Circulerend tumor-DNA (ctDNA) Rectale kanker en de relatie met extramurale veneuze invasie (ctDNA)

Vasculaire of veneuze invasie bij patiënten met rectumkanker wordt al meer dan een halve eeuw beschouwd als een belangrijke prognostische factor. Interesse in het begrijpen van de mechanismen die de verspreiding van tumoren van het rectum naar verre locaties zoals de lever regelen, heeft geleid tot de studie van lymfatische en vasculaire invasie door kwaadaardige cellen. Veneuze invasie wordt van oudsher vastgesteld bij histologische analyse van resectiespecimens, maar er blijft variabiliteit tussen pathologen. Inconsistenties in de histologische methoden die worden gebruikt bij het identificeren van veneuze of vasculaire invasie hebben geleid tot problemen bij het interpreteren van de werkelijke incidentie of prevalentie; de literatuur rapporteert een prevalentie variërend van 9-61%. Desalniettemin wordt EMVI beschouwd als een onafhankelijke prognostische factor en als zodanig erkend door het Royal College of Pathologists in het VK door het op te nemen in de minimale dataset voor het melden van colorectale kankers.

Meer recentelijk heeft de toenemende nauwkeurigheid van magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) met hoge resolutie ertoe geleid dat prognostische factoren zoals extra murale veneuze invasie met vertrouwen kunnen worden geïdentificeerd op beeldvorming. Uit de literatuur blijkt dat EMVI goed in kaart kan worden gebracht met behulp van MRI. Er is ook aangetoond dat mrEMVI een onafhankelijke prognostische factor is voor terugkeer van de ziekte na chemoradiotherapie. Bovendien kan MRI bijkomende gevallen van EMVI identificeren in vergelijking met routinematige histopathologie en wordt de mate van verbetering van mrEMVI op post-CRT-scans geassocieerd met een verbeterde ziektevrije overleving.

In het bloed van patiënten met zowel gemetastaseerd als primair carcinoom kan circulerend celvrij tumor-DNA (ctDNA) worden aangetoond. Vanwege de aanwezigheid van EMVI is de kans groter dat tumorcellen en DNA-fragmenten worden afgestoten en dat er een hogere mutatiefrequentie in het bloedcirculerend percentage wordt waargenomen in vergelijking met patiënten die mrEMVI-negatief zijn.

Deze tumorfragmenten kunnen dan fungeren als micro-embolieën voor andere plaatsen en mogelijk het risico op het ontwikkelen van metastasen verhogen. Bovendien kan intra-operatieve manipulatie van de tumor zelf leiden tot een grotere afgifte van tumorcellen in de mesenteriale circulatie, gesuggereerd door wigvormige defecten in de lever na chirurgische resectie als gevolg van trombi in de poortader.

Er zijn verschillende manieren om celvrij tumor-DNA te identificeren. Studies met behulp van polymerasekettingreactie (PCR - een manier om de hoeveelheid ctDNA te concentreren tot een zinvolle meetbare hoeveelheid die vervolgens kan worden gebruikt om te beoordelen op afwijkingen) toonden ook aan dat ctDNA geassocieerd is met een verhoogd risico op terugkeer van de ziekte en slechtere overlevingsresultaten. Er is geen standaardtechniek en er zijn verstorende factoren aanwezig in elke stap van de analyse van ctDNA, wat kan leiden tot bemonsteringsfouten en inconsistenties. Dit leidde tot de ontwikkeling van verschillende technieken om te proberen de isolatie van het DNA te vergroten, zoals snel draaiende kolommen zodat ctDNA alleen bindt aan een silicagel en vervolgens wordt geëlueerd met behulp van water of een buffersysteem. Polymerase-kettingreactie kan worden gebruikt om het ctDNA van de tumor te kwantificeren. Andere technieken zijn dubbelspinnen en het gebruik van fenol-chloroform, amplificatiemethoden of snelspinnen om kleine DNA-fragmenten op te halen. Vroege studies maten en kwantificeerden de totale hoeveelheid circulerend DNA en ontdekten dat grotere hoeveelheden celvrij DNA geassocieerd waren met tumoren. ctDNA uit tumorcellen kan worden onderscheiden van normaal ctDNA door het profiel ervan te onderzoeken in relatie tot grootte en fragmentatie, maar er ontstond discussie over de vraag of langere of kortere fragmenten geassocieerd waren met tumor, wat resulteerde in onduidelijke conclusies. Er wordt verondersteld dat circulerend tumor-DNA afkomstig is van tumor, normaal weefsel of tumor-geassocieerde stromacellen, maar van tumor afgeleid ctDNA neigde meer gefragmenteerd te zijn en een grotere variatie in grootte te vertonen, hoewel het over het algemeen groter was dan ctDNA dat voortkwam uit normaal weefsel.

Onderzoek of er sprake is van een piek in de intra-operatieve fase zou interessant zijn. Een verdere studie toont aan dat recidiverende ziekte verband houdt met ctDNA-verhogingen en hoger is bij patiënten met gemetastaseerde ziekte en bovendien hebben patiënten met hogere ctDNA-niveaus en metastasen een slechtere prognose. De uitdaging bij dit type analyse is dat het celvrije DNA al dan niet direct verband houdt met de tumor en daarom is meer recentelijk de focus gericht op tumorspecifiek celvrij tumor-DNA zoals gedefinieerd door bekende mutaties zoals kras en p53 (tumor p53 wordt tp53 genoemd).

Bij colorectale kanker heeft de meerderheid van de patiënten histologische niet-gehypermuteerde tumoren. Van de hypergemuteerde tumoren vormen TP53 en KRAS respectievelijk 60% en 43% van de mutaties. De onderzoekers zullen op bloed gebaseerd ctDNA screenen op p53 en KRAS. Wanneer de onderzoekers het bloed afnemen, krijgen ze een bepaalde hoeveelheid circulerend DNA dat tumor of normaal kan zijn en vervolgens analyseren ze dit om te zien of het de mutaties heeft en als dat het geval is, kunnen de onderzoekers het ctDNA (circulerend tumor-DNA) noemen. Als er geen mutatie is, sluit dit niet noodzakelijkerwijs ctDNA uit omdat er een gevoeligheid en specificiteit is geassocieerd met de analysemethoden van de mutaties (d.w.z. KRAS en tp53) en niet alle tumoren zullen de KRAS- of p53-mutaties hebben. In sommige meldingen van colorectale kanker komt de opnamesnelheid voor deze mutaties in het bloed overeen met 100% van die tumoren die histologisch dezelfde mutatie blijken te hebben. Bovendien kan het nemen van plasma- of serummonsters gevoeliger zijn en dus kan in een cohort van 100 patiënten het aantal tumoren oplopen tot 70% voor de ene of de andere mutatie (kras en TP53). Bij andere vormen van kanker, zoals longkanker, pikken de onderzoekers 65% van de mutatie in het bloed op, daarom kunnen de onderzoekers verwachten dat gemiddeld 0,65 x 60 = 39% van de patiënten detecteerbare mutaties in het bloed zullen hebben. Voor dit onderzoek is het dan aannemelijk dat het pick-up rate tussen de 39 - 70% zal liggen. In deze groep kunnen de onderzoekers het ctDNA-profiel vergelijken tussen EMVI-positieve en negatieve tumoren na neoadjuvante langdurige chemoradiotherapie en bepalen of het ctDNA-profiel intraoperatief verandert.