Sirkulerende tumor DNA (ctDNA) rektal kreft og forholdet til ekstramural venøs invasjon (ctDNA)

Vaskulær eller venøs invasjon hos pasienter med endetarmskreft har vært ansett som en betydelig prognostisk faktor i over et halvt århundre. Interessen for å forstå mekanismene som styrer tumorspredning fra endetarmen til fjerne steder som leveren har drevet studiet av lymfatisk og vaskulær invasjon av ondartede celler. Venøs invasjon har tradisjonelt blitt identifisert ved histologisk analyse av reseksjonsprøver, men det er fortsatt variasjon mellom patologer. Uoverensstemmelser i de histologiske metodene som brukes for å identifisere venøs eller vaskulær invasjon har ført til vanskeligheter med å tolke den faktiske forekomsten eller prevalensen; litteraturen rapporterer prevalens mellom 9-61 %. Ikke desto mindre regnes EMVI som en uavhengig prognostisk faktor og har som sådan blitt anerkjent av Royal College of Pathologists i Storbritannia ved å inkludere det i minimumsdatasettet for rapportering av tykktarmskreft.

Nylig har den økende nøyaktigheten av høyoppløselig magnetisk resonansavbildning (MRI) ført til at prognostiske faktorer som ekstra mural venøs invasjon med sikkerhet kan identifiseres ved bildebehandling. Litteraturen har vist at EMVI kan identifiseres godt ved bruk av MR. mrEMVI har også vist seg å være en uavhengig prognostisk faktor for tilbakefall av sykdom etter kjemoradioterapi. Videre kan MR identifisere ytterligere tilfeller av EMVI sammenlignet med rutinemessig histopatologi, og graden av forbedring av mrEMVI på post-CRT-skanninger er assosiert med forbedret sykdomsfri overlevelse.

Sirkulerende cellefritt tumor-DNA (ctDNA) kan påvises i blodet til pasienter med både metastatisk og primært karsinom. På grunn av tilstedeværelsen av EMVI, er det mer sannsynlig at tumorceller og DNA-fragmenter blir kastet ut, og en høyere blodsirkulerende % mutasjonsfrekvens vil bli sett sammenlignet med pasienter som er mrEMVI-negative.

Disse tumorfragmentene kan da fungere som mikroemboli til andre steder og potensielt øke risikoen for utvikling av metastaser. Videre kan intraoperativ manipulasjon av selve svulsten føre til større frigjøring av tumorceller i mesenterisk sirkulasjon antydet av kileformede defekter i leveren etter kirurgisk reseksjon på grunn av portalvenetrombi.

Det er flere måter å identifisere cellefritt tumor-DNA på. Studier som bruker polymerasekjedereaksjon (PCR-en måte å konsentrere mengden av ctDNA til å bli en meningsfull målbar mengde som deretter kan brukes til å vurdere for avvik) viste også at ctDNA er assosiert med økt risiko for tilbakefall av sykdom og dårligere overlevelsesresultater. Det er ingen standardteknikk, og forvirrende faktorer er tilstede i hvert trinn i analysen av ctDNA, noe som kan føre til prøvetakingsfeil og inkonsekvenser. Dette førte til utvikling av flere teknikker for å forsøke å øke isolasjonen av DNA som for eksempel hurtigspinnkolonner slik at ctDNA bare binder seg til en silikagel og deretter elueres ved bruk av vann eller et buffersystem. Polymerasekjedereaksjon kan brukes til å kvantifisere tumor-ctDNA. Andre teknikker inkluderer dobbel spinning og bruk av fenol-kloroform, amplifikasjonsmetoder eller rask spinning for å hente ut små DNA-fragmenter. Tidlige studier målte og kvantifiserte den totale mengden sirkulerende DNA og fant at høyere mengder totalt cellefritt DNA var assosiert med svulst. ctDNA fra tumorceller kan skilles fra normalt ctDNA ved å undersøke profilen i forhold til størrelse og fragmentering, men det oppsto debatt om hvorvidt lengre eller kortere fragmenter var assosiert med tumor, noe som resulterte i uklare konklusjoner. Det har blitt antatt at sirkulerende tumor-DNA stammer fra tumor, normalt vev eller tumorassosierte stromaceller, men tumoravledet ctDNA hadde en tendens til å være mer fragmentert og vise en større variasjon i størrelse, selv om det totalt sett var større enn ctDNA som stammet fra normalt vev.

Undersøkelse av om det er en spiss i den intraoperative fasen vil være av interesse. En ytterligere studie viser at tilbakevendende sykdom er relatert til ctDNA-økninger og er høyere hos pasienter med metastatisk sykdom, og dessuten har de pasientene med høyere ctDNA-nivåer og metastaser dårligere prognose. Utfordringen med denne typen analyse er at det cellefrie DNA kan eller ikke er direkte relatert til svulst, og så nylig har fokus blitt rettet mot tumorspesifikk cellefri svulst-DNA som definert av kjente mutasjoner som kras og p53 (tumor). p53 kalles tp53).

Ved kolorektal kreft har flertallet av pasientene ikke-hypermuterte svulster på histologi. Av de hypermuterte svulstene utgjør TP53 og KRAS henholdsvis 60 % og 43 % av mutasjonene. Etterforskerne vil screene blodbasert ctDNA for p53 og KRAS. Når etterforskerne tar blodet vil de få en viss mengde sirkulerende DNA som kan være svulst eller normalt, og så analyserer de dette for å se om det har mutasjonene, og hvis det gjør det, kan etterforskerne kalle det ctDNA (sirkulerende tumor-DNA). Hvis det ikke er noen mutasjon, utelukker ikke dette nødvendigvis ctDNA fordi det er en sensitivitet og spesifisitet assosiert med analysemetodene for mutasjonene (dvs. KRAS og tp53) og ikke alle svulster vil ha KRAS- eller p53-mutasjonene. I noen rapporter fra tykk- og endetarmskreft korrelerer oppsamlingshastigheten for disse mutasjonene i blod til 100 % av de svulstene som ble funnet å ha samme mutasjon på histologi. Dessuten kan plasma- eller serumprøvetaking være mer sensitiv, og i en kohort på 100 pasienter kan oppsamlingshastigheten av svulster være opptil 70 % for den ene eller andre mutasjonen (kras og TP53). I andre kreftformer som lungekreft, fanger etterforskerne opp 65 % av mutasjonene i blodet, derfor kan etterforskerne i gjennomsnitt forvente å oppdage 0,65 x 60 = 39 % av pasientene som har påvisbare mutasjoner i blodet. For denne studien er det sannsynlig at henteraten vil ligge mellom 39 - 70%. I denne gruppen vil etterforskerne kunne sammenligne ctDNA-profilen mellom EMVI-positive og negative svulster etter neoadjuvant langkurs kjemoradioterapi og avgjøre om ctDNA-profilen endres intraoperativt.