Вадкія біяпсіі выкарыстоўваюць кроў ня опухолевая тканіна-дыягнаставаць рак
Як правіла, пухліны даследавалі з дапамогай біяпсіі тканіны. Невялікі ўзор бярэцца з пухліны і генатыпу, або аналізаваў на генетычны. Праблема з гэтым падыходам з'яўляецца тое, што biopsying пухліна можа быць складанай задачай. Акрамя таго, біяпсія пухліны забяспечвае толькі здымак пухліны.
Запіс у Discovery Medicine ў 2015 годзе, Labgaa і сааўтары заявіць наступнае аб традыцыйнай біяпсіі пухліны:
Па відавочным прычынах, цяжка кантраляваць эвалюцыю пухліны шляхам паслядоўных біяпсіі. Акрамя таго, біяпсія толькі адлюстроўвае адно плямы пухліны, і таму малаверагодна, каб прадставіць увесь спектр саматычных мутацый у буйных пухлінах. У якасці альтэрнатывы можна атрымаць некалькі біяпсіі для адной і той жа пухліны, але гэты варыянт здаецца ні рэалістычным, ні дакладным.
Вадкія біяпсіі ўключаюць вымярэнне цыркулююць ДНК (ctDNA) і іншыя опухолевые пабочныя прадукты ў пробах крыві, атрыманых ад хворага на рак. Азначылася дыягнастычны падыход абяцае быць хуткім, неинвазивным, і эканамічна эфектыўным.
Гісторыя Liquid біяпсіі
У 1948 годзе Мендэль і Metais, пара французскіх даследчыкаў ўпершыню выяўлены ctDNA ў крыві здаровых людзей. Гэта адкрыццё было наперадзе свайго часу, і ён не быў да дзесяцігоддзі праз, што ctDNA дадаткова вывучана.
У 1977 годзе Леон і яго калегі вызначылі першыя павышаную колькасць ctDNA ў крыві хворых на рак.
Да 1989 году, Stroun і яго калегі вызначылі опухолевые (г.зн. рак) характарыстыкі ў крыві. Пасля гэтых адкрыццяў, некалькі іншых груп ідэнтыфікаваныя спецыфічныя мутацыі ў опухолевых супрессоров і онкогенов, нестабільнасць микросателлитных і метилирование ДНК, якія даказалі, што ctDNA вызваляецца ў крывацёк з дапамогай пухлін.
Хоць мы ведаем, што ctDNA атрыманыя з опухолевых клетак цыркулююць у крыві, паходжанне, хуткасць вызвалення, і механізм выпуску гэтай ДНК не ясныя, з атрыманнем даследаванні супярэчлівых вынікаў. Некаторыя даследаванні паказваюць, што больш за злаякасныя пухліны ўтрымліваюць больш мёртвых ракавых клетак і выпускаць больш ctDNA. Тым не менш, некаторыя даследаванні паказваюць, што ўсе клеткі вызваляюць ctDNA. Тым не менш, уяўляецца верагодным, што ракавыя пухліны рэліз павышаныя ўзроўні ctDNA ў крыві, што робіць ctDNA добры биомаркеров раку.
З-за цяжкай фрагментацыі і нізкай канцэнтрацыі ў крыві, ctDNA цяжка вылучыць і прааналізаваць. Існуе неадпаведнасць канцэнтрацый ctDNA паміж сыроваткай і плазмай ўзорамі. Здаецца, што ў сыроватцы крыві, а не ў плазме крыві з'яўляецца лепшым крыніцай ctDNA. У даследаванні Umetani і яго калегамі, былі выяўленыя канцэнтрацыі ctDNA быць стабільна нізкімі ў плазме у параўнанні з сыроваткай з-за магчымую страту цыркулявалай ДНК падчас ачысткі, так як каагуляцыя і іншыя вавёркі ўхіляюцца ў працэсе падрыхтоўкі ўзору.
Па Heitzer і калегаў, вось некаторыя канкрэтныя пытанні, якія неабходна вырашыць, каб выкарыстоўваць дыягнастычны патэнцыял ctDNA:
Па-першае, преаналитического працэдуры павінны быць стандартызаваны .... Выбар метаду ізаляцыі, які забяспечвае выманне дастатковай колькасці высакаякаснага ДНК мае вырашальнае значэнне, і гэта было паказана, што преаналитических фактары адбору і апрацоўкі крыві можа моцна паўплываць на выхад ДНК .... Па-другое, адзін з найбольш важных пытанняў з'яўляецца адсутнасць гарманізацыі метадаў колькаснай ацэнкі. Розныя метады колькаснай ацэнкі, ... даюць розныя вынікі, паколькі гэтыя вымярэння нацэлены альбо цалкам або толькі амплифицируемой ДНК .... Па-трэцяе, менш вядома пра паходжанне і дэталі механізму выпуску ctDNA, і ў большасці даследаванняў Памылковыя падзеі, якія могуць таксама спрыяць вызваленню ctDNA.
Мэтавыя супраць нямэтавае падыходы
У цяперашні час існуе два асноўных падыходу, прынятыя пры аналізе плазмы крыві (або сыроваткі) для ctDNA. Першы падыход арыентаваны і шукае спецыфічныя генетычныя змены, якія паказваюць пухліны. Другі падыход нямэтавае і ўключае ў сябе геном аналізу шукае ctDNA адлюстравальная рака. У якасці альтэрнатывы, секвенирование экзом было выкарыстана ў якасці больш эканамічнага, нямэтавага падыходу. Exomes з'яўляюцца ўчасткамі ДНК, якія транскрыбуюць зрабіць бялку.
З мэтавых падыходаў, у сыроватцы крыві аналізавалі на вядомых генетычных мутацый у невялікі набор мутацый кіроўцы.
Драйвер мутацыі ставяцца да мутацыі ў геноме, якія спрыяюць або «дыск,» рост ракавых клетак. Гэтыя мутацыі ўключаюць KRAS або EGFR.
З-за тэхналагічных дасягненняў у апошнія гады, мэтавыя падыходы да аналізу геному для невялікіх колькасцяў ctDNA сталі магчымым. Гэтыя тэхналогіі ўключаюць у сябе ARMS (амплификации сістэмы вогнетрывалай мутацыі); лічбавай ПЦР (ДПСП); шарыкі, эмульсія, амплификация і магнетызм (ззяючы); і глыбокае секвенирование (Сарра-Seq).
Нават нягледзячы на некаторыя поспехі ў тэхналогіі, якія робяць мэтавай падыход магчыма, мэтавай падыход накіраваны толькі некалькі пазіцый мутацый (пунктаў доступу) і прапускае шмат мутацый драйвераў, такіх як гены-супрессоры пухлін.
Асноўная перавага нямэтавым падыходаў да вадкай біяпсіі з'яўляецца тое, што яны могуць быць выкарыстаны ва ўсіх пацыентах у сувязі з тым, што тэст не залежыць ад зваротных генетычных змяненняў. Перыядычныя генетычныя змены не распаўсюджваюцца на ўсе віды раку, а не канкрэтныя подпісы рака. Тым не менш, такі падыход не хапае аналітычнай адчувальнасці і ўсебаковы аналіз опухолевых геномаў пакуль не ўяўляецца магчымым.
Варта адзначыць, што цана секвенирования ўвесь геном істотна знізілася. У 2006 годзе кошт секвенирования за ўсё геному было каля 300000 $ (USD). Да 2017 года кошт звалілася да прыкладна $ 1000 (USD) у геноме, уключаючы рэагенты і амартызацыю секвенирования машын.
Клінічная Карыснасць Liquid біяпсіі
Першапачатковыя спробы выкарыстоўваць ctDNA былі дыягнастычныя і параўналі ўзроўні ў здаровых пацыентаў з такімі ў анкалагічных хворых або пацыентаў з дабраякаснымі захворваннямі. Вынікі гэтых намаганняў былі неадназначнымі, толькі з некаторымі даследаваннямі, якія паказалі істотныя адрозненні, якія паказваюць на рак, стан без прыкмет захворвання або рэцыдыву.
Прычына, чаму ctDNA можа быць выкарыстана толькі частку часу, каб дыягнаставаць рак адбываецца таму, што розныя колькасці ctDNA з'яўляюцца вытворнымі ад пухлін. Не ўсе пухліны «праліць» ДНК у тым жа колькасці. У цэлым, больш прасунутыя, распаўсюджаныя пухліны праліць больш ДНК у крывацёк, чым рабіць рана, лакалізавана, пухліна. Акрамя таго, розныя тыпы пухлін пралілі розныя колькасці ДНК у абарачэнне. Частка цыркулююць ДНК, які з'яўляецца вытворным ад пухліны шырока зменнай у розных даследаваннях і тыпаў рака, у межах ад 0,01% да 93%. Важна адзначыць, што, увогуле, толькі меншасць ctDNA паходзіць ад пухліны, астатняй часткай гэтага надыходзячага ад нармальных тканін.
Цыркулююць ДНК могуць быць выкарыстаны ў якасці прагнастычных маркераў захворвання. Цыркулююць ДНК могуць быць выкарыстаны для маніторынгу змен у раку з цягам часу. Напрыклад, адно даследаванне паказала , што ўзровень выжывальнасці два гады ў пацыентаў з колоректальным на рак (г.зн. лік пацыентаў ўсё яшчэ жывыя , па меншай меры два гады пасля ўстанаўлення дыягназу з колоректальным на рак) і гарачых кропак мутацыі KRAS быў на 100 працэнтаў у тых , без доказаў адпаведныя цыркулявалай ДНК. Акрамя таго, цалкам магчыма, што ў найбліжэйшай будучыні, цыркулявалай ДНК можа быць выкарыстана для кантролю предраковые паражэнняў.
Цыркулююць ДНК таксама могуць быць выкарыстаны для маніторынгу адказу на тэрапію. Паколькі цыркулявалая ДНК Працягвае лепшую агульную карціну генетычнага складу пухлін, верагодна, гэтая ДНК змяшчае дыягнастычную ДНК, якая можа быць выкарыстана замест дыягнастычнай ДНК дасягаецца ад саміх пухлін.
Зараз давайце паглядзім на некаторыя канкрэтныя прыклады вадкай біяпсіі.
Guardant360
Guardant здароўе распрацавала тэст, які выкарыстоўвае наступнае пакаленне паслядоўнасць у профілі цыркулявалай ДНК для мутацый і хромосомных перабудоў для 73 генаў, звязаныя з на рак. Guardant ахова здароўя апублікавала даследаванне, якое паведамляе карыснасць вадкай біяпсіі ў анкалогіі. Даследаванне было выкарыстаны ўзоры крыві ад 15000 пацыентаў з камбінаванымі 50 тыпаў пухлін.
Па большай частцы, вынікі тэсту вадкай біяпсіі ў адпаведнасць з генных зменаў, назіраных у опухолевых біяпсіі.
Па дадзеных Нацыянальнага інстытута здароўя:
Guardant360 ідэнтыфікавалі тыя ж крытычныя мутацыі ў важных звязаных з на рак генаў , такіх як EGFR, BRAF, KRAS і PIK3CA на частотах , вельмі падобных на тое , што раней былі ідэнтыфікаваныя ў узорах біяпсіі пухліны, статыстычна карэлююць з 94% да 99%.
Акрамя таго, у адпаведнасці з NIH даследнікі паведамілі наступнае:
У другім кампаненце даследаванні, даследчыкі ацэньвалі каля 400 пацыентаў, большасць з якіх мелі лёгкі або колоректальный рак-той меў і кроў ctDNA і опухолевых тканіна вынікі ДНК даступная і параўналі ўзоры геномных змяненняў. Агульная дакладнасць вадкай біяпсіі у параўнанні з вынікамі аналізаў біяпсіі пухліны склала 87%. Дакладнасць павялічылася да 98%, калі кроў і опухолевые ўзоры былі сабраныя на працягу 6 месяцаў адзін ад аднаго.
Guardant360 быў дакладны, нават калі ўзроўні цыркулююць ДНК у крыві былі нізкімі. Часта, цыркулявалая ДНК пухліны толькі склала 0,4 адсотка ДНК ў крыві.
У цэлым, з дапамогай вадкаснай біяпсіі, даследчыкі Guardant змаглі выявіць опухолевые маркеры, якія маглі б накіраваць лячэнне лекарамі ў 67 працэнтаў пацыентаў. Гэтыя пацыенты мелі права на атрыманне FDA зацверджаных метадаў лячэння, а таксама доследныя метады лячэння.
ctDNA і рак лёгкіх
У 2016 годзе FDA ухваліў Cobas EGFR Мутацыя выпрабаванняў , якія будуць выкарыстоўвацца для выяўлення мутацый EGFR ў цыркулявалай ДНК пацыентаў з ракам лёгкіх. Гэты тэст быў першым FDA зацверджанай вадкасці біяпсіі і вызначыў пацыенты, якія могуць быць кандыдатамі на лячэнне з мэтанакіраванай тэрапіяй з выкарыстаннем эрлотиниб (Тарцева), afatinib (Gilotrif), і гефитиниба (Iressa) у якасці тэрапіі першай лініі, і osimeritinib (Tagrisso) як лячэнне другой лініі. Гэтыя мэтавыя тэрапіі атакуюць ракавыя клеткі са спецыфічным EGFR мутацый.
Важна адзначыць, што з-за вялікай колькасцю ложноотріцательные вынікаў, FDA рэкамендуе, каб ўзор біяпсіі тканіны таксама можа быць узяты ў пацыента, які мае адмоўную вадкасці біяпсіі.
ctDNA і рак печані
Колькасьць людзей, якія паміраюць ад рака печані павялічылася за апошнія 20 гадоў. У цяперашні час рак печані з'яўляецца другой вядучай прычынай смерці ад раку ў свеце. Там няма добрых биомаркеры, даступных для выяўлення і аналізу печані або гепатоцеллюлярную (HCC), рак. Цыркулююць ДНК можа быць добрым биомаркером для рака печані.
Разгледзім наступную цытату з Lagbaa і суаўтараў аб патэнцыяле выкарыстання цыркулявалай ДНК для дыягностыкі рака печані:
Гиперметилирование RASSF1A, p15 і p16 былі прапанаваныя ў якасці ранніх дыягнастычных інструментаў у рэтраспектыўным даследаванні, ўключаў 50 пацыентаў з ГЦК. Сігнатура з чатырох аберрантно метилированных генаў (APC, GSTP1, RASSF1A і SFRP1) таксама была выпрабаваная для дыягнастычнай дакладнасці, у той час як метилирование RASSF1A было паведамлена ў якасці прагнастычнай биомаркера. Наступныя даследаванні прааналізавалі ctDNA ў пацыентаў з ГЦК, выкарыстоўваючы глыбокую секвенированию тэхналогію .... Дзіўна, адхіляцца лік копій ДНК былі выяўлена ў двух носьбітах У без папярэдняй гісторыі ГЦКА падчас збору крыві, але які распрацаваў HCC на працягу перыяду назірання. Гэтая знаходка адкрыла дзверы, каб ацаніць змяненне колькасці копій у ctDNA як інструмент скрынінга для ранняга выяўлення ГЦК.
Прывітальнае слова
Вадкія біяпсіі захапляльны новы падыход да геномной дыягностыцы. У цяперашні час, некаторыя вадкія біяпсіі, якія прапануюць комплекснае малекулярнае прафіляванне, даступныя для лекараў у дадатак да генетычнай інфармацыі, атрыманай ад біяпсіі тканіны. Існуе таксама пэўныя вадкія біяпсіі, якія могуць быць выкарыстаны замест тканкавай біяпсіі пры біяпсіі тканіны недаступная.
Гэта важна мець на ўвазе, што многія вадкія біяпсію выпрабаванні ў цяперашні час праводзяцца і больш даследаванняў павінна быць зроблена, каб канкрэтызаваць тэрапеўтычную карыснасць гэтага ўмяшання.
> Крыніцы:
> Аналіз крыві для генетычных змяненняў у пухліны паказвае Promise як альтэрнатыва пухліннай біяпсіі. NIH.
> Heitzer Е, Р Ulz, Geigl JB. Цыркулююць опухолевые ДНК у выглядзе вадкасці для біяпсіі рака. Клінічная біяхімія. 2015; 61: 112-123. DOI: 10,1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa Дж, Вильянуэва А. Вадкія біяпсіі печані пры раку. Discovery Medicine. 2015; 19 (105): 263-73.
> Вадкасць Біяпсія: Выкарыстанне ДНК ў крыві для выяўлення, адсочвання і лячэння рака. NIH.
> Umetani Н, і інш. Большая колькасць свабоднай цыркулявалай ДНК у сыроватцы , чым у плазме не выклікана , галоўным чынам , забруджанай старонняй ДНК падчас падзелу. Ann NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein А. Агульныя прынцыпы фармакатэрапіі рака. У: Брантона LL, Хилал-Дандан R, Knollmann BC. рэд. Goodman & Гилман: Фармакалагічныя асновы тэрапіі, 13. Нью - Ёрк, Нью - Ёрк: McGraw-Hill.