nuus

In die afgelope dekade is geenvolgordebepalingstegnologie wyd gebruik in kankernavorsing en kliniese praktyk, wat 'n belangrike instrument geword het om die molekulêre eienskappe van kanker te openbaar. Vooruitgang in molekulêre diagnose en geteikende terapie het die ontwikkeling van tumor-presisieterapiekonsepte bevorder en groot veranderinge in die hele veld van tumordiagnose en -behandeling teweeggebring. Genetiese toetsing kan gebruik word om kankerrisiko te waarsku, behandelingsbesluite te lei en prognose te evalueer, en is 'n belangrike instrument om pasiëntkliniese uitkomste te verbeter. Hier som ons die onlangse artikels op wat in CA Cancer J Clin, JCO, Ann Oncol en ander tydskrifte gepubliseer is om die toepassing van genetiese toetsing in kankerdiagnose en -behandeling te hersien.

Somatiese mutasies en kiemlynmutasies. Oor die algemeen word kanker veroorsaak deur DNA-mutasies wat van ouers geërf kan word (kiemlynmutasies) of met ouderdom verkry kan word (somatiese mutasies). Kiemlynmutasies is van geboorte af teenwoordig, en die mutator dra gewoonlik die mutasie in die DNA van elke sel in die liggaam en kan aan nageslag oorgedra word. Somatiese mutasies word deur individue in nie-gametiese selle verkry en word gewoonlik nie aan nageslag oorgedra nie. Beide kiemlyn- en somatiese mutasies kan die normale funksionele aktiwiteit van selle vernietig en lei tot maligne transformasie van selle. Somatiese mutasies is 'n sleuteldrywer van maligniteit en die mees voorspellende biomerker in onkologie; ongeveer 10 tot 20 persent van tumorpasiënte dra egter kiemlynmutasies wat hul kankerrisiko aansienlik verhoog, en sommige van hierdie mutasies is ook terapeuties.
Drywermutasie en passasiermutasie. Nie alle DNS-variante beïnvloed selfunksie nie; gemiddeld neem dit vyf tot tien genomiese gebeurtenisse, bekend as "drywermutasies", om normale seldegenerasie te veroorsaak. Drywermutasies kom dikwels voor in gene wat nou verwant is aan sellewensaktiwiteite, soos gene wat betrokke is by selgroeiregulering, DNS-herstel, selsiklusbeheer en ander lewensprosesse, en het die potensiaal om as terapeutiese teikens gebruik te word. Die totale aantal mutasies in enige kanker is egter redelik groot, wat wissel van 'n paar duisend in sommige borskankers tot meer as 100 000 in sommige hoogs veranderlike kolorektale en endometriale kankers. Die meeste mutasies het geen of beperkte biologiese betekenis, selfs al vind die mutasie in die koderende gebied plaas, word sulke onbeduidende mutasionele gebeurtenisse "passasiersmutasies" genoem. As 'n geenvariant in 'n spesifieke gewastipe sy reaksie op of weerstand teen behandeling voorspel, word die variant as klinies opereerbaar beskou.
Onkogene en tumoronderdrukkende gene. Gene wat gereeld in kanker gemuteer word, kan rofweg in twee kategorieë verdeel word, onkogene en tumoronderdrukkende gene. In normale selle speel die proteïen wat deur onkogene gekodeer word, hoofsaaklik die rol van die bevordering van selproliferasie en die inhibering van sel-apoptose, terwyl die proteïen wat deur onkosuppressorgene gekodeer word, hoofsaaklik verantwoordelik is vir die negatiewe regulering van seldeling om normale selfunksie te handhaaf. In die maligne transformasieproses lei genomiese mutasie tot die verbetering van onkogeenaktiwiteit en die afname of verlies van onkosuppressorgeenaktiwiteit.
Klein variasie en strukturele variasie. Dit is die twee hooftipes mutasies in die genoom. Klein variante verander DNS deur 'n klein aantal basisse te verander, te verwyder of by te voeg, insluitend basisinvoeging, verwydering, raamverskuiwing, beginkodonverlies, stopkodonverliesmutasies, ens. Strukturele variasie is 'n groot genoomherrangskikking, wat geensegmente behels wat wissel in grootte van 'n paar duisend basisse tot die meerderheid van die chromosoom, insluitend geenkopienommerveranderinge, chromosoomverwydering, duplisering, inversie of translokasie. Hierdie mutasies kan 'n vermindering of verbetering van proteïenfunksie veroorsaak. Benewens veranderinge op die vlak van individuele gene, is genomiese handtekeninge ook deel van kliniese volgordebepalingsverslae. Genomiese handtekeninge kan gesien word as komplekse patrone van klein en/of strukturele variasies, insluitend tumormutasielading (TMB), mikrosatelliet-onstabiliteit (MSI) en homoloë rekombinasiedefekte.

Klonale mutasie en subklonale mutasie. Klonale mutasies is teenwoordig in alle tumorselle, is teenwoordig tydens diagnose en bly teenwoordig nadat behandeling vorder. Daarom het klonale mutasies die potensiaal om as tumorterapeutiese teikens gebruik te word. Subklonale mutasies is slegs in 'n subgroep van kankerselle teenwoordig en kan aan die begin van die diagnose opgespoor word, maar verdwyn met daaropvolgende herhaling of verskyn eers na behandeling. Kankerheterogeniteit verwys na die teenwoordigheid van veelvuldige subklonale mutasies in 'n enkele kanker. Dit is opmerklik dat die oorgrote meerderheid van klinies beduidende drywermutasies in alle algemene kankerspesies klonale mutasies is en stabiel bly dwarsdeur kankerprogressie. Weerstand, wat dikwels deur subklone bemiddel word, word moontlik nie ten tyde van diagnose opgespoor nie, maar verskyn wanneer dit na behandeling terugval.

Die tradisionele tegniek FISH of selkariotipe word gebruik om veranderinge op chromosomale vlak op te spoor. FISH kan gebruik word om geenfusies, -delesies en -amplifikasies op te spoor, en word beskou as die "goue standaard" vir die opsporing van sulke variante, met hoë akkuraatheid en sensitiwiteit, maar beperkte deurset. In sommige hematologiese maligniteite, veral akute leukemie, word kariotipering steeds gebruik om diagnose en prognose te lei, maar hierdie tegniek word geleidelik vervang deur geteikende molekulêre toetse soos FISH, WGS en NGS.
Veranderinge in individuele gene kan deur PCR opgespoor word, beide intydse PCR en digitale druppel-PCR. Hierdie tegnieke het hoë sensitiwiteit, is veral geskik vir die opsporing en monitering van klein oorblywende letsels, en kan resultate in 'n relatief kort tyd verkry. Die nadeel is dat die opsporingsbereik beperk is (gewoonlik word mutasies in een of 'n paar gene opgespoor), en die vermoë om veelvuldige toetse te doen, is beperk.
Immunohistochemie (IHC) is 'n proteïengebaseerde moniteringsinstrument wat algemeen gebruik word om die uitdrukking van biomerkers soos ERBB2 (HER2) en estrogeenreseptore op te spoor. IHC kan ook gebruik word om spesifieke gemuteerde proteïene (soos BRAF V600E) en spesifieke geenfusies (soos ALK-fusies) op te spoor. Die voordeel van IHC is dat dit maklik in die roetineweefselanaliseproses geïntegreer kan word, sodat dit met ander toetse gekombineer kan word. Daarbenewens kan IHC inligting verskaf oor subsellulêre proteïenlokalisering. Die nadele is beperkte skaalbaarheid en hoë organisatoriese eise.
Tweedegenerasie-volgordebepaling (NGS) NGS gebruik hoë-deurset parallelle volgordebepalingstegnieke om variasies op DNS- en/of RNA-vlak op te spoor. Hierdie tegniek kan gebruik word om beide die hele genoom (WGS) en die geenstreke van belang te orden. WGS verskaf die mees omvattende genomiese mutasie-inligting, maar daar is baie struikelblokke vir die kliniese toepassing daarvan, insluitend die behoefte aan vars tumorweefselmonsters (WGS is nog nie geskik vir die analise van formalien-geïmmobiliseerde monsters nie) en die hoë koste.
Gerigte NGS-volgordebepaling sluit volledige ekson-volgordebepaling en teikengeenpaneel in. Hierdie toetse verryk streke van belang deur DNS-probes of PCR-amplifikasie, wat die hoeveelheid volgordebepaling wat benodig word, beperk (die hele eksoom maak 1 tot 2 persent van die genoom uit, en selfs groot panele wat 500 gene bevat, maak slegs 0.1 persent van die genoom uit). Alhoewel volledige ekson-volgordebepaling goed presteer in formalien-gefikseerde weefsels, bly die koste daarvan hoog. Teikengeenkombinasies is relatief ekonomies en laat buigsaamheid toe in die seleksie van gene wat getoets moet word. Daarbenewens is sirkulerende vrye DNS (cfDNS) besig om na vore te kom as 'n nuwe opsie vir genomiese analise van kankerpasiënte, bekend as vloeibare biopsieë. Beide kankerselle en normale selle kan DNS in die bloedstroom vrystel, en die DNS wat van kankerselle afgeskei word, word sirkulerende tumor-DNS (ctDNS) genoem, wat geanaliseer kan word om potensiële mutasies in tumorselle op te spoor.
Die keuse van toets hang af van die spesifieke kliniese probleem wat aangespreek moet word. Die meeste van die biomerkers wat met goedgekeurde terapieë geassosieer word, kan deur FISH-, IHC- en PCR-tegnieke opgespoor word. Hierdie metodes is redelik vir die opsporing van klein hoeveelhede biomerkers, maar hulle verbeter nie die doeltreffendheid van opsporing met toenemende deurset nie, en as te veel biomerkers opgespoor word, is daar dalk nie genoeg weefsel vir opsporing nie. In sommige spesifieke kankers, soos longkanker, waar weefselmonsters moeilik is om te verkry en daar verskeie biomerkers is om voor te toets, is die gebruik van NGS 'n beter keuse. Ten slotte hang die keuse van toets af van die aantal biomerkers wat vir elke pasiënt getoets moet word en die aantal pasiënte wat vir die biomerker getoets moet word. In sommige gevalle is die gebruik van IHC/FISH voldoende, veral wanneer die teiken geïdentifiseer is, soos die opsporing van estrogeenreseptore, progesteroonreseptore en ERBB2 in borskankerpasiënte. As meer omvattende verkenning van genomiese mutasies en die soeke na potensiële terapeutiese teikens benodig word, is NGS meer georganiseerd en koste-effektief. Daarbenewens kan NGS oorweeg word in gevalle waar IHC/FISH-resultate dubbelsinnig of onbeslis is.

Verskillende riglyne gee leiding oor watter pasiënte in aanmerking moet kom vir genetiese toetsing. In 2020 het die ESMO Precision Medicine Working Group die eerste NGS-toetsaanbevelings vir pasiënte met gevorderde kanker uitgereik, wat roetine NGS-toetsing aanbeveel vir gevorderde nie-plaveiselagtige nie-kleinsellige longkanker, prostaatkanker, kolorektale kanker, galwegkanker en eierstokkankertumormonsters, en in 2024 het ESMO op hierdie basis opgedateer en die insluiting van borskanker en seldsame gewasse aanbeveel. Soos gastroïntestinale stromale gewasse, sarkome, skildklierkanker en kankers van onbekende oorsprong.
In 2022 bepaal ASCO se Kliniese Opinie oor somatiese genoomtoetsing by pasiënte met metastatiese of gevorderde kanker dat indien 'n biomerkerverwante terapie goedgekeur word by pasiënte met metastatiese of gevorderde soliede gewasse, genetiese toetsing vir hierdie pasiënte aanbeveel word. Genomiese toetsing moet byvoorbeeld by pasiënte met metastatiese melanoom uitgevoer word om vir BRAF V600E-mutasies te sif, aangesien RAF- en MEK-inhibeerders vir hierdie aanduiding goedgekeur is. Daarbenewens moet genetiese toetsing ook uitgevoer word indien daar 'n duidelike merker van weerstand is vir die middel wat aan die pasiënt toegedien moet word. Egfrmab is byvoorbeeld oneffektief in KRAS-mutant kolorektale kanker. Wanneer 'n pasiënt se geskiktheid vir geenvolgordebepaling oorweeg word, moet die pasiënt se fisiese status, komorbiditeite en tumorstadium geïntegreer word, omdat die reeks stappe wat benodig word vir genoomvolgordebepaling, insluitend pasiënttoestemming, laboratoriumverwerking en analise van volgordebepalingsresultate, vereis dat die pasiënt voldoende fisiese kapasiteit en lewensverwagting het.
Benewens somatiese mutasies, moet sommige kankers ook vir kiemlyngene getoets word. Toetsing vir kiemlynmutasies kan behandelingsbesluite vir kankers soos BRCA1- en BRCA2-mutasies in bors-, eierstok-, prostaat- en pankreaskanker beïnvloed. Kiemlynmutasies kan ook implikasies hê vir toekomstige kankersifting en -voorkoming by pasiënte. Pasiënte wat moontlik geskik is vir toetsing vir kiemlynmutasies moet aan sekere voorwaardes voldoen, wat faktore soos familiegeskiedenis van kanker, ouderdom by diagnose en tipe kanker insluit. Baie pasiënte (tot 50%) wat patogene mutasies in die kiemlyn dra, voldoen egter nie aan tradisionele kriteria vir toetsing vir kiemlynmutasies gebaseer op familiegeskiedenis nie. Om die identifisering van mutasiedraers te maksimeer, beveel die Nasionale Omvattende Kankernetwerk (NCCN) dus aan dat alle of die meeste pasiënte met bors-, eierstok-, endometrium-, pankreas-, kolorektale of prostaatkanker vir kiemlynmutasies getoets word.
Wat die tydsberekening van genetiese toetsing betref, omdat die oorgrote meerderheid van klinies beduidende drywermutasies klonaal en relatief stabiel is oor die verloop van kankerprogressie, is dit redelik om genetiese toetsing op pasiënte uit te voer ten tyde van die diagnose van gevorderde kanker. Vir daaropvolgende genetiese toetsing, veral na molekulêr geteikende terapie, is ctDNA-toetsing meer voordelig as tumorweefsel-DNA, omdat bloed-DNA DNA van alle tumorletsels kan bevat, wat meer bevorderlik is vir die verkryging van inligting oor tumor-heterogeniteit.
Analise van ctDNA na behandeling kan moontlik die tumorrespons op behandeling voorspel en siekteprogressie vroeër identifiseer as standaardbeeldmetodes. Protokolle vir die gebruik van hierdie data om behandelingsbesluite te lei, is egter nog nie vasgestel nie, en ctDNA-analise word nie aanbeveel nie, tensy in kliniese proewe. ctDNA kan ook gebruik word om klein oorblywende letsels na radikale tumorchirurgie te assesseer. ctDNA-toetsing na chirurgie is 'n sterk voorspeller van daaropvolgende siekteprogressie en kan help bepaal of 'n pasiënt sal baat vind by adjuvante chemoterapie, maar dit word steeds nie aanbeveel om ctDNA buite kliniese proewe te gebruik om adjuvante chemoterapie-besluite te lei nie.

Dataverwerking Die eerste stap in genoomvolgordebepaling is om DNS uit pasiëntmonsters te onttrek, biblioteke voor te berei en rou volgordebepalingsdata te genereer. Die rou data vereis verdere verwerking, insluitend die filter van lae gehalte data, die vergelyking daarvan met die verwysingsgenoom, die identifisering van verskillende tipes mutasies deur middel van verskillende analitiese algoritmes, die bepaling van die effek van hierdie mutasies op proteïentranslasie, en die filter van kiemlynmutasies.
Drywergeen-annotasie is ontwerp om bestuurder- en passasiermutasies te onderskei. Drywermutasies lei tot verlies of versterking van tumoronderdrukkergeenaktiwiteit. Klein variante wat lei tot die inaktivering van tumoronderdrukkergene sluit in nonsensmutasies, raamverskuiwingsmutasies en sleutelsplitsingsplekmutasies, sowel as minder gereelde beginkodon-delesie, stopkodon-delesie en 'n wye reeks intron-invoeging-/delesiemutasies. Daarbenewens kan missense-mutasies en klein intron-invoeging-/delesiemutasies ook lei tot verlies van tumoronderdrukkergeenaktiwiteit wanneer dit belangrike funksionele domeine beïnvloed. Strukturele variante wat lei tot verlies van tumoronderdrukkergeenaktiwiteit sluit in gedeeltelike of volledige geendelesie en ander genomiese variante wat lei tot vernietiging van die geenleesraamwerk. Klein variante wat lei tot verbeterde funksie van onkogene sluit in missense-mutasies en af ​​en toe intron-invoegings/delesies wat belangrike proteïenfunksionele domeine teiken. In seldsame gevalle kan proteïenafkapping of splitsingsplekmutasies lei tot die aktivering van onkogene. Strukturele variasies wat lei tot onkogeenaktivering sluit in geenfusie, geendelesie en geenduplikasie.
Kliniese interpretasie van genomiese variasie beoordeel die kliniese betekenis van geïdentifiseerde mutasies, d.w.s. hul potensiële diagnostiese, prognostiese of terapeutiese waarde. Daar is verskeie bewysgebaseerde graderingstelsels wat gebruik kan word om die kliniese interpretasie van genomiese variasie te lei.
Die Memorial Sloan-Kettering Kankersentrum se Presisiegeneeskunde-onkologiedatabasis (OncoKB) klassifiseer geenvariante in vier vlakke gebaseer op hul voorspellende waarde vir geneesmiddelgebruik: Vlak 1/2, FDA-goedgekeurde, of klinies-standaard biomerkers wat die reaksie van 'n spesifieke aanduiding op 'n goedgekeurde geneesmiddel voorspel; Vlak 3, FDA-goedgekeurde of nie-goedgekeurde biomerkers wat reaksie op nuwe geteikende geneesmiddels voorspel wat belofte in kliniese proewe getoon het, en Vlak 4, nie-FDA-goedgekeurde biomerkers wat reaksie op nuwe geteikende geneesmiddels voorspel wat oortuigende biologiese bewyse in kliniese proewe getoon het. 'n Vyfde subgroep wat met behandelingsweerstand geassosieer word, is bygevoeg.
Die Amerikaanse Vereniging vir Molekulêre Patologie (AMP)/Amerikaanse Vereniging vir Kliniese Onkologie (ASCO)/Kollege van Amerikaanse Patoloë (CAP) se riglyne vir die interpretasie van somatiese variasie verdeel somatiese variasie in vier kategorieë: Graad I, met sterk kliniese betekenis; Graad II, met potensiële kliniese betekenis; Graad III, kliniese betekenis onbekend; Graad IV, nie bekend as klinies betekenisvol nie. Slegs graad I- en II-variante is waardevol vir behandelingsbesluite.
ESMO se Molekulêre Teiken Kliniese Operatiwiteitskaal (ESCAT) klassifiseer geenvariante in ses vlakke: Vlak I, teikens geskik vir roetinegebruik; Fase II, 'n teiken wat steeds bestudeer word, sal waarskynlik gebruik word om die pasiëntpopulasie te sif wat by die teikenmiddel kan baat vind, maar meer data is nodig om dit te ondersteun. Graad III, geteikende geenvariante wat kliniese voordeel in ander kankerspesies getoon het; Graad IV, slegs geteikende geenvariante wat deur prekliniese bewyse ondersteun word; In graad V is daar bewyse om die kliniese betekenis van die teiken van die mutasie te ondersteun, maar enkeldwelmterapie teen die teiken verleng nie oorlewing nie, of 'n kombinasiebehandelingstrategie kan aangeneem word; Graad X, gebrek aan kliniese waarde.