Flüssige biopsies brûke bloed-gjin tumorgewicht - om kanker te diagnostikjen
Typus wurde tumors ûndersocht mei tissue-biopsies. In lyts probleem is nommen fan 'e tumor en genotypearre, of analysearre foar genetyske makeup. It probleem mei dizze oanpak is dat biopsjogende tumors in útdaging wêze kinne. Fierder biedt in tumorbiopsy allinich in snapshot fan 'e tumor.
Skriuwen yn Discovery Medicine yn 2015, Labgaa en ko-auteurs steane de folgjende oer konvinsjonele tumorbiopsie:
Foar offensjele redenen is it dreech om tumorûntwikkeling te kontrolearjen troch opfolgjende biopsies. Ek biopsia sprekt allinich in inkele plakje fan 'e tumor en is dêrom ûnwislik it hiele spektrum fan somatyske mutaasjes yn grutte tumors te fertsjinjen. In alternatyf soe wêze moatte om mear biopsies te krijen foar deselde tumor, mar dizze opsje liket net realistysk noch krekter.
Flüssige biopsie befettet de mjitting fan sirkulierende DNA (ctDNA) en oare tumor-byprodukten yn bloedproblemen dy't krigen binne út pasjinten mei kanker. Dizze opkommende diagnostyske oanpak freget rapper, netinvasyf, en kostbere effekt te wêzen.
Skiednis fan Liquid Biopsy
Yn 1948 wiene Mandel en Métais, in pear frânsk ûndersikers, de earste ctDNA yn it bloed fan sûne minsken. Dizze ûntdek wie foar syn tiid, en it wie oant tsien jier letter dat ctDNA fierder ûntdutsen waard.
Yn 1977 krigen Leon en kollegaën earst in soad bedriuwen fan ctDNA yn it bloed fan kankerpasynten.
Troch 1989, Stroun en kollega's identifisearre neoplastysk (dus, kanker) kenmerken yn it bloed. Nei dizze ûntdekkings fûnen ferskate oare groepen spesifike mutaasjes yn tumor-suppressoren en oncogenes, mikrosatellite ynstabiliteit en DNA-methylaasje, dy't bewize dat de ctDNA yn 'e omloop troch tumors frijlitten waard.
Hoewol we witte dat ctDNA ûntliend is fan tumorzellen yn 'e bloed, de oarsprong, it ferhaal fan frijheid, en de meganisaasje fan frijheid fan dizze DNA binne ûnklik, mei ûndersiik nei ûnderen oerwinnende resultaten. Guon ûndersiken befetsje dat mear malignere tumors befetsje mear deade kankerzellen en freegje mear ctDNA. Guon ûndersiken litte lykwols sizze dat alle sellen ctDNA loslitte. Dochs liket it wierskynlik dat kankerige tumors ferhege nivo's fan ctDNA yn it bloed frijlitte, wêrtroch ctDNA in goed biomarker fan kanker is.
Troch swiere fragmintaasje en lege konsintraasjes yn it bloed, is ctDNA net maklik te isolearjen en te analysearjen. Der is in disrepânsje fan ctDNA-konsintraasjes tusken serum en plasma-samples. It liket derop dat bloedserum yn plak fan bloedplasma in bettere boarne fan ctDNA is. Yn in stúdzje fan Umetani en kollega's waarden ctDNA-konsintraasjes fêststeld om konsistint leech te wêzen yn 't plasma yn ferliking mei it serum fanwege eventueel ferlies fan sirkulatorjende DNA by it reinigjen, lykas koagulaasje en oare proteins ûnder de tariedingstipe eleminten wurde.
Neffens Heitzer en kollega's binne hjir wat spesifike problemen dy't beslute moatte om it diagnostykpotinsje fan ctDNA te brûken:
Earst moatte preanalytyske prosedueres normearre wurde .... Seleksje fan in isolearingsmetoade dy't soarget foar it útfieren fan in foldwaande bedrach fan heechweardige DNA is kritisch en it is te sjen dat preanalytyske faktyen fan blozen sampling en ferwurking kin sterk beynfloedzje fan DNA-oanbod .... Twadde, ien fan 'e wichtichste problemen is it gebrek oan harmonisearring fan kwantifikaasjemetoaden. Ferskillende kwantifikaasjemethoden, ... ferskate ferskillende resultaten produsearje, om't dizze mjittingen totaal totaal of allinich amplifiabele DNA binne. Tredde, minder is bekend fan 'e oarsprong en it detaillearre meganisme fan ctDNA release, en yn' e measte stúdzjes fan ferrassende eveneminten dy't ek bydrage kinne oan de frijlitting fan ctDNA.
Targeted vs. Untargeted Approaches
Op dit stuit binne der twa wichtige oanpak dy't nommen wurde as analysearjen fan bloedplasma (of serum) foar ctDNA. De earste oanpak is rjochte en sjocht nei spesifike genetyske feroarings oan 'e oandems. De twadde oanpak is ûntslein en befettet in genome-wide analyse op syk nei ctDNA reflektyf fan kanker. Alternatyf is sekseksearjen fan eksoateminten brûkt as in kostenkoeffierende, ûntsiferde oanpak. Exomes binne de dielen fan DNA dy't transkribearre wurde om protein te meitsjen.
Mei tarjochte oanwêzigen wurdt serum analysearre foar bekende genetyske mutaasjes yn in lytsere set fan stjoerder mutaasjes.
Driver-mutaasjes ferwize nei mutaasjes yn it genom om te promoasje, of "rydt", it groei fan kanketsellen. Dizze mutaasjes binne KRAS of EGFR .
Troch technyske fergunningen yn 'e ôfrûne jierren binne doelen dy't rjochte binne op' e analyze fan it genom foar lytse bedraggen fan ctDNA binne te meitsjen. Dizze technologyen binne ûnder oaren ARMS (amplification refractory mutation system); digitale PCR (dPCR); beads, emulsions, amplification, and magnetics (BEAMing); en djippe sequinsearjen (CAPP-Seq).
Alhoewol't der advys binne yn technology dy't de doelstellende oanpak mooglik is, makket de doelstellende oanpak allinich in pear plakken fan mutaasjes (hotspots) en misbrûkt in soad gefoelens fan stjoerprogramma's lykas tumor-suppressorgenes.
De wichtichste foardiel fan ûntspannen oanwêzigen foar floeibere biopsia is dat se yn alle pasjinten brûkt wurde kinne troch it feit dat de test net betinkt op wjerrende genetyske feroarings. Wekker genetyske feroarings jouwe net alle kankers en binne gjin spesifike kankerssiktatueren. Dochs is dizze oanpak sûnde analytyske sensibiliteit en in wiidweidige analyze fan tumorgenomen is noch net mooglik.
Fan 'e nota is de priis fan it sequinsjen fan in folslein genôme yn' t heul fallen. Yn 2006 waard de priis foar it sequencing fan it hiele genôme sa'n 300.000 USD (USD). Oant 2017, de kosten flechten oant likernôch $ 1.000 (USD) per genom, lykas reagenzjes en de amortisaasje fan sequencingmasines.
Clinical Utility of Liquid Biopsie
Inisjale ynspannings foar it brûken fan ctDNA binne diagnostyske en fergelykbere nivo's yn 'e sûne pasjinten mei dy fan kankerpasynten of dyjingen dy't mei genôch sykte binne. Resultaten fan dizze ynspannings waarden mingd, mei allinich guon stúdzjes dy't wichtige ferskillen sjen litte oan 'e kanker, sykte sûnder status, of weromkearing.
De reden wêrom ctDNA kin inkeld fan 'e tiid brûkt wurde om kanker te diagnostysjen omdat variable farianten fan ctDNA ôfkomstich binne út tumors. Net alle tumors "skodden" DNA yn deselde bedrach. Op it algemien wurde mear avansearre, wiidfersekene tumors skonken mear DNA yn 'e omloop as do frjemde, lokale, tumors. Dêrneist ferskate ferskillende tumortypen ferskate amounts fan DNA yn 'e omloop. De fraksje fan sirkulearjende DNA dy't ôflaat fan in tumor is breed ferwiist oer stúdzjes en kankerskeypen, ranging fan 0,01% oant 93%. It is wichtich om te notearjen dat yn 't algemien allinich in minderheid fan ctDNA ôflaat fan' e tumor, de rest fan it normale gewicht.
Circulering DNA koe brûkt wurde as in prognostyk marker fan sykte. Circulering DNA kin brûkt wurde om feroaringen yn kanker oer tiid te kontrolearjen. Bygelyks, ien stúdzje learde dat de twajierrige oerwinningsfytsen yn pasjinten mei koloroaktale kanker (dus it oantal pasjinten noch op syn minst twa jier nei de diagnoaze mei koloroaktale kanker libbe ) en de KRAS hotspot mutaasjes wie 100 persint yn dy sûnder bewiis korrespondearjende sirkulatorjende DNA. Boppedat is it mooglik dat yn 'e takomstige sirkulierende DNA brûkt wurde kin om prestancereous lijen te kontrolearjen.
Circulating DNA kin ek brûkt wurde om de antwurd op 'e therapy te kontrolearjen. Om't circulering DNA in bettere totale byld fan 'e genetyske make-up fan tumors profetearret, befettet dizze DNA wierskynlik diagnostyk DNA, dy't brûkt wurde ynstee fan diagnostyske DNA dy't ûntstien binne út tumors sels.
Nim no ris wat te sjen oan guon spesifike foarbylden fan floeibere biopsie.
Guardant360
Guardant Health ûntwikkele in test dat brûkt wurdt nei neigegeneraasje sekensjen nei profilearjende DNA foar mutaasjes en chromosomale rearrangements foar 73 kanker-feriene genen. Guardant Health publisearre in stúdzje dy't it nut fan floeibere biopsie yn 'e onkology rapportearret. De stúdzje brûkt bloedproblemen fan 15.000 pasjinten mei in kombinaasje 50 tumorstypen.
Foar it meastepart binne de resultaten út it fliikse biopsjetest te lizzen mei gene feroaringen dy't beoardiele binne yn tumorbiopsies.
Neffens de NIH:
Guardant360 erkend de deselde kritike mutaasjes yn wichtige kanker-ferlykjende genen lykas EGFR, BRAF, KRAS , en PIK3CA by frekwinsjes tige fergelykber mei wat earder identifisearre waard yn tumorbiopsy-samples, statistysk korrelearjend op 94% oant 99%.
Fierder melde de ûndersikers neffens de NIH de folgjende berjochten:
Yn in twadde komponint fan 'e stúdzje evaluearre de ûndersikers hast 400 pasjinten - meastentiids fan lung of koloroctaal-kanker - dy't beide bloed ctDNA en tumor-tissue-DNA-resultaten beskikke en beskikke oer de patroanen fan genomyske feroaringen. De algemiene rjochting fan 'e floeibere biopsia yn ferliking mei resultaten út' e tumorbiopsy-analyzes wie 87%. De prestaasjes waarden op 98% ferhege doe't de bloed- en tumorproblemen binnen 6 moannen fan elkoar sammele waarden.
Guardant360 wie kreft, hoewol de nivo's fan sirkulearjende DNA yn it bloed lei. Oftentimes, circulating tumor DNA makket allinich 0,4 prosint fan 'e DNA yn it bloed.
Yn totaal hawwe gebrûkers fan 'e Guardant-ûndersikers tumor-markers identifisearre dy't behanneling troch dokters yn 67 persint fan pasjinten kinne leare. Dizze pasjinten waarden yn oanmerking brocht foar FDA-goedkard behannelingen as ûndersiikopdrachten.
ctDNA en Lung Cancer
Yn 2016 joech de FDA de kobas EGFR Mutation Test te brûken foar it fekken fan EGFR mutaasjes yn 'e circulering DNA fan pasjinten mei longkanker. Dizze test wie de earste FDA-akseptearre floeibere biopsy en identifisearre pasjinten dy't kandidaten wêze kinne foar behanneling mei doelstellingen mei erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif), en gefitinib (Iressa) as earste-line behanneling, en osimeritinib (Tagrisso) as second-line treatment. Dizze doelstellingen dy't oansteld binne kankerzellen mei spesifike EGFR mutaasjes.
Wichtich is, fanwege it heul oantal falsk-negative resultaten, advisearret de FDA dat in tissue-biopsyprobe ek fan in pasjint ôfnommen wurde dy't in negatyf floeibere biopsie hat.
ctDNA en Liver Cancer
It oantal minsken dy't stjerre fan leechfeartkanker is yn 'e ôfrûne 20 jier ferhege. Op it stuit is leverkanker de twadde fiere oarsaak fan kanko's dea yn 'e wrâld. Der binne gjin goede biomarkers beskikber om te ûndersykjen en te analysearjen fan lever, of hepatosellulêre (HCC), kanker. Circulering DNA kin in goeie biomarker wêze foar leverkanker.
Bysûnder de folgjende besetting fan Lagbaa en co-auteurs oer de potensjele probabiliteit fan 'e sirkulearjende DNA om diokseksen te diagnostearjen:
Hypermethylaasje fan RASSF1A, p15, en p16 wurde as earste diagnostyk ark ynsteld yn in retrospektyf stúdzje wêrûnder 50 HCC-pasjinten. In ûndersiik fan fjouwer fergruttend methylare genen (APC, GSTP1, RASSF1A, en SFRP1) waard ek hifke foar diagnostyske accuracy, wylst methylaasje fan RASSF1A rapportearre waard as prognostyk biomarker. Oanfoljende stúdzjes analysearren ctDNA yn HCC-pasjinten mei djipte sekensjentechnologyen. Opfallend waarden namrende DNA-kopy-nûmers yn twa HBV-carriers ûntdutsen sûnder foarige histoarje fan HCC yn 'e tiid fan bloedekolleksje, mar dy't HCC yn' e folgjende ûntwikkeling ûntwikkele. Dizze befeiliging iepene de doar om de kopie nummerferskilaasje yn ctDNA as screening-ark foar evaluaasje fan 'e HCC-deteksje te evaluearjen.
In wurd fan
Flüssige biopsies binne in spannende nije oanpak nei genomyske diagnoaze. Op it stuit binne bepaalde floeibere biopsies, dy't in wiidweidich molekulêre profilearje biede, beskikber foar dokters om genetike ynformaasje te krijen fan 'e tissue-biopsia. Der binne ek bepaalde floeibere biopsies dy't brûkt wurde as legume fan biopsie-as tissue-biopsies net beskikber binne.
It is belang om te hâlden dat in protte flinters fan biopsiesprosedueres op it stuit aktyf binne en mear ûndersiken moatte dien wurde om it therapeutyske gebrûk fan dizze yntervinsje te fielen.
> Boarnen:
> Bloedtest foar genetyske feroaringen yn tumors docht te promises as alternatyf foar tumorbiopsy. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. Circulating Tumor DNA as Liquid Biopsy for Cancer. Clinical Chemistry. 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / klinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Flüssige biopsia yn leechkanker. Discovery Medicine. 2015; 19 (105): 263-73.
> Flüssige biopsie: Gebrûk fan DNA yn bloed om te finen, te folgjen en te behanneljen kanker. NIH.
> Umetani N, et al. Hegere bedekking fan fergeze cirkulierende DNA yn serum as yn plasma is net benammen feroarsake troch kontaminearre bûtenlânske DNA yn 'e skieding. Ann NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Algemiene prinsipes yn 'e Pharmacotherapy fan kanker. Yn: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann BC. eds. Goodman & Gilman's: The Pharmacological Basis of Therapeutics, 13e New York, NY: McGraw-Hill.