Sinh thiết lỏng để chẩn đoán ung thư

Thông thường, các khối u được kiểm tra bằng cách sử dụng sinh thiết mô. Một mẫu nhỏ được lấy từ khối u và kiểu gen, hoặc phân tích để trang điểm di truyền. Vấn đề với phương pháp này là các khối u sinh thiết có thể là thách thức. Hơn nữa, sinh thiết khối u chỉ cung cấp một ảnh chụp nhanh của khối u.

Viết trong Khám phá y học vào năm 2015, Labgaa và các đồng tác giả tuyên bố như sau về sinh thiết khối u thông thường:

"Vì những lý do rõ ràng, rất khó để theo dõi sự tiến hóa của khối u bằng sinh thiết tuần tự. Ngoài ra, sinh thiết chỉ phản chiếu một điểm duy nhất của khối u và do đó không thể biểu thị toàn bộ phổ đột biến soma ở khối u lớn. sinh thiết cho cùng một khối u, nhưng tùy chọn này có vẻ không thực tế cũng không chính xác."

Sinh thiết lỏng liên quan đến việc đo DNA tuần hoàn (ctDNA) và các sản phẩm phụ của khối u khác trong các mẫu máu thu được từ bệnh nhân ung thư. Phương pháp chẩn đoán mới nổi này hứa hẹn sẽ nhanh chóng, không xâm lấn và hiệu quả về chi phí.

Lịch sử sinh thiết lỏng

Năm 1948, Mandel và Métais, một cặp nhà nghiên cứu người Pháp lần đầu tiên xác định ctDNA trong máu của những người khỏe mạnh. Phát hiện này đã đi trước thời đại và phải đến thập kỷ sau đó, ctDNA mới được khám phá thêm.

Năm 1977, lần đầu tiên Leon và các đồng nghiệp đã xác định được lượng ctDNA tăng trong máu của bệnh nhân ung thư. Đến năm 1989, Stroun và các đồng nghiệp đã xác định các đặc điểm tân sinh (tức là ung thư) trong máu. Sau những khám phá này, một số nhóm khác đã xác định được các đột biến cụ thể trong thuốc ức chế khối u và gen gây ung thư, sự bất ổn của kính hiển vi và methyl hóa DNA, chứng minh rằng ctDNA được giải phóng vào tuần hoàn bởi các khối u.

Mặc dù chúng ta biết rằng ctDNA có nguồn gốc từ các tế bào khối u lưu thông trong máu, nguồn gốc, tốc độ giải phóng và cơ chế giải phóng DNA này không rõ ràng, với nghiên cứu cho kết quả mâu thuẫn. Một số nghiên cứu cho thấy các khối u ác tính hơn chứa nhiều tế bào ung thư chết hơn và giải phóng nhiều ctDNA hơn. Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy rằng tất cả các tế bào giải phóng ctDNA. Tuy nhiên, có vẻ như các khối u ung thư giải phóng mức độ ctDNA tăng cao vào máu, làm cho ctDNA trở thành một dấu ấn sinh học tốt của bệnh ung thư.

Do sự phân mảnh nặng và nồng độ thấp trong máu, ctDNA rất khó phân lập và phân tích. Có sự khác biệt về nồng độ ctDNA giữa mẫu huyết thanh và huyết tương.Có vẻ như huyết thanh chứ không phải huyết tương là nguồn cung cấp ctDNA tốt hơn. Trong một nghiên cứu của Umetani và các đồng nghiệp, nồng độ ctDNA được tìm thấy luôn thấp trong huyết tương so với huyết thanh do có thể mất DNA tuần hoàn trong quá trình tinh chế, vì quá trình đông máu và các protein khác đang bị loại bỏ trong quá trình chuẩn bị mẫu.

Theo Heitzer và các đồng nghiệp, đây là một số vấn đề cụ thể cần được giải quyết để khai thác tiềm năng chẩn đoán của ctDNA:

"Đầu tiên, các quy trình tiền sản cần phải được chuẩn hóa. Lựa chọn phương pháp phân lập đảm bảo trích xuất đủ số lượng DNA chất lượng cao là rất quan trọng và đã chứng minh rằng các yếu tố lấy mẫu và xử lý máu trước khi sinh có thể ảnh hưởng mạnh đến năng suất DNA. Thứ hai, một trong những vấn đề quan trọng nhất là thiếu sự hài hòa giữa các phương pháp định lượng. Các phương pháp định lượng khác nhau, … tạo ra kết quả khác nhau vì các phép đo này nhắm mục tiêu DNA DNA tổng số hoặc chỉ khuếch đại. Thứ ba, ít được biết về nguồn gốc và chi tiết cơ chế giải phóng ctDNA và trong hầu hết các nghiên cứu về các sự kiện gây nhiễu cũng có thể góp phần giải phóng ctDNA."

Phương pháp nhắm mục tiêu so với không nhắm mục tiêu

Hiện tại, có hai cách tiếp cận chính được thực hiện khi phân tích huyết tương (hoặc huyết thanh) cho ctDNA. Cách tiếp cận đầu tiên được nhắm mục tiêu và tìm kiếm những thay đổi di truyền cụ thể cho thấy khối u. Cách tiếp cận thứ hai là không nhắm mục tiêu và liên quan đến một phân tích toàn bộ bộ gen tìm kiếm ctDNA phản ánh bệnh ung thư. Ngoài ra, trình tự exome đã được sử dụng như một cách tiếp cận không nhắm mục tiêu, hiệu quả hơn về chi phí. Exome là những phần của DNA được phiên mã để tạo ra protein.

Với các phương pháp tiếp cận mục tiêu, huyết thanh được phân tích cho các đột biến gen đã biết trong một tập hợp nhỏ các đột biến trình điều khiển. Đột biến trình điều khiển đề cập đến các đột biến trong bộ gen thúc đẩy, hoặc ổ đĩa, thúc đẩy sự phát triển của các tế bào ung thư. Những đột biến này bao gồm KRAS hoặc là VÒI.

Do những tiến bộ công nghệ trong những năm gần đây, các phương pháp tiếp cận mục tiêu để phân tích bộ gen cho một lượng nhỏ ctDNA đã trở nên khả thi. Những công nghệ này bao gồm ARMS (hệ thống đột biến khuếch đại khuếch đại); PCR kỹ thuật số (dPCR); hạt, nhũ tương, khuếch đại và từ tính (BEAMing); và giải trình tự sâu (CAPP-Seq).

Mặc dù đã có những tiến bộ trong công nghệ giúp cho phương pháp tiếp cận được nhắm mục tiêu có thể, phương pháp nhắm mục tiêu chỉ nhắm vào một vài vị trí đột biến (điểm nóng) và bỏ lỡ rất nhiều đột biến của trình điều khiển như gen ức chế khối u.

Lợi ích chính của các phương pháp tiếp cận không nhắm mục tiêu đến sinh thiết lỏng là chúng có thể được sử dụng ở tất cả các bệnh nhân do thực tế là xét nghiệm không dựa vào những thay đổi di truyền tái phát. Những thay đổi di truyền tái phát don don bao gồm tất cả các bệnh ung thư và chữ ký ung thư cụ thể của aren. Tuy nhiên, phương pháp này thiếu độ nhạy phân tích và phân tích toàn diện về bộ gen khối u vẫn chưa thể thực hiện được.

Đáng chú ý, giá của giải trình tự toàn bộ bộ gen đã giảm đáng kể. Năm 2006, giá của giải trình tự toàn bộ bộ gen là khoảng 300.000 đô la (USD). Vào năm 2017, chi phí đã giảm xuống khoảng 1.000 đô la (USD) cho mỗi bộ gen, bao gồm thuốc thử và khấu hao máy móc giải trình tự.

Tiện ích lâm sàng của sinh thiết lỏng

Những nỗ lực ban đầu để sử dụng ctDNA là chẩn đoán và so sánh mức độ ở những bệnh nhân khỏe mạnh với những bệnh nhân ung thư hoặc những người mắc bệnh lành tính. Kết quả của những nỗ lực này là hỗn hợp, chỉ có một số nghiên cứu cho thấy sự khác biệt đáng kể cho thấy ung thư, tình trạng không có bệnh hoặc tái phát.

Lý do tại sao ctDNA chỉ có thể được sử dụng một số thời gian để chẩn đoán ung thư là vì số lượng ctDNA khác nhau có nguồn gốc từ các khối u. Không phải tất cả các khối u đều làm rụng DNA DNA với cùng một lượng. Nhìn chung, các khối u tiên tiến hơn, lan rộng đã đưa DNA vào lưu thông nhiều hơn so với các khối u sớm, cục bộ. Ngoài ra, các loại khối u khác nhau đã đưa lượng DNA khác nhau vào lưu thông. Tỷ lệ DNA lưu hành có nguồn gốc từ một khối u có thể thay đổi rộng rãi qua các nghiên cứu và các loại ung thư, dao động từ 0,01% đến 93%. Điều quan trọng cần lưu ý là, nói chung, chỉ có một số ít ctDNA có nguồn gốc từ khối u, phần còn lại của nó đến từ các mô bình thường.

DNA lưu hành có thể được sử dụng như một dấu hiệu tiên lượng của bệnh. DNA lưu hành có thể được sử dụng để theo dõi những thay đổi của bệnh ung thư theo thời gian. Ví dụ, một nghiên cứu cho thấy tỷ lệ sống sót sau hai năm ở bệnh nhân ung thư đại trực tràng (tức là số bệnh nhân vẫn còn sống ít nhất hai năm sau khi chẩn đoán mắc bệnh ung thư đại trực tràng) và KRAS đột biến điểm nóng là 100% ở những người không có bằng chứng về DNA lưu hành tương ứng. Hơn nữa, có thể rằng trong tương lai gần, DNA lưu hành có thể được sử dụng để theo dõi các tổn thương tiền ung thư.

DNA lưu hành cũng có thể được sử dụng để theo dõi đáp ứng với trị liệu. Bởi vì DNA lưu hành cung cấp một bức tranh tổng thể tốt hơn về cấu trúc di truyền của các khối u, DNA này có thể chứa DNA chẩn đoán, có thể được sử dụng thay vì DNA chẩn đoán thu được từ chính các khối u.

Bây giờ, chúng ta hãy xem một số ví dụ cụ thể về sinh thiết lỏng.

Bảo vệ 360

Guardant Health đã phát triển một thử nghiệm sử dụng trình tự thế hệ tiếp theo để lập hồ sơ DNA lưu hành cho các đột biến và sắp xếp lại nhiễm sắc thể cho 73 gen liên quan đến ung thư. Guardant Health đã công bố một nghiên cứu báo cáo về tiện ích của sinh thiết lỏng trong ung thư. Nghiên cứu đã sử dụng các mẫu máu từ 15.000 bệnh nhân với 50 loại khối u kết hợp.

Đối với hầu hết các phần, kết quả từ xét nghiệm sinh thiết lỏng phù hợp với sự thay đổi gen được quan sát trong sinh thiết khối u.

Theo NIH:

"Guardant360 đã xác định các đột biến quan trọng tương tự trong các gen quan trọng liên quan đến ung thư như EGFR, BRAF, KRAS và PIK3CA ở tần số rất giống với những gì trước đây đã được xác định trong các mẫu sinh thiết khối u, tương quan thống kê với 94% đến 99%."

Hơn nữa, theo NIH, các nhà nghiên cứu đã báo cáo như sau:

"Trong phần thứ hai của nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã đánh giá gần 400 bệnh nhân, hầu hết trong số họ bị ung thư phổi hoặc ung thư đại trực tràng, người có cả kết quả DNA ctDNA và mô khối u có sẵn và so sánh các mô hình thay đổi gen. sinh thiết so với kết quả từ các phân tích sinh thiết khối u là 87%. Độ chính xác tăng lên 98% khi các mẫu máu và khối u được thu thập trong vòng 6 tháng của nhau."

Guardant360 là chính xác mặc dù mức độ lưu thông DNA trong máu thấp. Thông thường, DNA khối u lưu hành chỉ chiếm 0,4% DNA trong máu.

Nhìn chung, sử dụng sinh thiết lỏng, các nhà nghiên cứu của Guardant có thể xác định các dấu hiệu khối u có thể điều trị trực tiếp bởi các bác sĩ ở 67% bệnh nhân. Những bệnh nhân này đã đủ điều kiện cho các phương pháp điều trị được FDA chấp thuận cũng như các liệu pháp điều tra.

ctDNA và ung thư phổi

Vào năm 2016, FDA đã phê chuẩn Thử nghiệm đột biến EGFR của cobas được sử dụng để phát hiện VÒI đột biến trong DNA lưu hành của bệnh nhân ung thư phổi. Thử nghiệm này là sinh thiết lỏng đầu tiên được FDA chấp thuận và xác định bệnh nhân có thể là ứng cử viên để điều trị bằng các liệu pháp nhắm mục tiêu sử dụng erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif) và gefitinib (Iressa) là điều trị đầu tay và osimeritinib (Tagrisso) điều trị tuyến hai. Những liệu pháp nhắm mục tiêu tấn công các tế bào ung thư cụ thể VÒI đột biến.

Điều quan trọng là do số lượng kết quả âm tính giả cao, FDA khuyến cáo rằng mẫu sinh thiết mô cũng được lấy từ một bệnh nhân có sinh thiết lỏng âm tính.

ctDNA và ung thư gan

Số người chết vì ung thư gan đã tăng lên trong 20 năm qua. Hiện nay, ung thư gan là nguyên nhân hàng đầu thứ hai gây tử vong do ung thư trên thế giới. Không có dấu ấn sinh học tốt để phát hiện và phân tích gan, hoặc tế bào gan (HCC), ung thư. DNA lưu hành có thể là một dấu ấn sinh học tốt cho bệnh ung thư gan.

Hãy xem xét trích dẫn sau đây của Lagbaa và đồng tác giả về tiềm năng của việc sử dụng DNA lưu hành để chẩn đoán ung thư gan:

"Hypermethylation RASSF1A, p15 và p16 đã được đề xuất là công cụ chẩn đoán sớm trong một nghiên cứu hồi cứu bao gồm 50 bệnh nhân HCC. Một chữ ký của bốn gen bị methyl hóa một cách bất thường (APC, GSTP1, RASSF1A và SFRP1) cũng đã được kiểm tra về độ chính xác trong khi chẩn đoán. Các quá trình methyl hóa RASSF1A đã được báo cáo như một dấu ấn sinh học tiên lượng. Các nghiên cứu sau đó đã phân tích ctDNA ở bệnh nhân HCC bằng cách sử dụng các công nghệ giải trình tự sâu …. Đáng chú ý, số lượng bản sao DNA sai lầm đã được phát hiện trong hai người mang HBV mà không có tiền sử HCC trước đó. người đã phát triển HCC trong quá trình theo dõi. Phát hiện này đã mở ra cơ hội đánh giá sự thay đổi số lượng bản sao trong ctDNA như một công cụ sàng lọc để phát hiện sớm HCC."

Một từ từ DipHealth

Sinh thiết lỏng là một cách tiếp cận mới thú vị để chẩn đoán gen. Hiện nay, một số sinh thiết lỏng, cung cấp hồ sơ phân tử toàn diện, có sẵn cho các bác sĩ để bổ sung thông tin di truyền thu được từ sinh thiết mô. Ngoài ra còn có một số sinh thiết lỏng có thể được sử dụng thay cho sinh thiết mô khi sinh thiết mô không có sẵn.

Điều quan trọng là phải nhớ rằng nhiều thử nghiệm sinh thiết lỏng hiện đang diễn ra và cần phải nghiên cứu thêm để xác định công dụng điều trị của can thiệp này.