การตรวจชิ้นเนื้อของเหลวเพื่อวินิจฉัยโรคมะเร็ง
สารบัญ:
- ประวัติความเป็นมาของการตรวจชิ้นเนื้อเหลว
- แนวทางเปรียบเทียบกับเป้าหมายที่ไม่ตรงเป้าหมาย
- ยูทิลิตี้คลินิกของการตรวจชิ้นเนื้อของเหลว
- Guardant360
- ctDNA และมะเร็งปอด
- ctDNA และมะเร็งตับ
- คำพูดจาก DipHealth
โดยปกติจะมีการตรวจเนื้องอกโดยใช้การตัดเนื้อเยื่อ ตัวอย่างขนาดเล็กนำมาจากเนื้องอกและจีโนไทป์หรือวิเคราะห์เพื่อการแต่งหน้าทางพันธุกรรม ปัญหาของวิธีการนี้คือเนื้องอกในการตัดชิ้นเนื้อสามารถท้าทายได้ นอกจากนี้การตรวจชิ้นเนื้อเนื้องอกยังให้ภาพรวมของเนื้องอกเท่านั้น
เขียนใน การค้นพบยา ในปี 2015 Labgaa และผู้เขียนร่วมระบุต่อไปนี้เกี่ยวกับการตรวจชิ้นเนื้อเนื้องอกแบบเดิม:
"ด้วยเหตุผลที่ชัดเจนมันเป็นเรื่องยากที่จะตรวจสอบการวิวัฒนาการของเนื้องอกโดยการตรวจชิ้นเนื้อแบบต่อเนื่องนอกจากนี้การตรวจชิ้นเนื้อจะทำหน้าที่สะท้อนเพียงจุดเดียวของเนื้องอกและดังนั้นจึงไม่น่าจะเป็นตัวแทนสเปกตรัมทั้งหมดของการกลายพันธุ์ของร่างกาย การตัดชิ้นเนื้อสำหรับเนื้องอกเดียวกัน แต่ตัวเลือกนี้ดูไม่สมจริงและไม่ถูกต้อง"
การตรวจชิ้นเนื้อของเหลวเกี่ยวข้องกับการวัด DNA หมุนเวียน (ctDNA) และผลพลอยได้จากเนื้องอกอื่น ๆ ในตัวอย่างเลือดที่ได้จากผู้ป่วยมะเร็ง วิธีการตรวจวินิจฉัยที่เกิดขึ้นใหม่นี้รับประกันว่าจะรวดเร็วไม่ทำลายและคุ้มค่า
ประวัติความเป็นมาของการตรวจชิ้นเนื้อเหลว
ในปี 1948 Mandel และMétaisนักวิจัยชาวฝรั่งเศสพบ ctDNA เป็นครั้งแรกในเลือดของคนที่มีสุขภาพ การค้นพบนี้เกิดขึ้นก่อนเวลาและมันก็ไม่ได้เกิดขึ้นอีกหลายทศวรรษจนกระทั่ง ctDNA ถูกสำรวจเพิ่มเติม
ในปี 1977 ลีออนและเพื่อนร่วมงานได้ตรวจพบ ctDNA ในเลือดของผู้ป่วยมะเร็งเพิ่มขึ้น ในปี 1989 Stroun และผู้ร่วมงานได้ระบุลักษณะของเนื้องอกในเลือด (เช่นมะเร็ง) หลังจากการค้นพบเหล่านี้กลุ่มอื่น ๆ ระบุว่าการกลายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจงในการยับยั้งเนื้องอกและ oncogenes, ความไม่แน่นอนของ microsatellite และ DNA methylation ซึ่งพิสูจน์ว่า ctDNA ถูกปล่อยออกสู่การไหลเวียนโดยเนื้องอก
แม้ว่าเราจะรู้ว่า ctDNA ที่ได้มาจากเซลล์มะเร็งจะหมุนเวียนในกระแสเลือดต้นกำเนิดอัตราการปลดปล่อยและกลไกการปลดปล่อย DNA นี้ยังไม่ชัดเจนนักด้วยการวิจัยที่ให้ผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกัน งานวิจัยบางชิ้นชี้ให้เห็นว่าเนื้องอกที่เป็นมะเร็งมีเซลล์มะเร็งที่ตายแล้วมากกว่าและมี ctDNA มากขึ้น อย่างไรก็ตามงานวิจัยบางชิ้นชี้ให้เห็นว่าเซลล์ทั้งหมดปล่อย ctDNA อย่างไรก็ตามดูเหมือนว่าเนื้องอกมะเร็งจะปล่อย ctDNA ในระดับที่เพิ่มขึ้นในเลือดทำให้ ctDNA เป็นไบโอมาร์คเกอร์ที่ดีของโรคมะเร็ง
เนื่องจากการแยกส่วนอย่างหนักและความเข้มข้นต่ำในเลือด ctDNA จึงแยกและวิเคราะห์ได้ยาก มีความแตกต่างของความเข้มข้นของ ctDNA ระหว่างตัวอย่างซีรัมและพลาสมา ดูเหมือนว่าเลือดในเลือดมากกว่าพลาสมาในเลือดเป็นแหล่งของ ctDNA ในการศึกษาโดย Umetani และเพื่อนร่วมงานพบว่าความเข้มข้นของ ctDNA นั้นต่ำในพลาสมาเมื่อเทียบกับซีรัมเนื่องจากอาจมีการสูญเสีย DNA หมุนเวียนในระหว่างการทำให้บริสุทธิ์เนื่องจากการจับตัวเป็นก้อนและโปรตีนอื่น ๆ จะถูกกำจัดในระหว่างการเตรียมชิ้นงาน
ตาม Heitzer และเพื่อนร่วมงานนี่คือปัญหาบางอย่างที่จำเป็นต้องได้รับการแก้ไขเพื่อควบคุมศักยภาพการวินิจฉัยของ ctDNA:
"ขั้นตอนแรกกระบวนการวิเคราะห์ล่วงหน้าจำเป็นต้องได้มาตรฐาน…. การเลือกวิธีการแยกที่ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสกัด DNA คุณภาพสูงในปริมาณที่เพียงพอนั้นมีความสำคัญและได้แสดงให้เห็นว่าปัจจัย preanalytical ของการสุ่มตัวอย่างและการประมวลผลเลือด ประการที่สองหนึ่งในประเด็นที่สำคัญที่สุดคือการขาดการประสานกันของวิธีการหาปริมาณวิธีการหาปริมาณที่แตกต่างกัน … ผลิตผลลัพธ์ที่แตกต่างกันเนื่องจากการวัดเหล่านี้มีเป้าหมายทั้ง DNA ทั้งหมดหรือที่ขยายได้เพียงอย่างเดียว…. ประการที่สาม กลไกของการปล่อย ctDNA และในการศึกษาส่วนใหญ่ทำให้เกิดเหตุการณ์ที่อาจทำให้เกิดการปลดปล่อยของ ctDNA"
แนวทางเปรียบเทียบกับเป้าหมายที่ไม่ตรงเป้าหมาย
ปัจจุบันมีวิธีการสองวิธีหลักเมื่อวิเคราะห์พลาสมาเลือด (หรือซีรัม) สำหรับ ctDNA แนวทางแรกมีการกำหนดเป้าหมายและมองหาการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่เฉพาะเจาะจงบ่งบอกถึงเนื้องอก วิธีที่สองนั้นไม่ได้ถูกกำหนดเป้าหมายและเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์จีโนมกว้าง ๆ เพื่อหาการสะท้อนของ ctDNA ของมะเร็ง อีกวิธีหนึ่งคือการใช้การจัดลำดับจากภายนอกเป็นวิธีที่คุ้มค่าและไม่ตรงเป้าหมายมากขึ้น ส่วนที่เกินคือส่วนของ DNA ที่ทำหน้าที่สร้างโปรตีน
ด้วยวิธีการที่กำหนดเป้าหมาย, ซีรั่มถูกวิเคราะห์สำหรับการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่รู้จักกันในการกลายพันธุ์ชุดเล็ก ๆ การกลายพันธุ์ของไดรเวอร์หมายถึงการกลายพันธุ์ในจีโนมที่ส่งเสริมหรือ "ขับ" การเติบโตของเซลล์มะเร็ง การกลายพันธุ์เหล่านี้ ได้แก่ KRAS หรือ EGFR.
เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแนวทางที่มุ่งไปสู่การวิเคราะห์จีโนมสำหรับ ctDNA ในปริมาณเล็กน้อยจึงเป็นไปได้เทคโนโลยีเหล่านี้รวมถึง ARMS (ระบบขยายการกลายพันธุ์วัสดุทนไฟ); PCR ดิจิตอล (dPCR); ลูกปัด, อิมัลชัน, การขยายและสนามแม่เหล็ก (BEAMing); และลำดับลึก (CAPP-Seq)
แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าในเทคโนโลยีที่ทำให้วิธีการเข้าถึงเป็นไปได้ แต่วิธีการเป้าหมายนั้นมีเป้าหมายเพียงไม่กี่ตำแหน่งของการกลายพันธุ์ (ฮอตสปอต) และพลาดการกลายพันธุ์ของไดรเวอร์เช่นยีนต้านมะเร็ง
ประโยชน์หลักของวิธีการตรวจชิ้นเนื้อเหลวที่ไม่ตรงเป้าหมายคือสามารถใช้ในผู้ป่วยทุกรายเนื่องจากการทดสอบไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมซ้ำ ๆ การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่เกิดขึ้นซ้ำไม่ได้ครอบคลุมมะเร็งทั้งหมดและไม่ได้เป็นลายเซ็นมะเร็งเฉพาะ อย่างไรก็ตามวิธีการนี้ยังขาดความไวในการวิเคราะห์และการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมของจีโนมเนื้องอกยังไม่สามารถทำได้
จากการสังเกตราคาของการหาลำดับจีโนมทั้งหมดลดลงอย่างมาก ในปี 2549 ราคาของการหาลำดับจีโนมทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ $ 300,000 (USD) ภายในปี 2560 ค่าใช้จ่ายลดลงเหลือประมาณ $ 1,000 (USD) ต่อจีโนมรวมถึงรีเอเจนต์และค่าตัดจำหน่ายของเครื่องหาลำดับ
ยูทิลิตี้คลินิกของการตรวจชิ้นเนื้อของเหลว
ความพยายามเบื้องต้นในการใช้ ctDNA นั้นได้รับการวินิจฉัยและเปรียบเทียบในผู้ป่วยที่มีสุขภาพดีกับผู้ป่วยโรคมะเร็งหรือผู้ที่มีโรคร้าย ผลลัพธ์ของความพยายามเหล่านี้ถูกนำมาผสมกันโดยมีเพียงงานวิจัยบางชิ้นเท่านั้นที่แสดงความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญซึ่งบ่งชี้มะเร็งสถานะปลอดโรคหรือการกำเริบของโรค
เหตุผลที่สามารถใช้ ctDNA เพียงบางครั้งในการวินิจฉัยโรคมะเร็งเนื่องจากปริมาณ ctDNA นั้นมาจากเนื้องอก ไม่ใช่เนื้องอกทั้งหมดที่“ หลั่ง” DNA ในปริมาณเท่ากัน โดยทั่วไปแล้วเนื้องอกที่ลุกลามอย่างกว้างขวางจะทำให้ DNA ไหลเวียนไปสู่การไหลเวียนของโลหิตมากกว่าเนื้องอกในท้องถิ่น นอกจากนี้เนื้องอกชนิดต่าง ๆ ยังส่งผลให้ปริมาณดีเอ็นเอต่าง ๆ ไหลเวียน สัดส่วนของ DNA หมุนเวียนที่เกิดจากเนื้องอกนั้นมีความหลากหลายในการศึกษาและประเภทของมะเร็งตั้งแต่ 0.01% ถึง 93% เป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องทราบว่าโดยทั่วไปแล้ว ctDNA เพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ได้มาจากเนื้องอกส่วนที่เหลือของมันมาจากเนื้อเยื่อปกติ
DNA หมุนเวียนสามารถใช้เป็นเครื่องบ่งชี้โรคได้ DNA หมุนเวียนสามารถใช้ติดตามการเปลี่ยนแปลงของมะเร็งเมื่อเวลาผ่านไป ตัวอย่างเช่นการศึกษาหนึ่งพบว่าอัตราการรอดชีวิตสองปีในผู้ป่วยมะเร็งลำไส้ใหญ่ (เช่นจำนวนผู้ป่วยยังคงมีชีวิตอยู่อย่างน้อยสองปีหลังจากการวินิจฉัยโรคมะเร็งลำไส้ใหญ่) และ KRAS การกลายพันธุ์ฮอตสปอตเป็น 100 เปอร์เซ็นต์ในผู้ที่ไม่มีหลักฐานของ DNA หมุนเวียนที่สอดคล้องกัน ยิ่งไปกว่านั้นเป็นไปได้ว่าในอนาคตอันใกล้นี้ดีเอ็นเอที่ใช้หมุนเวียนสามารถใช้ในการตรวจสอบรอยโรคก่อนมะเร็งได้
DNA หมุนเวียนสามารถใช้ในการติดตามการตอบสนองต่อการบำบัด เนื่องจาก DNA ที่ไหลเวียนนั้นให้ภาพรวมที่ดีกว่าของการแต่งหน้าทางพันธุกรรมของเนื้องอก DNA นี้น่าจะมี DNA วินิจฉัยซึ่งสามารถนำมาใช้แทน DNA วินิจฉัยที่ได้มาจากเนื้องอกของตัวเอง
ทีนี้มาดูตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจงของการตรวจชิ้นเนื้อของเหลว
Guardant360
Guardant Health พัฒนาการทดสอบที่ใช้การหาลำดับยุคต่อไปในการตรวจดีเอ็นเอเพื่อการกลายพันธุ์และการจัดเรียงโครโมโซมใหม่สำหรับยีนที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง 73 ชนิด Guardant Health ตีพิมพ์รายงานการศึกษาการใช้ประโยชน์ของการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวในมะเร็ง การศึกษาใช้ตัวอย่างเลือดจากผู้ป่วย 15,000 รายที่รวมเนื้องอก 50 ชนิด
ส่วนใหญ่ผลจากการทดสอบการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของยีนที่ตรวจพบในการตรวจชิ้นเนื้อเนื้องอก
ตามที่ NIH:
Guardant360 ระบุการกลายพันธุ์ที่สำคัญเช่นเดียวกันในยีนที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งที่สำคัญเช่น EGFR, BRAF, KRAS และ PIK3CA ที่ความถี่ใกล้เคียงกับสิ่งที่เคยระบุในตัวอย่างการตรวจชิ้นเนื้อเนื้องอกมีความสัมพันธ์ทางสถิติกับ 94% ถึง 99%"
นอกจากนี้ตามรายงานของ NIH นักวิจัยได้รายงานดังต่อไปนี้:
"ในองค์ประกอบที่สองของการศึกษานักวิจัยประเมินผู้ป่วยเกือบ 400 รายซึ่งส่วนใหญ่เป็นมะเร็งปอดหรือลำไส้ใหญ่ซึ่งมีทั้ง ctDNA ในเลือดและผลดีเอ็นเอของเนื้อเยื่อเนื้องอกพร้อมใช้งานและเปรียบเทียบรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงจีโนมความแม่นยำโดยรวมของของเหลว การตรวจชิ้นเนื้อเมื่อเปรียบเทียบกับผลลัพธ์จากการวิเคราะห์การตรวจชิ้นเนื้อเนื้องอกคือ 87% ความแม่นยำเพิ่มขึ้นถึง 98% เมื่อเก็บตัวอย่างเลือดและเนื้องอกภายใน 6 เดือนจากกัน
Guardant360 นั้นแม่นยำแม้ว่าระดับของ DNA ที่หมุนเวียนในเลือดจะต่ำ บ่อยครั้งการหมุนเวียนของ DNA เนื้องอกนั้นคิดเป็น 0.4% ของ DNA ในเลือดเท่านั้น
โดยรวมแล้วการใช้การตรวจชิ้นเนื้อของเหลวนักวิจัย Guardant สามารถระบุตัวบ่งชี้มะเร็งที่สามารถควบคุมการรักษาโดยแพทย์ในผู้ป่วย 67% ผู้ป่วยเหล่านี้มีสิทธิ์ได้รับการรักษาที่ได้รับการรับรองจาก FDA เช่นเดียวกับการรักษาเชิงสืบสวน
ctDNA และมะเร็งปอด
ในปี 2559 FDA ได้อนุมัติการทดสอบการกลายพันธุ์ EGFR ของ cobas เพื่อใช้ในการตรวจจับ EGFR การกลายพันธุ์ใน DNA หมุนเวียนของผู้ป่วยมะเร็งปอด การทดสอบนี้เป็นการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวที่ได้รับอนุมัติจากองค์การอาหารและยาเป็นครั้งแรกและระบุผู้ป่วยที่อาจเป็นผู้สมัครเพื่อรับการรักษาด้วยการรักษาแบบกำหนดเป้าหมายโดยใช้ erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif) และ gefitinib (Iressa) การรักษาบรรทัดที่สอง การรักษาแบบกำหนดเป้าหมายเหล่านี้จะโจมตีเซลล์มะเร็งด้วยวิธีเฉพาะ EGFR การกลายพันธุ์
ที่สำคัญเนื่องจากมีผลลบเท็จจำนวนมากองค์การอาหารและยาขอแนะนำว่าตัวอย่างเนื้อเยื่อเนื้อเยื่อถูกนำมาจากผู้ป่วยที่มีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวเชิงลบ
ctDNA และมะเร็งตับ
จำนวนผู้เสียชีวิตด้วยโรคมะเร็งตับเพิ่มขึ้นในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา ปัจจุบันมะเร็งตับเป็นสาเหตุการตายอันดับสองของโลก ไม่มี biomarkers ที่ดีในการตรวจสอบและวิเคราะห์ตับหรือ hepatocellular (HCC), มะเร็ง DNA หมุนเวียนอาจเป็นไบโอมาร์คเกอร์ที่ดีสำหรับมะเร็งตับ
พิจารณาคำพูดต่อไปนี้จาก Lagbaa และผู้ร่วมเขียนเกี่ยวกับศักยภาพของการใช้ DNA หมุนเวียนเพื่อวินิจฉัยโรคมะเร็งตับ:
"Hypermethylation ของ RASSF1A, p15, และ p16 ได้รับการแนะนำว่าเป็นเครื่องมือในการวินิจฉัยก่อนหน้านี้ในการศึกษาย้อนหลังรวมถึงผู้ป่วย 50 HCC ลายเซ็นของยีนผิดปกติสี่ methylated (APC, GSTP1, RASSF1A และ SFRP1) methylation ของ RASSF1A ถูกรายงานว่าเป็นผู้พยากรณ์โรคไบโอมาร์คเกอร์การศึกษาต่อมาวิเคราะห์ ctDNA ในผู้ป่วย HCC โดยใช้เทคโนโลยีการหาลำดับลึก …. อย่างยอดเยี่ยมตรวจพบหมายเลขสำเนาดีเอ็นเอผิดปกติในผู้ให้บริการ HBV สองรายที่ไม่เคยมีประวัติ HCC มาก่อน ผู้พัฒนา HCC ในระหว่างการติดตามการค้นพบนี้เปิดประตูเพื่อประเมินความแปรปรวนของจำนวนสำเนาใน ctDNA เป็นเครื่องมือคัดกรองสำหรับการตรวจหา HCC ในระยะแรก"
คำพูดจาก DipHealth
การตรวจชิ้นเนื้อเยื่อเหลวเป็นวิธีการใหม่ที่น่าตื่นเต้นในการวินิจฉัยจีโนม ในปัจจุบันมีการตรวจชิ้นเนื้อของเหลวบางชนิดซึ่งมีการทำโปรไฟล์ระดับโมเลกุลเพื่อให้แพทย์สามารถรวบรวมข้อมูลทางพันธุกรรมที่ได้จากการตรวจชิ้นเนื้อเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ยังมีการตรวจชิ้นเนื้อเยื่อของเหลวบางอย่างที่สามารถใช้แทนการตรวจชิ้นเนื้อเนื้อเยื่อ - เมื่อการตรวจชิ้นเนื้อเยื่อไม่พร้อมใช้งาน
โปรดทราบว่าการทดลองตรวจชิ้นเนื้อของเหลวจำนวนมากกำลังดำเนินอยู่และจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อคัดแยกยูทิลิตี้การรักษาของการแทรกแซงนี้