Ang mga biopsy ng ligaw ay gumagamit ng dugo-hindi tumor tissue-upang magpatingin sa kanser
Karaniwan, ang mga tumor ay sinusuri gamit ang mga biopsy sa tisyu. Ang isang maliit na sample ay kinuha mula sa tumor at genotyped, o sinusuri para sa genetic makeup. Ang problema sa diskarteng ito ay ang biopsy na mga tumor ay maaaring maging mahirap. Bukod dito, ang isang bukol biopsy ay nagbibigay lamang ng isang snapshot ng tumor.
Sumulat sa Discovery Medicine sa 2015, ang Labgaa at mga kapwa may-akda ay nagsasabi ng mga sumusunod tungkol sa maginoo na biopsy na tumor:
Para sa mga malinaw na kadahilanan, ito ay mahirap na subaybayan ang tumor evolution sa pamamagitan ng mga sunud na biopsy. Gayundin, ang biopsy ay nag-iisang salamin lamang ng isang lugar ng tumor at samakatuwid ay hindi malamang na kumatawan sa buong spectrum ng somatic mutations sa mga malalaking tumor. Ang isang alternatibo ay upang makakuha ng maraming biopsy para sa parehong tumor, ngunit ang pagpipiliang ito ay tila hindi makatotohanan o tumpak.
Ang biopsy ng liquid ay nagsasangkot sa pagsukat ng circulating DNA (ctDNA) at iba pang mga produkto ng bukol sa mga sample ng dugo na nakuha mula sa mga pasyente na may kanser. Ang lumilitaw na pamamaraan ng diagnostic na ito ay nangangako na maging mabilis, di-nakakapagbigay, at epektibo.
Kasaysayan ng Liquid Biopsy
Noong 1948, si Mandel at Métais, isang pares ng mga Pranses na mananaliksik ang unang kinilala ang ctDNA sa dugo ng mga malulusog na tao. Ang pagtuklas na ito ay nangunguna sa panahon nito, at hindi pa matapos ang mga dekada mamaya na ang ctDNA ay higit na ginalugad.
Noong 1977, unang nakita ng Leon at kasamahan ang mas maraming halaga ng ctDNA sa dugo ng mga pasyente ng kanser.
Noong 1989, kinilala ng Stroun at mga kasamahan ang mga katangian ng neoplastic (ie, kanser) sa dugo. Pagkatapos ng mga natuklasan, maraming iba pang mga grupo ang nagpapakilala ng mga tiyak na mutasyon sa mga suppressor ng tumor at oncogenes, microsatellite instability, at methylation ng DNA, na nagpapatunay na ang ctDNA ay inilabas sa sirkulasyon ng mga tumor.
Kahit na alam natin na ang ctDNA na nagmula sa mga selula ng tumor ay nagbubuklod sa dugo, ang pinanggalingan, rate ng paglabas, at mekanismo ng paglabas ng DNA na ito ay hindi maliwanag, na may pananaliksik na nagpapalawak ng magkasalungat na mga resulta. Ang ilang mga pananaliksik ay nagpapahiwatig na ang higit na nakamamatay na mga tumor ay naglalaman ng higit pang mga patay na selula ng kanser at naglalabas ng mas maraming ctDNA. Gayunman, ang ilang pananaliksik ay nagpapahiwatig na ang lahat ng mga cell ay naglalabas ng ctDNA. Gayunpaman, malamang na ang mga kanser na tumor ay naglalabas ng mas mataas na antas ng ctDNA sa dugo, na ginagawang ctDNA ng isang mahusay na biomarker ng kanser.
Dahil sa mabigat na pagkapira-piraso at mababang concentrations sa dugo, ctDNA ay mahirap na ihiwalay at pag-aralan. Mayroong pagkakaiba ng ctDNA concentrations sa pagitan ng serum at plasma sample. Mukhang ang dugo suwero sa halip na plasma ng dugo ay isang mas mahusay na pinagmumulan ng ctDNA. Sa isang pag-aaral ni Umetani at mga kasamahan, ang mga konsentrasyon ng ctDNA ay natagpuan na patuloy na mababa sa plasma kung ihahambing sa serum dahil sa posibleng pagkawala ng circulating DNA sa panahon ng paglilinis, dahil ang pagpapangkat at iba pang mga protina ay inalis sa panahon ng paghahanda ng ispesimen.
Ayon sa Heitzer at mga kasamahan, narito ang ilang partikular na mga isyu na kailangang malutas upang gamitin ang mga potensyal na diagnostic ng ctDNA:
Una, ang mga preanalytical na pamamaraan ay kailangang maging standardized .... Ang pagpili ng isang paraan ng paghihiwalay na nagsisiguro na ang pagkuha ng isang sapat na halaga ng mataas na kalidad na DNA ay kritikal at ipinakita na ang mga preanalytical na kadahilanan ng pag-sample ng dugo at pagproseso ay maaaring makakaapekto sa malakas na ani ng DNA .... Pangalawa, ang isa sa mga pinakamahalagang isyu ay ang kakulangan ng pagsasaayos ng mga pamamaraan sa pag-quantify. Iba't ibang mga pamamaraan sa pag-quantify, ... gumawa ng iba't ibang mga resulta dahil ang mga sukat na ito ay nag-target ng alinman sa kabuuang o lamang amplifiable DNA .... Ikatlo, mas kaunti ang nalalaman tungkol sa pinanggalingan at ang detalyadong mekanismo ng paglabas ng ctDNA, at sa karamihan ng mga pag-aaral ng mga kaganapan sa pagkakalito na maaaring mag-ambag din sa pagpapalabas ng ctDNA.
Naka-target kumpara sa Hindi Tinutukoy na Mga Diskarte
Sa kasalukuyan, mayroong dalawang pangunahing diskarte na kinuha kapag sinusuri ang plasma ng dugo (o suwero) para sa ctDNA. Ang unang diskarte ay naka-target at naghahanap para sa mga tiyak na mga pagbabago sa genetiko na nagpapahiwatig ng mga tumor. Ang ikalawang diskarte ay untargeted at nagsasangkot ng isang genome-wide analysis na naghahanap para sa ctDNA mapanimdim ng kanser. Bilang alternatibo, ang exome sequencing ay ginamit bilang isang mas cost-effective, untargeted diskarte. Ang mga eksibisyon ay ang mga bahagi ng DNA na na-transcribe upang gumawa ng protina.
Sa mga naka-target na diskarte, ang serum ay sinuri para sa mga kilalang genetic mutations sa isang maliit na hanay ng mga mutations ng pagmamaneho.
Ang mga mutations ng driver ay tumutukoy sa mutasyon sa genome na nagtataguyod, o "nagmamaneho," ang paglago ng mga selula ng kanser. Ang mga mutasyon na ito ay kinabibilangan ng KRAS o EGFR .
Dahil sa mga teknolohiyang paglago sa mga nakaraang taon, ang mga naka-target na diskarte sa pag-aaral ng genome para sa mga maliliit na halaga ng ctDNA ay naging magagawa. Kasama sa mga teknolohiyang ito ang mga ARMS (pagpapalapad ng matigas na sistema ng mutasyon); digital na PCR (dPCR); kuwintas, emulsion, paglaki, at mga magnetismo (BEAMing); at malalim na sequencing (CAPP-Seq).
Kahit na may mga advances sa teknolohiya na gumagawa ng naka-target na posibleng paraan, ang target na diskarte ay pinupuntirya lamang ang ilang mga posisyon ng mutasyon (hotspot) at nakakaligtaan ng maraming mutations ng driver tulad ng mga tumor suppressor gen.
Ang pangunahing benepisyo ng untargeted pamamaraang sa likido biopsy ay maaari silang magamit sa lahat ng mga pasyente dahil sa ang katunayan na ang pagsubok ay hindi umaasa sa paulit-ulit na mga pagbabago sa genetiko. Ang pabalik-balik na mga pagbabago sa genetiko ay hindi sumasakop sa lahat ng mga kanser at hindi partikular na mga lagda ng kanser. Gayunpaman, ang diskarte na ito ay kulang sa sensitivity ng analitik at komprehensibong pag-aaral ng mga genus ng tumor ay hindi pa posible.
Ng nota, ang presyo ng pagkakasunud-sunod ng isang buong genome ay bumaba nang malaki. Noong 2006, ang presyo ng pagkakasunud-sunod ng buong genome ay tinatayang $ 300,000 (USD). Sa pamamagitan ng 2017, ang gastos ay bumaba sa humigit-kumulang na $ 1,000 (USD) bawat genome, kabilang ang mga reagent at ang pagbabayad ng utang sa pamamagitan ng dumi ng mga sequencing machine.
Klinikal na Utility ng Liquid Biopsy
Ang mga pagsisikap sa unang paggamit ng ctDNA ay diagnostic at kumpara sa antas ng malusog na mga pasyente sa mga pasyente ng kanser o sa mga may sakit na benign. Ang mga resulta ng mga pagsisikap na ito ay halo-halong, na may ilang mga pag-aaral na nagpapakita ng mga makabuluhang pagkakaiba na nagpapahiwatig ng kanser, kalagayan na walang sakit, o pagbabalik sa dati
Ang dahilan kung bakit ang ctDNA ay maaaring gamitin lamang ang ilan sa mga oras upang masuri ang kanser ay dahil ang variable na halaga ng ctDNA ay nagmula sa mga tumor. Hindi lahat ng mga tumor ay "nagbuhos" ng DNA sa parehong halaga. Sa pangkalahatan, ang mga mas advanced, malawakang mga tumor ay nagbuhos ng mas maraming DNA sa sirkulasyon kaysa sa maaga, naisalokal, tumor. Bukod pa rito, ang iba't ibang mga uri ng tumor ay nagbuhos ng iba't ibang halaga ng DNA sa sirkulasyon. Ang bahagi ng circulating DNA na nagmula sa isang tumor ay malawak na nag-iiba sa mga pag-aaral at mga uri ng kanser, mula 0.01% hanggang 93%. Mahalagang tandaan na, sa pangkalahatan, ang isang minorya lamang ng ctDNA ay nagmula sa tumor, ang natitirang bahagi nito ay nagmumula sa normal na mga tisyu.
Ang circulating DNA ay maaaring gamitin bilang isang prognostic marker ng sakit. Maaaring gamitin ang Circulating DNA upang subaybayan ang mga pagbabago sa kanser sa paglipas ng panahon. Halimbawa, ang isang pag-aaral ay nagpakita na ang dalawang taon na rate ng kaligtasan ng mga pasyente na may colorectal na kanser (ibig sabihin, ang bilang ng mga pasyente ay nabubuhay pa ng hindi bababa sa dalawang taon matapos ang diagnosis na may colorectal na kanser) at ang KRAS hotspot mutations ay 100 porsiyento sa mga walang katibayan ng nararapat na circulating DNA. Bukod dito, posible na sa malapit na hinaharap, ang circulating DNA ay maaaring gamitin upang masubaybayan ang mga precancerous lesions.
Maaari ring magamit ang Circulating DNA upang masubaybayan ang tugon sa therapy. Dahil ang nagpapalipat-lipat na DNA ay nagpapatunay ng isang mas mahusay na pangkalahatang larawan ng genetic makeup ng mga tumor, ang DNA na ito ay malamang na naglalaman ng diagnostic DNA, na maaaring gamitin sa halip ng diagnostic DNA na nakamit mula sa mga bukol mismo.
Ngayon, tingnan natin ang ilang partikular na halimbawa ng likidong biopsy.
Guardant360
Nag-develop ang Guardant Health ng isang pagsubok na gumagamit ng sunod-sunod na sequencing sa profile na nagpapalipat ng DNA para sa mutations at chromosomal rearrangements para sa 73 genes na may kaugnayan sa kanser. Inilalathala ng Health Guardant ang isang pag-aaral na nag-uulat ng utility ng likidong biopsy sa oncology. Ang pag-aaral ay gumagamit ng mga sample ng dugo mula sa 15,000 mga pasyente na may pinagsamang 50 uri ng tumor.
Para sa karamihan ng bahagi, ang mga resulta mula sa likidong pagsusuri sa biopsy ay nakahanay sa mga pag-alter ng gene na nakikita sa mga biopsy na tumor.
Ayon sa NIH:
Tinukoy ng Guardant360 ang parehong mga kritikal na mutasyon sa mga mahalagang gene na may kaugnayan sa kanser tulad ng EGFR, BRAF, KRAS , at PIK3CA sa mga frequency na halos katulad sa naunang natukoy sa mga sample ng biopsy sa tumor, na may kaugnayan sa istatistika sa 94% hanggang 99%.
Bukod dito, ayon sa NIH ang mga mananaliksik ay nag-ulat ng mga sumusunod:
Sa isang pangalawang bahagi ng pag-aaral, sinuri ng mga mananaliksik ang halos 400 mga pasyente-na karamihan ay may lung o colorectal na kanser-na may parehong ctDNA ng dugo at mga resulta ng DNA ng tumor tissue at inihambing ang mga pattern ng mga pagbabago sa genomic. Ang pangkalahatang katumpakan ng likidong biopsy kumpara sa mga resulta mula sa pagsusuri ng biopsy sa tumor ay 87%. Ang katumpakan ay nadagdagan sa 98% kapag ang dugo at mga sample ng tumor ay nakolekta sa loob ng 6 na buwan ng bawat isa.
Ang Guardant360 ay tumpak kahit na ang mga antas ng circulating DNA sa dugo ay mababa. Kadalasan, nagkakalat lamang ng DNA ng tumor ang 0.4 porsiyento ng DNA sa dugo.
Sa pangkalahatan, gamit ang likidong biopsy, natuklasan ng mga mananaliksik ng Guardant ang mga marker ng tumor na maaaring direktang paggamot ng mga manggagamot sa 67 porsiyento ng mga pasyente. Ang mga pasyente na ito ay karapat-dapat para sa mga paggamot na inaprubahan ng FDA pati na rin ang mga therapist sa pagsisiyasat.
ctDNA at Lung Cancer
Noong 2016, inaprubahan ng FDA ang cobas EGFR Mutation Test na gagamitin para sa pagtuklas ng mutations ng EGFR sa circulating DNA ng mga pasyente na may kanser sa baga. Ang pagsusulit na ito ay ang unang biopsy na inaprubahan ng FDA at kinilala ang mga pasyente na maaaring maging kandidato para sa paggamot sa mga target na therapy gamit ang erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif), at gefitinib (Iressa) bilang first-line treatment, at osimeritinib (Tagrisso) ikalawang-linya paggamot. Ang mga naka-target na therapies na sinasalakay ang mga selula ng kanser na may partikular na mutations ng EGFR .
Mahalaga, dahil sa mataas na bilang ng mga maling-negatibong resulta, inirerekomenda ng FDA na ang isang tissue biopsy sample ay kinuha din mula sa isang pasyente na may negatibong biopsy na likido.
ctDNA at Liver Cancer
Ang bilang ng mga taong naghihingalo ng kanser sa atay ay nadagdagan sa loob ng nakaraang 20 taon. Sa kasalukuyan, ang kanser sa atay ang pangalawang pangunahing sanhi ng kamatayan ng kanser sa mundo. Walang available na mga biomarker na magagamit upang makita at pag-aralan ang atay, o hepatocellular (HCC), kanser. Ang circulating DNA ay maaaring maging isang mahusay na biomarker para sa kanser sa atay.
Isaalang-alang ang sumusunod na panipi mula sa Lagbaa at co-authors tungkol sa potensyal ng paggamit ng circulating DNA upang masuri ang kanser sa atay:
Ang Hypermethylation ng RASSF1A, p15, at p16 ay iminungkahing bilang mga kasangkapan sa maagang diagnostic sa isang retrospective study kabilang ang 50 pasyente ng HCC. Ang isang lagda ng apat na aberrantly methylated genes (APC, GSTP1, RASSF1A, at SFRP1) ay sinubok din para sa diagnostic accuracy, habang ang methylation of RASSF1A ay iniulat bilang isang prognostic biomarker. Sinuri ng mga susunod na pag-aaral ang ctDNA sa mga pasyente ng HCC na gumagamit ng malalim na mga teknolohiya ng pagkakasunud-sunod .... Nakakagulat, ang mga nanggagaling na mga numero ng kopya ng DNA ay nakita sa dalawang carrier ng HBV na walang nakaraang kasaysayan ng HCC sa panahon ng koleksyon ng dugo, ngunit nag-develop ng HCC sa follow-up. Ang paghahanap na ito ay nagbukas ng pinto upang suriin ang pagkakaiba-iba ng kopya sa ctDNA bilang isang tool sa pag-screen para sa maagang pagtuklas ng HCC.
Isang Salita Mula
Ang mga biopsy ng liquid ay isang kapana-panabik na bagong diskarte sa genomic diagnosis. Sa kasalukuyan, ang ilang mga biopsy na likido, na nag-aalok ng komprehensibong pag-uulat ng molekula, ay magagamit sa mga doktor upang makadagdag sa genetic na impormasyon na nakuha mula sa biopsy sa tisyu. Mayroon ding ilang mga biopsy na maaaring gamitin sa halip ng tissue biopsy-kapag ang mga biopsy sa tissue ay hindi magagamit.
Mahalaga na tandaan na maraming mga pagsubok sa biopsy na likido ang kasalukuyang patuloy at mas maraming pananaliksik ang kailangang gawin upang maisagawa ang therapeutic utility ng interbensyong ito.
> Pinagmulan:
> Pagsusuri ng Dugo para sa Mga Pagbabago ng Genetiko sa Tumor Ipinapakita ang Pangako bilang Alternatibo sa Tumor Biopsy. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. Circulating Tumor DNA bilang Liquid Biopsy for Cancer. Klinikal na Kimika. 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Liopyong biopsy sa kanser sa atay. Discovery Medicine. 2015; 19 (105): 263-73.
> Liquid Biopsy: Paggamit ng DNA sa Dugo upang Tukuyin, Subaybayan, at Pagtrato ng Kanser. NIH.
> Umetani N, et al. Ang mas mataas na halaga ng libreng circulating DNA sa serum kaysa sa plasma ay hindi pangunahing sanhi ng kontaminadong labis na DNA sa panahon ng paghihiwalay. Ann NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Pangkalahatang Prinsipyo sa Pharmacotherapy ng Cancer. Sa: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann BC. eds. Goodman & Gilman: Ang Pharmacological Basis ng Therapeutics, 13e New York, NY: McGraw-Hill.