshme, numrat kopje aberrante të ADN-së u zbuluan në dy bartës të HBV pa historinë e mëparshme të HCC në kohën e grumbullimit të gjakut, por që zhvilluan HCC gjatë ndjekjes. Ky zbulim hapi derën për të vlerësuar ndryshimin e numrit të kopjeve në ctDNA si një mjet skanimi për zbulimin e hershëm të HCC.
Një Fjalë Nga
Biopsi të lëngshme janë një qasje emocionuese e re ndaj diagnozës gjenomike. Aktualisht, biopsi të caktuara të lëngshme, të cilat ofrojnë profilizim molekular gjithëpërfshirës, janë në dispozicion të mjekëve për të plotësuar informacionin gjenetik të fituar nga biopsi i indeve. Ekzistojnë gjithashtu biopsi të caktuara të lëngëta që mund të përdoren në vend të biopsisë së indeve - kur biopsiet e indeve nuk janë të disponueshme.
Është e rëndësishme të kihet parasysh se shumë prova gjyqësore të biopsisë janë aktualisht në zhvillim e sipër dhe duhet bërë më shumë kërkime për të mësuar përdorimin terapeutik të kësaj ndërhyrjeje.
> Burimet:
> Testimi i gjakut për ndryshimet gjenetike në tumore tregon premtimin si alternativë ndaj biopsisë së tumorit. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. ADN-ja qarkulluese e tumorit si një biopsi e lëngshme për kancerin. Kimi Klinike. 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Biopsi e lëngshme në kancerin e mëlçisë. Mjekësia e zbulimit. 2015; 19 (105): 263-73.
Biopsi i lëngët: Përdorimi i ADN-së në gjak për të zbuluar, ndjekur dhe trajtuar kancerin. NIH.
> Umetani N, et al. Sasia më e madhe e ADN-së që qarkullon pa pagesë në serum sesa në plazmë nuk është shkaktuar kryesisht nga ADN-ja e ndotur e paligjshme gjatë ndarjes. Ann NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Parimet e përgjithshme në farmakoterapinë e kancerit. Në: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann para Krishtit. eds. Goodman & Gilman: Baza Farmaceutike e Therapeutics, 13e New York, NY: McGraw-Hill.