Liquidaj biopsioj uzas sangon-ne tumor-histo-por diagnozi kanceron
Tipe, tumoroj estas ekzamenitaj per teksaj biopsioj. Malgranda specimeno estas prenita de la tumoro kaj genotipo, aŭ analizita por genetika konsisto. La problemo kun ĉi tiu aliro estas, ke biopsantaj tumoroj povas esti malfacilaj. Plie, tumoro-biopsio provizas nur foton de la tumoro.
Skribante en Discovery Medicine en 2015, Labga kaj kun-aŭtoroj konstatas la jenon pri konvencia tumoro-biopsio:
Por evidentaj kialoj, estas malfacile monitori la tumor-evoluadon per sekvencaj biopsioj. Ankaŭ, la biopsio nur spegulis unuunan makulon de la tumoro kaj estas neprobabla reprezenti la tutan spektron de somataj mutacioj en grandaj tumoroj. Alternativo estus akiri multajn biopsiojn por la sama tumoro, sed ĉi tiu opcio ŝajnas nek realisma nek preciza.
Likva biopsio implikas la mezuradon de cirkulanta ADN (ctDNA) kaj aliajn tumorproduktojn en sangaj specimenoj akiritaj de pacientoj kun kancero. Ĉi tiu emerĝa diagnoza aliro promesas esti rapida, ne invasiva kaj kostefika.
Historio de Likva Biopsio
En 1948, Mandel kaj Métais, paro de francaj esploristoj unue identigis ctDNA en la sango de sanaj homoj. Ĉi tiu malkovro estis antaŭ sia tempo, kaj ĝi ne estis ĝis jardekoj poste ke ctDNA estis plu esplorita.
En 1977, Leono kaj kolegoj unue identigis pliigitajn kvantojn de ctDNA en la sango de kancero-pacientoj.
Antaŭ 1989, Stroun kaj kolegoj identigis neoplastajn (tio estas, kancero) trajtojn en la sango. Post ĉi tiuj malkovroj, pluraj aliaj grupoj identigis specifajn mutaciojn en tumoraj supresoroj kaj oncogenoj, mikrosatelita nestabileco kaj DNA-metilato, kio pruvis ke ctDNA estas liberigita en la trafikon de tumoroj.
Kvankam ni scias, ke ctDNA derivita de tumoraj ĉeloj cirkulas en la sango, la origino, imposto de liberigo, kaj mekanismo de liberigo de ĉi tiu DNA estas neklaraj, kun esplorado havanta konfliktajn rezultojn. Iuj esploroj sugestas, ke pli malignaj tumoroj enhavas pli mortajn kancerojn kaj liberigas pli ctDNA. Tamen iuj esploroj sugestas, ke ĉiuj ĉeloj liberigas ctDNA. Tamen, ŝajnas verŝajne, ke cancerosaj tumoroj liberigas pliiĝojn de ctDNA en la sangon, farante ctDNA bonan biomarkon de kancero.
Pro peza fragmentiĝo kaj malaltaj koncentriĝoj en la sango, ctDNA estas malfacile izoli kaj analizi. Ekzistas discrepancia de ctDNA-koncentriĝoj inter serumo kaj plasmo-specimenoj. Ŝajnas, ke sango-serumo anstataŭ sango-plasmo estas pli bona fonto de ctDNA. En studo de Umetani kaj kolegoj, ctDNA-koncentriĝoj estis konstante malaltaj en la plasmo kompare kun la serumo pro ebla perdo de cirkulado de ADN dum purigo, ĉar coagulado kaj aliaj proteinoj estas forigitaj dum specimeno.
Laŭ Heitzer kaj kolegoj, jen kelkaj specifaj aferoj, kiuj devas esti solvitaj por plivigligi la diagnostikan potencialon de ctDNA:
Unue, antaŭanalaj proceduroj devas esti estandarizitaj .... Selektado de izola metodo, kiu certigas eltiron de sufiĉa kvanto da altkvalita DNA, estas kritika kaj ĝi montris, ke faktoroj preanalíticos pri sango-sampado kaj prilaborado forte influas DNA-rendimenton .... Due, unu el la plej gravaj aferoj estas la manko de harmoniigo de kvantigaj metodoj. Malsamaj kvantigaj metodoj, ... produktas malsamajn rezultojn ĉar ĉi tiuj mezuradoj celas totale aŭ nur amplifeblan ADN .... Tria, malpli estas konata pri la origino kaj la detala mekanismo de ctDNA-liberigo, kaj en plej multaj studoj konfliktas eventojn, kiuj ankaŭ povus kontribui al la liberigo de ctDNA.
Targeted vs. Untargeted Approaches
Nuntempe, estas du ĉefaj aliroj prenitaj kiam analizas sangan plasmon (aŭ serumon) por ctDNA. La unua aliro estas celita kaj serĉas specifajn genetikajn ŝanĝojn indikajn de tumoroj. La dua alproksimiĝo estas neĝenebla kaj engaĝas genoman analizon serĉantan ctDNA-reflektan kanceron. Alternative, la ekzekutado de sekvenco estis uzata kiel pli efika, senordigita aliro. Ekzemple estas la partoj de DNA transskribitaj por fari proteinon.
Kun celitaj aliroj, serumo estas analizita por konataj genetikaj mutacioj en malgranda aro de ŝoforaj mutacioj.
La mutacioj de la ŝoforo raportas al mutacioj en la genoma kiu promocias, aŭ "stiras", la kresko de la ĉeloj cancerosas. Ĉi tiuj mutacioj inkluzivas KRAS aŭ EGFR .
Pro teknologiaj progresoj en la lastaj jaroj, celitaj alproksimiĝoj al la analizo de la genomo por malgrandaj kvantoj de ctDNA fariĝis eblaj. Ĉi tiuj teknologioj inkluzivas ARMS (amplificación refractaria mutacio-sistemo); cifereca PCR (dPCR); bidoj, emulsioj, amplifikoj kaj magnetikoj (BEAMING); kaj profunda sekvenco (CAPP-Seq).
Eĉ kvankam antaŭas en teknologio, kiu ebligas la celigitan aliron, la celita aliro nur celos kelkajn poziciojn de mutacioj kaj mankas multajn ŝoforŝanĝojn kiel tumorajn supresorojn.
La ĉefa profito de senordigaj aliroj al likva biopsio estas, ke ili povas esti uzataj en ĉiuj pacientoj pro la fakto, ke la testo ne dependas de ripetantaj genetikaj ŝanĝoj. Recurrentes genetikaj ŝanĝoj ne kovras ĉiujn kancerojn kaj ne estas specifaj kancaj signoj. Tamen, ĉi tiu alproksimiĝo malhavas de analitika sentemo kaj kompleta analizo de tumoraj genomoj ankoraŭ ne estas ebla.
Notinde, la prezo de sekvenco de tuta genomo subite falis. En 2006, la prezo de sekvenco de la tuta genomo estis proksimume $ 300,000 (USD). Antaŭ 2017, la kosto falis al proksimume $ 1,000 (USD) per genomo, inkluzive de reagents kaj la amortigo de sekvencaj maŝinoj.
Klinika Utileco de Likva Biopsio
Komencaj penoj por uzi ctDNA estis diagnozaj kaj komparitaj niveloj en sanaj pacientoj kun tiuj de kancaj pacientoj aŭ tiuj kun benigna malsano. Rezultoj de ĉi tiuj klopodoj estis miksitaj, kun nur iuj studoj montrante signifajn diferencojn indikante kanceron, malsan-senpagan statuson, aŭ kalkulon.
La kialo kial ctDNA povas esti uzata nur iom da tempo por diagnozi kanceron estas ĉar diversaj kvantoj de ctDNA estas derivitaj de tumoroj. Ne ĉiuj tumoroj "verŝitaj" ADN en la sama kvanto. Ĝenerale, pli progresintaj, disvastigitaj tumoroj ĵetis pli da ADN en la cirkuladon ol frua, lokalizita, tumoroj. Aldone, malsamaj tumoraj tipoj verŝas malsamajn kvantojn de ADN en la trafikon. La frakcio de cirkula ADN, kiu estas derivita de tumoro, estas vaste ŝanĝiĝema tra studoj kaj kanceroj, kiuj iras de 0,01% ĝis 93%. Gravas noti, ke ĝenerale nur malplimulto de ctDNA estas derivita de la tumoro, kaj la resto de ĝi venas de normalaj ŝtofoj.
Cirkulanta ADN povus esti uzata kiel prognoza markilo de malsano. DNA cirkulante povus esti uzata por kontroli la ŝanĝojn de kancero kun la tempo. Ekzemple, unu studo montris, ke la dujara postvivado en pacientoj kun korakta kancero (tio estas, la nombro de pacientoj ankoraŭ vivantaj almenaŭ du jarojn post diagnozo kun koraktora kancero) kaj la KRAS- hotspot-mutacioj estis 100 procentoj en tiuj sen evidenteco de responda DNA cirkula. Plie, eblas, ke en proksima estonteco cirkuladado de ADN povas esti uzata por monitori precancajn lezojn.
DNA cirkulante ankaŭ povus esti uzita por monitori respondon al terapio. Ĉar cirkulanta ADNproduktas pli bonan ĝeneralan bildon de la genetika konsisto de tumoroj, ĉi tiu DNA probable enhavas diagnostikan DNA, kiu povas esti uzata anstataŭ Diagnoza DNA, eltenita de tumoroj mem.
Nun, ni rigardu iujn specifajn ekzemplojn de likva biopsio.
Gardisto360
Guardant Health disvolvis provon kiu uzas sekvencadon de generacio al DNA cirkulante profil por mutacioj kaj reordigoj cromosómicas por 73 genoj rilatigitaj kun la kancero. Guardant Health publikigis studon raportante la utilecon de likva biopsio en onkologio. La studo uzis sangajn specimenojn de 15,000 pacientoj kun kombinitaj 50 tumoroj.
Plejparte, la rezultoj de la likva biopsia testo vicigita kun genaj ŝanĝoj observitaj en tumoraj biopsioj.
Laŭ la NIH:
Gardisto360 identigis la samajn kritikajn mutaciojn en gravaj kancero-rilatigitaj genoj kiel EGFR, BRAF, KRAS , kaj PIK3CA ĉe oftecoj tre similaj al kio antaŭe estis identigitaj en tumoraj biopsiaj specimenoj, statistike korektantaj ĝis 94% ĝis 99%.
Krome, laŭ la NIH la esploristoj raportis la jenajn:
En dua parto de la studo, la esploristoj taksis preskaŭ 400 pacientojn, plej multaj el kiuj havis pulmon aŭ koloraktan kanceron, kiuj havis rezultojn de sango ctDNA kaj tumoro de ŝtofo de DNA kaj komparis la mastrojn de genomaj ŝanĝoj. La ĝenerala precizeco de la likva biopsio kompare kun rezultoj de la tumoraj biopsiaj analizoj estis 87%. La precizeco pliiĝis al 98% kiam la sango kaj tumoro-specimenoj estis kolektitaj ene de 6 monatoj unu de la alia.
Gardisto360 estis preciza, kvankam la niveloj de cirkula ADN en la sango estis malaltaj. Ofte, cirkulante tumoron de ADN nur kompensis 0.4 procentojn de la ADN en la sango.
Ĝenerale, uzante likva biopsio, la Gardistoj-esploristoj povis identigi tumormarkojn, kiuj povus direkti kuracadon fare de kuracistoj en 67 procentoj de pacientoj. Ĉi tiuj pacientoj estis elekteblaj por FDA-aprobitaj traktadoj same kiel enketaj terapioj.
ctDNA kaj Pulmo-kancero
En 2016, la FDA aprobis la kupojn EGFR-Mutation-Teston por esti uzata por detekti EGFR- mutaciojn en la cirkulanta DNA de pacientoj kun pulmo-kancero. Ĉi tiu provo estis la unua likva biopsio aprobita de FDA kaj identigis pacientojn, kiuj povas esti kandidatoj por traktado kun celaj terapioj uzante erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif) kaj gefitinib (Iressa) kiel unua-traktadon kaj osimeritinib (Tagrisso) kiel dua linio traktado. Ĉi tiuj celataj terapioj atakas kancerojn kun specifaj mutacioj de EGFR .
Grave, pro la alta nombro de falsaj negativaj rezultoj, la FDA rekomendas, ke specimeno de biopsio de histo ankaŭ estas prenita de paciento, kiu havas negativan likvan biopsion.
ctDNA kaj hepato-kancero
La nombro da homoj mortantaj de hepato-kancero pliiĝis dum la pasintaj 20 jaroj. Nuntempe, hepato kancero estas la dua ĉefa kaŭzo de kancero-morto en la mondo. Ne ekzistas bonaj biomarkoj disponeblaj por detekti kaj analizi hepaton, aŭ hepatocelular (HCC), kanceron. DNA cirkulante povus esti bona biomarkilo por hepato-kancero.
Konsideru la sekvan citaĵon de Lagbaa kaj kun-aŭtoroj pri la ebla uzo de cirkula DNA por diagnozi hepatan kanceron:
Hypermetilacio de RASSF1A, p15, kaj p16 estis sugestita kiel fruaj diagnozaj iloj en retrospekta studo inkluzive de 50 HCC-pacientoj. Subskribo de kvar aberrantly metilatitaj genoj (APC, GSTP1, RASSF1A, kaj SFRP1) ankaŭ estis provita por diagnoza precizeco, dum metilacio de RASSF1A estis raportita kiel prognostika biomarker. Sekvaj studoj analizis ctDNA en HCC-pacientoj uzante profundajn sekvencajn teknologiojn ... Strikte, aberrant DNA-kopiaj nombroj estis detektitaj en du HBV-aviadiloj sen antaŭa historio de HCC en la tempo de sango-kolekto, sed kiu evoluigis HCC dum sekvado. Ĉi tiu trovo malfermis la pordon por taksi kopian nombran variadon en ctDNA kiel kribuka ilo por frua detektado de HCC.
Vorto De
Likvaj biopsioj estas ekscita nova aliro al genoma diagnóstico. Nuntempe, iuj likvaj biopsioj, kiuj proponas ampleksan molekulajn profilojn, estas disponeblaj por kuracistoj por kompletigi genetikajn informojn akiritajn de teksa biopsio. Ekzistas ankaŭ iuj likvaj biopsioj, kiuj povas esti uzataj anstataŭ teksa biopsio, kiam ne ekzistas biopsioj de ŝtofo.
Gravas memorigi, ke multaj likvaj biopsiaj provoj estas nuntempe daŭrantaj kaj pli da esplorado devas fariĝi por karnigi la terapian utilecon de ĉi tiu interveno.
> Fontoj:
> Sango Test por Genetikaj Ŝanĝoj en Tumoroj Montras Promeson kiel Alternativan Tumor-Biopsion. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. Dulante Tumor-ADN kiel Likva Biopsio por Kancero. Klinika Kemio. 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Likva biopsio en hepata kancero. Malkovro-Medicino. 2015; 19 (105): 263-73.
> Likva Biopsio: Uzanta ADN en Sango Detekti, Spuri kaj Trakti Kanceron. NIH.
> Umetani N, et al. Pli alta kvanto de libera cirkula DNA en serumo ol en plasmo ne estas ĉefe kaŭzita de poluita ekstera ADN dum disiĝo. Ann NY Akademio Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Ĝeneralaj principoj en la Farmakoterapio de Kancero. En: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann BC. eds. Goodman & Gilman's: The Pharmacological Basis of Therapeutics, 13e Novjorko, NY: McGraw-Hill.