Kiertävä kasvain-DNA (ctDNA) ennustetyökaluna potilailla, joilla on pitkälle edennyt keuhkojen adenokarsinooma

Vaikka EGFR- ja ALK-TKI:t voivat saavuttaa jopa 70 %:n vasteprosentin, kaikki TKI:illä hoidetut potilaat kehittävät poikkeuksetta resistenssin hoidolle. Mediaani etenemisvapaa elinaika on 10-16 kuukautta. Yleisin hankitun resistenssin mekanismi TKI:tä vastaan ​​on hoidon aiheuttama klooninen valinta pienestä resistenttien syöpäsolujen alapopulaatiosta, joka oli läsnä alkuperäisessä kasvaimessa. EGFR-mutaatio T790M ilmaantuu noin 50–70 %:lla potilaista, joilla on hankittu resistenssi EGFR-TKI:ille. Muut EGFR-mutaatiot ja mutaatiot fosfatidyyli-inositoli-4,5-bisfosfaatti-3-kinaasin katalyyttisen alayksikön alfassa (PIK3CA) ja B-Raf Proto-Oncogene (BRAF) liittyvät myös EGFR-TKI-resistenssiin, mutta niitä esiintyy alhaisilla taajuuksilla. Resistenssi ALK-TKI:lle on monimutkaisempaa ja sisältää erilaisia ​​resistenttejä mutaatioita.

TKI-resistenssi on edelleen suuri ongelma NSCLC:n kliinisessä hoidossa. Potilaita, joilla on hankittu vastustuskyky, voidaan hoitaa toisen sukupolven TKI-lääkkeillä, vaikka yksikään niistä ei ole vielä FDA:n hyväksymiä, tai yhdistelmähoitostrategioilla. Siksi kasvaimen molekulaarinen karakterisointi koko taudin kulun ajan auttaa sovittamaan uusia lääkkeitä kasvaimen kehittyvään genomiprofiiliin ja ohjaamaan tehokkaita yksilöllisiä hoitoja. Sarjakudosnäytteiden ottaminen kasvaimen molekyylien allekirjoitusten seuraamiseksi on kuitenkin invasiivista, epäkäytännöllistä eikä rutiininomaista kliinistä käytäntöä. Riittävän kudosmateriaalin saaminen genotyypitystä varten on myös suuri este kudosnäytteiden ottamisessa. On tarpeen kehittää tekniikka, joka mahdollistaa kasvaimen genomiprofiilien ei-invasiivisen sarjaanalyysin.

Soluton kiertävä DNA on kierrossa olevaa fragmentoitunutta DNA:ta, joka ei liity soluihin tai solufragmentteihin. Kun kasvainsolut kuolevat, ne vapauttavat kasvain-DNA:ta verenkiertoon. Kasvaimista peräisin oleva soluton kiertävä DNA, joka tunnetaan kiertävänä kasvain-DNA:na (ctDNA), sisältää kasvaimessa esiintyviä mutaatioita, ja näin ollen se voidaan erottaa normaaleista soluista peräisin olevasta soluttomasta kiertävästä DNA:sta. On osoitettu, että ctDNA:n havaitseminen ja sen pitoisuus korreloivat kasvainvaiheen ja syövän eloonjäämisen kanssa. Lisäksi plasmassa olevaa ctDNA:ta voidaan käyttää genomimuutosten havaitsemiseen kiinteissä syövissä ja että havaituissa mutaatioissa on suuri vastaavuus parillisen formaliinilla kiinnitetyn parafiiniin upotetun (FFPE) ja plasman DNA-näytteiden välillä.

Tutkimuksessa, joka koski hankittua resistenssiä EGFR-salpaukselle paksusuolen ja peräsuolen syöpäpotilailla, kerättiin toistuvia seeruminäytteitä 4 viikon välein taudin etenemiseen saakka. Matemaattista mallintamista käyttäen tässä tutkimuksessa tehtiin seuraavat tärkeät havainnot: resistenttejä mutaatioita esiintyi kasvaimien kloonaalisessa alapopulaatiossa ennen hoidon aloittamista, kesti melko johdonmukaisen ajan (noin 5-6 kuukautta), ennen kuin subklooni laajeni. ja populoimaan vaurion uudelleen, ja kiertäviä resistenttejä mutaatioita voitiin havaita useita kuukausia ennen röntgenkuvaa taudin etenemisestä. Tämä perustutkimus osoitti ctDNA-testin käytön mahdollisuuden seurata kasvaimien genomisen evoluutiota ja valintaa ei-invasiivisella tavalla yksilöllisten hoitojen helpottamiseksi ja siten remission pidentämiseksi.

Tutkijat ovat osoittaneet EGFR-mutaatioiden havaitsemisen plasmasta potilailla, joilla on pitkälle edennyt keuhkojen adenokarsinooma, jossa on EGFR-mutaatioita, mikä korreloi EGFR-TKI:n koehenkilöiden ennusteen kanssa. Yhdessä prospektiivisessa tutkimuksessa käytettiin reaaliaikaista polymeraasiketjureaktiota (RT-PCR) EGFR-mutaatioiden havaitsemiseksi ctDNA:ssa potilailta, joilla oli edennyt NSCLC. Niiden potilaiden joukossa, joilla oli EGFR-mutaatio + lähtötilanteessa (ennen hoitoa), niillä, jotka menettivät EGFR-mutaation 3. hoitosyklissä (kemoterapia +/- erlotinibi), oli parempi eloonjääminen ilman etenemistä; Keskimääräiset eloonjäämisajat olivat 7,2 vs. 12,0 kuukautta potilailla, joilla oli EGFR-mutaatio (+,+) ja (+,-) lähtötilanteessa ja syklissä 3, vastaavasti.

Muut tutkimukset ovat myös osoittaneet muiden onkogeenisten mutaatioiden, erityisesti KRAS-mutaation, toteutettavuuden.

Vaikka nämä tutkimukset osoittivat, että ctDNA:ssa on mahdollista havaita kasvainmutaatioita, ne rajoittuivat yhden geenin (esim. EGFR tai KRAS) tutkimiseen.

Muissa tutkimuksissa oli sovellettu seuraavan sukupolven sekvensointia NSCLC-potilailla. Max Diehnin laboratorio Stanfordin yliopistossa on kehittänyt menetelmän ctDNA:n kvantifiointiin yli 130 geenin syväsekvensoimalla. 17 potilaalla, joilla oli parillinen plasma-DNA- ja kasvainkudosnäyte, he pystyivät havaitsemaan kaikki aiemmin kudoksesta tunnistetut mutaatiot sekä monet muut somaattiset variantit. He havaitsivat myös, että ctDNA:n tasot korreloivat voimakkaasti kasvaimen tilavuuden kanssa. Heidän tutkimuksessaan tutkittiin useita geenejä, mutta sillä ei ollut mahdollista komponenttia ctDNA-mutaatioiden jäljittämiseksi ja spesifisten mutaatioiden korreloimiseksi hoidon tuloksen kanssa.

CtDNA:n testausta kemoterapiaa saavilla potilailla ei ole koskaan tehty. Genominen profilointi voi tunnistaa mutaatiot, jotka liittyvät resistenssiin ja vasteeseen kemoterapialle.

Siksi tutkijat ehdottavat pitkittäistutkimusta potilailla, joilla on edennyt NSCLC ja joita hoidetaan ensimmäisen linjan TKI:llä tai kemoterapialla. Verinäytteiden keräämiseksi prospektiivisesti ja seuraavan sukupolven ctDNA:n sekvensoinnin avulla tutkitaan evoluutiogenomiprofiileja. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on arvioida ctDNA-testin hyödyllisyyttä genomimarkkerien tunnistamisessa, jotta voidaan ennustaa hoitovastetta ja eloonjäämistä potilailla, joilla on edennyt NSCLC.

Tässä ehdotetussa tutkimuksessa tarkastellaan ctDNA:n hyödyllisyyttä NSCLC-ennusteen genomimarkkereiden tunnistamisessa potilailla, joita hoidetaan ensimmäisen linjan TKI:llä tai kemoterapialla. Diagnoosin jälkeen potilaita seurataan 3 kuukauden välein. Jokaisella tutkimuskäynnillä kerätään plasmanäytteitä, ja aina kun kliinisesti indikoitua, otetaan myös kudosnäytteitä. Kasvainten genominen profilointi tehdään FFPE-kudosnäytteessä ja prospektiivisesti kerätyistä plasmanäytteistä uutetussa ctDNA:ssa. Tavoitteet ovat:

1. Määrittää ctDNA:ssa ja kasvainkudoksen DNA:ssa löydettyjen somaattisten mutaatioiden yhteensopivuuden ja epäsopivuuden.
2. Sellaisten ctDNA:n mutaatioiden tunnistamiseksi, jotka liittyvät ennusteeseen (hoitovasteeseen ja etenemisvapaaseen eloonjäämiseen) potilailla, jotka saavat (a) EGFR-TKI-hoitoa, (b) ALK-TKI-hoitoa tai (c) kemoterapiaa.
3. Molekylaarisen ajan kulun seuraamiseksi suhteessa (a) ctDNA:n kokonaiskonsentraation vaihteluun ajan kuluessa, (b) milloin resistenssiin/uusiutumiseen liittyvät mutaatiot ovat ensin havaittavissa plasmassa ja (c) kuinka resistenssin mutaatiofraktiot liittyvät mutaatiot vaihtelevat ajan myötä.
4. Yhdistää tavoitteista 2 ja 3 saatuja tietoja ennustemallien kehittämiseksi potilaille, jotka saavat (a) EGFR-TKI-hoitoa, (b) ALK-TKI-hoitoa tai (c) kemoterapiaa.