NGS (секвенирование нового поколения) тестирование на рак

Резюме

Секвенирование следующего поколения — это технология, используемая для определения последовательности генетического материала (ДНК или РНК) для понимания генетических вариаций, связанных с такими заболеваниями, как рак. Секвенирование следующего поколения находит свое применение при обнаружении раковых мутаций, генетическом тестировании наследственного рака, персонализированном лечении рака, обнаружении циркулирующей раковой ДНК. Секвенирование нового поколения можно использовать для одновременного тестирования нескольких маркеров, специфичных для рака, что позволяет сэкономить деньги, время и образцы пациентов.

Что такое секвенирование следующего поколения?

Секвенирование нового поколения (NGS) — это технология, используемая для определения последовательности генетического материала (ДНК или РНК) для понимания генетических вариаций, связанных с различными заболеваниями и биологическими явлениями. До появления NGS для определения последовательности ДНК использовался метод секвенирования Сэнгера. Однако из-за ограничений производительности секвенирования по Сэнгеру и относительно высокой стоимости секвенировать большой образец ДНК/РНК было сложно. Технология NGS была разработана для преодоления недостатков секвенирования по Сэнгеру. Технологии NGS позволяют параллельно секвенировать тысячи молекул ДНК одновременно с высокой производительностью и скоростью.^{? 1?}.

Онкологи часто ищут конкретные мутации во время биопсии рака, поскольку они могут помочь определить важные цели для таргетной терапии и конкретных вариантов лечения среди онкологических больных. Для разных типов рака наблюдаются различные типы ракоспецифичных мутаций. Различные типы рака также различаются по количеству потенциальных мутаций-мишеней. Раньше для обнаружения нескольких таких целевых мутаций при раке приходилось проводить множество тестов, что отнимало много времени и средств. Дальнейшие исследования в области персонализированной медицины и лечения рака привели к выявлению потенциально важных целевых мутаций для различных типов рака. В этом сценарии NGS — это технология, которая позволяет врачам одновременно тестировать множество генов, специфичных для рака. NGS-тест можно проводить с использованием различных типов образцов, включая образцы опухолей и крови онкологических больных. NGS-тест также можно провести с использованием очень небольшого количества ДНК, выделенной из циркулирующих раковых клеток в образце крови пациента.^{? 2?}.

Различные платформы NGS

В настоящее время коммерчески доступны различные платформы NGS: Illumina Miseq и Hiseq, Roche 454 GS, Ion torrent и Life Technologies SOLiD.^{? 3?}. Некоторые платформы NGS, такие как Ion torrent и Illumina Miseq, более удобны для клинического использования из-за более короткого времени работы и повышенной гибкости пропускной способности.

Виды генетического тестирования NGS

Полногеномное секвенирование

Полногеномное секвенирование включает в себя секвенирование всего генома пациента и его обратное сопоставление с базой данных генома человека для обнаружения мутаций. Основное преимущество полногеномного секвенирования заключается в секвенировании всего генома, включая как кодирующие (области, которые транслируются в белки), так и некодирующие области (области, которые не транслируются в белок, но имеют регуляторные функции) последовательности ДНК. Поэтому полногеномное секвенирование в основном используется для выявления редких и новых мутаций.^{? 3?}.

Секвенирование всего экзома

При полноэкзомном секвенировании экзоны (области, которые транслируются в мРНК) всех известных генов секвенируются одновременно. Существенным преимуществом секвенирования экзома перед полногеномным секвенированием является то, что оно экономически эффективно и занимает меньше времени. Секвенирование всего экзома часто используется для идентификации генов, связанных с раком.^{? 4?}.

Секвенирование транскриптома

Секвенирование транскриптома, также называемое РНК-секвенированием, включает секвенирование фрагментов кДНК (комплементарной ДНК), генерируемых путем обратной транскрипции РНК. Клиницисты могут определить профиль экспрессии РНК и профиль сплайсинга на основе результатов секвенирования транскриптома.

Эпигенетический анализ

Эпигенетический анализ — это новое применение NGS, используемое для характеристики эпигенетики рака. Было обнаружено, что потенциальное диагностическое и прогностическое применение профилей метилирования ДНК и связывания белок-ДНК позволяет понять развитие различных типов рака.^{? 5?}.

Преимущества и недостатки НГС тестXNUMX

Генетическое тестирование на основе NGS имеет множество преимуществ и недостатков по сравнению с традиционным подходом к генетическому тестированию отдельных маркеров.

Преимущества теста NGS

• NGS можно использовать для одновременного тестирования многих генов, что позволяет сэкономить деньги, время и образцы пациентов.
• NGS может помочь обнаружить мутации, которые конкретно необходимы, и помочь идентифицировать новые маркеры, которые могут предоставить дополнительные варианты лечения.
• Генетическое тестирование Использование NGS предлагает исследователям и врачам широкий набор маркеров, которые могут помочь выявить новые модели ответов пациентов.

Недостатки теста NGS

NGS не подходит для изучения одного маркера, поскольку требует больше времени по сравнению с методами, разработанными для анализа отдельных маркеров.

NGS значительно дороже при изучении одного или нескольких маркеров по сравнению с методами, разработанными для исследования отдельных маркеров.

Результаты NGS обычно трудно интерпретировать. Следовательно, неправильная интерпретация результата NGS может привести к принятию неправильных решений о лечении, которые могут нанести вред пациенту.^{? 2?}.

Кому следует пройти тестирование NGS?

Прежде чем приступить к любому тесту, необходимо тщательно оценить важность этого теста в схеме лечения. Если тест не играет существенной роли в исходе лечения, его проведение не рекомендуется, особенно если соответствующий тест требует много времени, инвазивн и стоит дорого. Генетическое тестирование NGS более подходит для определенных типов рака, при которых обычно наблюдаются несколько молекулярных маркеров. Для типов рака NGS может помочь выявить мутации, связанные с новым вариантом лечения пациента; однако вероятность этого обычно очень мала^{? 2?}.

Применение NGS в клинической онкологии

Идентификация новых раковых мутаций

Технологии NGS способствовали точному и эффективному обнаружению редких и новых соматических мутаций. Использование теста NGS в исследованиях рака успешно помогло выявить новые мутации при различных типах рака, включая почечно-клеточный рак, рак мочевого пузыря, мелкоклеточный рак легких, острый миелогенный лейкоз, рак предстательной железы и хронический лимфоцитарный лейкоз. Полногеномное и полноэкзомное секвенирование помогло выявить различные новые и редкие генетические мутации и связанные с ними потенциальные терапевтические мишени для типов рака.^{? 6?}.

NGS в генетическом тестировании синдрома наследственного рака

Почти 5%10% всех типов рака являются наследственными. В США и Европе уже более десяти лет генетическое тестирование регулярно используется для больных наследственным раком.^{? 7?}. Развитие NGS открыло множество возможностей для генетического тестирования. NGS предлагает многообещающее решение для обнаружения редких генетических аберраций. NGS значительно повышает уровень обнаружения вариаций благодаря способности проверять несколько генов одновременно. Сообщалось, что у многих пациентов с наследственным раком генетические аномалии были отрицательными, но с помощью NGS было легче идентифицировать причинные мутации. Использование NGS при наследственных раковых синдромах вскоре может найти применение в клинической практике. Данные, полученные с помощью полногеномного или полноэксомного секвенирования различных злокачественных опухолей, использовались в различных клинических исследованиях персонализированной терапии рака.^{? 6?}.

Тест NGS для персонализированного лечения рака

Помимо выявления соматических и новых генетических мутаций, NGS также может улучшить персонализированную медицину для лечения рака. Многие исследования использовали NGS для разработки персонализированного лечения рака. Например, тест NGS на рак использовался для лечения рака поджелудочной железы. Его также использовали при немелкоклеточном раке легких для обнаружения рецептора эпидермального фактора роста.ЭГФР), что, как было установлено, имеет значительные клинические и патогенетические последствия для пациентов с немелкоклеточным раком легких. Кроме того, NGS также использовался для обнаружения ПМЛ-РАРА слитый ген у пациентов с острым промиелоцитарным лейкозом, что помогло изменить схему лечения онкологических больных. Исследования продемонстрировали практическое клиническое применение NGS в лечении рака.^{? 6?}.

Обнаружение циркулирующей раковой ДНК

Тест NGS уже давно используется для обнаружения соматических мутаций и генетических вариаций в циркулирующей ДНК крови больных раком для эффективного лечения и диагностики рака. Гены-супрессоры опухолей, такие как TP53 сильно мутируют у больных раком, и редкие мутации в этом гене очень трудно обнаружить и идентифицировать. NGS служит экономически эффективным методом обнаружения таких мутаций в организме. TP53 ген^{? 6?}.

Когда тест NGS следует рассматривать с клинической точки зрения?

Многие исследователи поддерживают консервативный подход к генетическому тестированию рака. Они предложили использовать тестирование NGS только в клинических испытаниях или контролируемых исследовательских средах. Напротив, многие другие предложили рутинное использование NGS для генетического тестирования пациентов с метастатическим раком. Ниже приведены области, в которых можно использовать NGS в клинических условиях.

Мультитестирование

Для некоторых типов рака, таких как запущенный немелкоклеточный рак легкого, первая линия лечения рака зависит от генетического статуса нескольких молекулярных маркеров. NGS может использоваться в таком контексте для обнаружения и идентификации множественных генетических изменений и для получения информации о персонализированной терапии рака для пациентов. Большое значение в данном случае имеет тот факт, что большинство доступных образцов для лечения распространенного рака легкого имеют низкое содержание опухолевых клеток (пациентам обычно диагностируют небольшие биопсии). NGS также может найти свое применение при других типах опухолей, для которых необходим множественный скрининг, таких как меланома.БРАФ, KIT) или колоректальный рак (RAS, BRAF).

Редкие молекулярные изменения

Еще одна причина в поддержку использования генетического тестирования NGS при раке легких заключается в том, что редкие молекулярные изменения, возникающие при других видах рака, также могут присутствовать в небольшой части НМРЛ, например, при тех, которые подходят для независимого от опухоли или трансверсального лечения с помощью ИТК NTRK, трансверсальных или микросателлитных. нестабильности, NGS облегчает тестирование этих дополнительных и редких биомаркеров. Поэтому интеграция геномных маркеров становится все более важной для лечения онкологических больных. NGS также может быть очень полезен для выявления генетических реакций на противораковые препараты или персонализированную терапию.

Редкие виды рака

Редкие типы рака часто наблюдаются у небольшого числа пациентов, и зачастую стандартное лечение второй линии не назначается. Из-за своей редкости эти злокачественные новообразования часто не изучаются в традиционных клинических исследованиях фазы 3 для определения ценности новых методов лечения. Некоторыми примерами являются саркомы, рак желчных путей, мезотелиома и рак неустановленного первичного происхождения. При редких злокачественных новообразованиях большинство мутаций, обнаруженных с помощью NGS, не приносят клинической пользы пациентам. Однако клинические исследования, основанные на данных NGS, могут предоставить альтернативу исследуемым препаратам для пациентов с ограниченными возможностями лечения.

Сети клинических исследований

Использование NGS и точной медицины может помочь пациентам получить персонализированное лечение рака. Конечно, это требует новых дизайнов клинических исследований и организованных сетей клинических исследований. В настоящее время наблюдается беспрецедентный прогресс в разработке клинических исследований рака на ранних стадиях в форме адаптивных исследований с использованием дизайнов клинических испытаний на основе NGS для оптимизации биомаркеров и процессов совместной разработки лекарств.

Клиническое тестирование, ориентированное на оценку

Поскольку тестирование NGS часто не является показательным, клиническое заключение должно предшествовать молекулярному тестированию у онкологических больных. В целом, тестирование NGS не следует рекомендовать пациентам, если только результаты геномного тестирования не окажут важного влияния на клиническое ведение онкологических больных. Например, панели соматических генов обычно не требуются у пациентов на ранней стадии, получающих окончательное лечение. У них не будет эффективных изменений, опосредованных NGS, за пределами того, что можно определить с помощью стандартных оценок (ER, PR, HER2 для рака молочной железы). Пациенты с быстро растущим раком, плохим функциональным статусом или пациенты с ожидаемой продолжительностью жизни менее трех месяцев не должны подвергаться молекулярному профилированию. Этих пациентов чаще всего направляют на паллиативную помощь.^{? 3?}.

Будущее тестирования NGS при раке

НГС неразрывно связана с внедрением прецизионной медицины в онкологии. В своем нынешнем состоянии это вряд ли препятствует традиционному прогнозу, но дает полную картину патогенеза рака. Секвенирование РНК с использованием NGS может предоставить информацию об относительной экспрессии мутировавших генов. Кроме того, иммунотерапия приобретает все большее значение в терапии рака, особенно меланомы.^{? 8?}. Секвенирование NGS может иметь большое значение для прогнозирования ответа на иммунотерапию. Секвенирование экзома можно сочетать с масс-спектрометрией, чтобы определить, какие неоантигены эффективно презентируются главным комплексом гистосовместимости (MHC).^{? 9?}.

Рекомендации