Odkrivanje obtočnih tumorskih celic in DNA brez celice
* 1. junija 2016 je FDA odobrila preskus tekočih biopsij za odkrivanje mutacij EGFR pri ljudeh z nedrobnoceličnim pljučnim rakom. To je prvi "krvni test", odobren za oceno in zdravljenje pljučnega raka.
Kaj je tekoča biopsija? Vaš onkolog je morda omenil to novo metodo ocenjevanja pljučnega raka ali ste morda slišali za to tehniko, medtem ko raziskovali vaš rak na spletu.
Kakšen postopek je to, kdaj se lahko to naredi, kakšne so prednosti in slabosti, in kje nas vodijo s tem vidikom natančne medicine za pljučni rak?
Kaj je tekoča biopsija?
Morda poznate običajne biopsije pljučnega raka. Za diagnosticiranje pljučnega raka se na nek način pridobi vzorec tumorja. Potem, ko se zdravljenje nadaljuje, je morda treba narediti nadaljnje biopsije, da bi ugotovili, ali se je "razvil" tumor, kar pomeni, da je razvil nove mutacije, zaradi katerih je odporen na trenutno zdravljenje.
Ali ne bi bilo lepo, če bi lahko te tradicionalne biopsije (vsaj nekako) nadomestili s preprostim testom krvi? Za pljučni rak, vsaj za spremljanje nekaterih ljudi s posebnim molekularnim profilom, ta želja postaja resničnost.
Obstaja veliko, kar ne vemo, kdaj je na voljo potencial tekočih biopsij za spremljanje diagnoze in zdravljenja pljučnega raka, vendar bomo delili nekaj, kar vemo danes.
Trenutno v Združenih državah se vse tekoče biopsije štejejo za preučevalne za diagnozo in obvladovanje pljučnega raka in se jih ne sme uporabljati samo za usmerjanje diagnoze ali spremljanja zdravljenja te vrste raka.
Vrste tekočih biopsij
Kako bi lahko kri pomagal spremljati raka?
Kako celice pridejo tja? Pomembno je, da začnemo govoriti o tem, kaj zdravniki v tekočem biopsijskem vzorcu (krvi) iščejo od nekoga z rakom. Vemo, da tumorske celice in pogosteje deli tumorskih celic pogosto odstopajo od tumorja in vstopajo v krvni obtok. To ne pomeni, da je tumor metastatičen, delci rakavih celic pa se lahko pojavijo tudi v zgodnjih fazah raka. Na področju raziskav so znanstveniki iskali eno od naslednjega:
- Circulating tumor cells (CTCs) - To se nanaša na tumorske celice, ki jih lahko najdemo v krvnem obtoku nekaterih ljudi z rakom. Do sedaj so CTC pomembnejši pri raku, razen pri nedrobnoceličnem raku pljuč, in se uporabljajo predvsem za določanje prognoze teh vrst raka. Obstajajo nekateri dokazi, da lahko CTC pomagajo pri majhnih celičnih pljučnih rakih , v eni študiji pa je imelo 85% bolnikov z majhnim celičnim pljučnim rakom CTC. Ocenjevanje teh CTC-jev pri pacientih majhnih celic pljučnega raka kaže na napoved celotnega preživetja.
- Brez celic (cirkulirajoče) tumorske DNA (ctDNA) - Za razliko od celotnih tumorskih celic, ki jih pogosteje najdemo v krvi, lahko ti vzorci odkrijejo fragmente tumorskih celic, ki so se odtrgale iz tumorja in se prelivale v krvni obtok. To se lahko pojavi iz primarnega tumorja ali metastatskih tumorjev. Ta ctDNA je bila ugotovljena v eni študiji, ki je bila prisotna pri 82% bolnikov z rakom z ne-možganskimi solidnimi tumorji. Ugotovljeno je bilo v tumorjih vseh stopenj, vendar je bilo bolj verjetno, da bi se našli pri višjih stopnjah raka.
- Tumorna RNA v trombocitih - verjetno ste slišali manj o tumorski RNA v trombocitih kot CTC in ctDNA, toda to je še eno razburljivo področje pod naslovom tekočih biopsij. Trombociti so znani po njihovi sposobnosti prevzema RNA od tumorjev in lahko igrajo vlogo pri širjenju raka.
Do sedaj je bila odobritev FDA odobrena le za uporabo CTC-jev kot ukrepa za oceno prognoze (in zdaj ctDNA za odkrivanje mutacij EGFR), vendar bo uporaba ctDNA in tumorske RNK v trombocitih verjetno zagotovila več pomoči pri nadzoru raka, naprej.
Tekoča biopsija v primerjavi s konvencionalno biopsijo tkiva - zakaj vznemirjenje in kaj bi lahko izgledalo?
Morda se sprašujete, zakaj je v zraku toliko navdušenja nad možnostjo sledenja nekaterih vrst raka s tekočimi biopsijami.
Spodaj bomo navajali nekatere možne prednosti in slabosti, vendar najprej primerjamo primer raka pljučnega raka, ki ga lahko spremljamo in zdravimo z uporabo teh biopsij in brez njih.
Kako se lahko spremeni razvoj pljučnega raka pri diagnozi?
Predstavljajte si, da ste na novo diagnosticirani z nedrobnoceličnim pljučnim rakom. Običajno se diagnoza opravi z uporabo običajnih biopsij pljučnega raka s tkivom, ki ga jemlje bodisi:
- Biopsija igle
- Endobronhialni ultrazvok in biopsija (igla, vstavljena v tumor skozi bronhialno cev med bronhoskopijo)
- Odprta pljučna biopsija (bodisi torakoskopija, v kateri se osvetljeni instrument vstavi skozi majhne luknje v prsnem košu ali torakotomijo, ki vključuje razrez skozi prsni zid za dostop do pljuč)
Te tekoče tehnike biopsije pomenijo tveganje za okužbo, krvavitev, kolaps pljuč (pnevotoraks) in seveda bolečino.
Po pridobitvi tkiva se patologu pošlje pod mikroskopom in tudi za posebne preiskave, ki iščejo določene genetske nenormalnosti v tumorskih celicah. Ta gen (ali molekularna) profilacija pogosto traja nekaj tednov (pogosto od pet do šest), preden so na voljo rezultati. Če odkrijete genetsko nenormalnost (kot je mutacija EGFR), se lahko zdravljenje začne s ciljnim zdravilom, kot je zaviralec tirozin kinaze Tarceva (erlotinib.)
S tekočo tehniko biopsije namesto da bi naredili invazivno biopsijo, kot je biopsija z iglami, da bi pridobili tkivo za gensko profiliranje (natančno testiranje mutacije gena za obe mutaciji, ki se lahko test preskusi), bi lahko naredili enostavno odvzem krvi - veliko manj invazivni test. In namesto čakalnih tednov za rezultate bi lahko hitra genotipizacija v plazmi prinesla rezultate približno tri dni. Torej v času diagnoze bi bolniki z mutacijo EGFR lahko odkrili mutacijo ne le z veliko manj invazivnim testom, ampak bi se lahko začeli na terapiji, da bi rešili to mutacijo v samo nekaj dneh. (Še vedno nismo tam s tehnologijo za "iskanje" drugih genetskih nenormalnosti, kot so preureditve ALK in preureditve ROS1 .)
Kako lahko spremljamo pljučni rak?
Še bolj vznemirljivo je morda potencial za uporabo tekočih biopsij za spremljanje ljudi, ki se že zdravijo z zdravili, ki ciljajo na mutacijo EGFR.
Takrat, ko se nekdo začne z inhibitorjem EGFR, kot je Tarceva, se potek njihove bolezni spremlja s periodičnim CT-skeniranjem, da bi opazovali rast tumorja. Vemo, da bo skoraj vsak tumor razvijal odpornost na ta zdravila v določenem časovnem obdobju, vendar se to obdobje zelo razlikuje med različnimi ljudmi. Kako lahko veš, kdaj je prišel ta čas? Tradicionalno se ugotavljamo, da se pri tumorju razvije odpornost, ko skeniranje (kot CT skeniranje ali PET skeniranje) kaže, da se je tumor začel ponovno rasti. Večino časa (razen če simptomi kažejo, da se rak poslabša) se bolniki naučijo, da so njihova zdravila prenehala delovati, ko prejmejo rezultate skeniranja, ki kaže na ponovno rast tumorja.
Takrat se zdravilo ustavi, ljudje se spet srečujejo z novo biopsijo, da ocenijo tumor, da bi poiskali spremembe, zaradi katerih je bil odporen. Kot je bilo že omenjeno, konvencionalne biopsije pljuč nosijo tveganja bolj invazivnega postopka in znova potrebujejo tedne brez zdravljenja, da poznajo rezultate in razumejo, kam naj gredo naprej.
Nasprotno, s tekočo biopsijo, ki se redno izvaja, bi zdravniki lahko veliko prej povedali, če bi tumor postal odporen proti zdravilu. V študijah je bilo ugotovljeno, da se te spremembe pojavijo v ctDNA, preden se pojavijo spremembe v zvezi z odpornostjo pri CT skeni. Med tem časovnim obdobjem - med tem, ko krvni test pokaže odpornost in se nahaja pri CT skeniranju - ljudje bi uporabljali zdravilo, ki ni več učinkovito in se spopadati s stranskimi učinki zdravila, ki ni potrebno. To pomeni tudi daljši čas, preden se lahko preklopi na učinkovito zdravljenje.
Z rezultati tekočih biopsij, ki kažejo odpornost, je mogoče oceniti vzorec tumorja (iz biopsije v tekočini) in nato spremeniti pacienta na naslednjo generacijo zdravil, ki ciljajo na to gensko mutacijo ali morda drugo vrsto terapije, kot so kemoterapija ali imunoterapija .
Tumorjeva heterogenost in tekoče biopsije
Druga potencialna prednost, ki bi jo lahko imela tekoča biopsija nad običajno biopsijo pljučnega raka, je tumorska heterogenost. Vemo, da so pljučni raki heterogeni, kar pomeni, da so različni deli tumorja (in še posebej različni tumorji, kot sta primarni tumor in metastaz) v svojih molekularnih značilnosth nekoliko drugačen. Na primer, mutacija, prisotna v rakavih celicah v enem delu tumorja, morda ni prisotna v celicah v drugem delu tumorja. Da bi to razumeli, je koristno ugotoviti, da se rak stalno spreminja, razvija nove značilnosti in mutacije.
Konvencionalna biopsija je omejena, saj vzorca samo eno specifično področje tkiva. Nasprotno pa bi lahko tekoča biopsija bolj odražala značilnosti tumorja kot celote. To je bilo že ugotovljeno v študijah, v katerih se lahko s pomočjo biopsije v tekočini odkrijejo možne mutacije voznika, ki bi se sicer izognili biopsiji tkiva.
Prednosti tekoče biopsije nad konvencionalno biopsijo
Da bi resnično razumeli navdušenje, pa tudi možne omejitve vzorčenja biopsije v tekočem stanju, lahko pomagajo navesti nekatere možne prednosti in slabosti postopka.
- Rezultati tekoče biopsije so bližje "v realnem času". Z drugimi besedami, lahko med zdravljenjem omogočijo predhodno oceno učinkovitosti in odpornosti tumorja. Ko se opravi biopsija tkiva, rezultati molekularnega profiliranja (genskega profiliranja) na tumorju običajno zahtevajo nekaj tednov (pogosto pet do šest), medtem ko testiranje mutacije genov na vzorcu za biopsijo s tekočino traja le približno tri dni. To je čas, v katerem je mogoče uporabiti posebno zdravljenje ali med katerim se lahko uporabi naslednja generacija ciljne droge, če se ugotovi, da je tumor odporen.
- Postopek tekoče biopsije je hitrejši od običajne biopsije.
- Tekoče biopsije so manj invazivne.
- Nekateri tumorji so na območjih, ki jih je težko dostopati, da bi naredili običajno biopsijo tkiva.
- Nekateri tumorji in metastaze niso idealni vzorci za profiliranje genov - na primer metastaze v kosteh
- Tekoče biopsije omogočajo heterogenost tumorja. Kot je navedeno zgoraj, je večina tumorjev heterogena. Biopsija v tekočem stanju bi lahko imela možnost, da bi vzorci bolj verjetno predstavljali tumor kot celoto, v nasprotju z običajnim vzorcem biopsije, ki bi bil reprezentativen samo za celice v tem določenem delu tumorja.
- Verjetno je, da bodo tekoče metode biopsije sčasoma cenejše od običajnih biopsij.
- Tekoče biopsije imajo manjše tveganje za zaplete kot pri običajnih tehnikah biopsije, kot je tveganje okužbe, krvavitve in kolaps pljuč (pnevmotoraks). Ti zapleti ne le zmanjšujejo kakovost življenja, temveč lahko povzročijo zamude pri zdravljenju (in posledice zamud bi lahko pomenile napredovanje tumorja.)
- Tekoče biopsije so manj boleče.
- Če je treba biopsijo ponoviti zaradi nezadostnega tkiva, je lažje ponoviti odvzem krvi, kot pa ponoviti običajno biopsijo.
- Napredovanje znanosti o raku. Z opazovanjem rezultatov tekočih biopsij, opravljenih bolj pogosto sčasoma, lahko raziskovalci več naučijo, kako se tumorji sčasoma spreminjajo genetsko.
- Tekoče biopsije lahko poberejo mutacije, ki so zamujene pri vzorčenju tkiv.
- Tekoče biopsije - če odkrijejo odpornost prej - bi lahko pripomogli k rezervni nepotrebni terapiji (in morebitnim neželenim učinkom, ki se nadaljuje s tem zdravljenjem), hkrati pa povečuje čas, ko nekdo uporablja učinkovito zdravljenje.
- Tekoče biopsije bi lahko teoretično zmanjšale količino sevanja, ki je posledica trenutne potrebe po pogostih pregledih za spremljanje napredka.
Slabosti tekoče biopsije
V tem času se veliko o tem lahko naučimo o biopsijah v tekočinah. Trenutno so tudi omejene na odkrivanje genskih mutacij, kot so tiste v EGFR (čeprav se govori, da se bodo kmalu lahko uporabili za odkrivanje translokacij in drugih sprememb.) V večini vrste pljučnega raka, kroženje rakavih celic ali rakavih DNK se pojavlja le v razmeroma majhnem deležu pljučnih rakov in je odvisno od vrste in stopnje raka. Negativen rezultat tekoče biopsije ne pomeni, da rak v telesu ni prisoten.
Trenutni status tekočih biopsij za raka pljuč
Tekoče biopsije se uporabljajo predvsem za raziskave v Združenih državah Amerike, čeprav jih nekateri onkologi uporabljajo za odkrivanje ali spremljanje bolnikov z mutacijami EGFR. Torej je bil 1. junija 2016 odobren preskus tekočega biopsije - prvi test te vrste za rak pljuč - za vrednotenje mutacij EGFR pri bolnikih z nedrobnoceličnim pljučnim rakom.
Vsaj en glavni center raka sedaj ponuja test skupaj s hitrim genotipiziranjem plazme pri vseh bolnikih z nedrobnoceličnim pljučnim rakom bodisi v času diagnoze bodisi po ponovitvi / ponovnem pojavu pljučnega raka .
V Evropi se trenutno uporabljajo za ljudi z nedrobnoceličnim pljučnim rakom, da bi ocenili mutacije EGFR in so potrebni za ugotavljanje, ali so ljudje kandidati za zdravljenje z inhibitorjem tirozin kinaze.
Kaj nas zadržuje nazaj?
To je lahko zmedeno pri učenju o tekočih biopsijah, zakaj ta tehnika še ni storjena široko. Tega še ne vemo, kako dobro bo tekoča biopsija izpolnjevala dve zahtevi: natančnost in zanesljivost. Treba je ugotoviti, da lahko tekoče biopsije zagotovijo enake informacije (ali bolje) kot biopsije tkiva in dosledno zagotavljajo te informacije.
Prihodnost
Težko je natančno vedeti, kaj je potencial tekočih biopsij na tej stopnji raziskave, saj so tako novi. Sčasoma se upa, da bo tehnika pripomogla ne samo pri ocenjevanju napovedi in spremljanja odpornosti, ampak tudi kot orodje za odkrivanje raka - čeprav je to še vedno pot. Tako ali drugače je razburljiv vidik raziskav raka v dobi natančne medicine.
Viri:
Bettegowda, C., Sausen, M., Leary, R. et al. Odkrivanje cirkulacijske tumorske DNA v ranih in poznih stadih humanih malignomov. Znanstvena translacijska medicina
Imamura, F., Uchida, J., Kukita, Y. et al. Spremljanje odzivov zdravljenja in klonske evolucije tumorskih celic s kroženjem tumorske DNA heterogenih mutantnih genov EGFR pri pljučnem raku. Rak pljuč . 2016. 94: 68-73.
Jiang, T., Ren, S. in C. Zhou. Vloga krožno-tumorske DNK analize pri nedrobnoceličnem raku pljuč. Rak pljuč . 2015. 90 (2): 128-34.
Karachaliou, N., Mayo-de-las-Casas, C., Molina-Vila, M. in sod. Tekoče biopsije v realnem času postanejo realnost pri zdravljenju raka. Annals of Translational Medicine . 2015. 3 (3): 36.
Mahaswaran, S., Sequist, L., Nagrath, S. et al. Odkrivanje mutacij v EGFR v krožnih pljučnih celicah. New England Journal of Medicine . 359 (4): 366-77.
Sacher, A., Paweletz, C., Dahlberg, S. in sod. Potencialna validacija genotipa hitre plazme za odkrivanje mutacij EGFR in KRAS pri naprednem raku pljuč. JAMA Onkologija . Objavljeno na spletu 7. aprila 2016.
Santarpia, M., Karachaliou, N., Gonzalez-Cao, M. in sod. Izvedljivost celic brez kroženja tumorske DNA DNK za pljučni rak. Biomarkerji v medicini . 2016. 10 (4): 417-30.