DNA osocza swoistego dla nowotworu

Szacuje się, że w 2011 roku w Stanach Zjednoczonych odnotowano około 233 000 przypadków inwazyjnego raka piersi i 39 970 zgonów z powodu raka piersi. U zdecydowanej większości pacjentów zdiagnozowano resekcyjną i potencjalnie uleczalną chorobę w stadium I-III, a dla tych pacjentów najbardziej palące pytania dotyczą tego, czy wskazana jest adjuwantowa hormonoterapia lub chemioterapia, a jeśli tak, to w jaki sposób określić, czy te terapie działają. Uzupełniająca terapia systemowa zmniejsza względny odsetek nawrotów o 30-50%, w zależności od wieku pacjenta i charakterystyki guza. Jednak pacjenci we wczesnym stadium choroby często nie mają mierzalnych markerów choroby, takich jak podwyższony antygen nowotworowy 27-29 (CA27.29) lub krążących komórek nowotworowych. Pacjenci z rakiem piersi we wczesnym stadium są zwykle leczeni terapią adjuwantową w oparciu o historyczne dowody wskazujące, że taka terapia przedłuża przeżycie w tej populacji.

Rak płuc jest najczęstszym nowotworem złośliwym i główną przyczyną zgonów związanych z rakiem w Stanach Zjednoczonych. Każdego roku w Stanach Zjednoczonych diagnozuje się około 220 000 nowych przypadków raka płuc. Niestety, nowotwory płuc są często diagnozowane w późniejszych stadiach niż rak piersi, częściowo ze względu na niewielką lub brak skutecznych badań przesiewowych w kierunku raka płuc. Podobnie jak w przypadku raka piersi, pacjenci są zwykle leczeni środkami chemioterapeutycznymi, ale schematy leczenia mogą trwać od kilku tygodni do miesięcy, zanim wywołają klinicznie wykrywalne efekty przeciwnowotworowe. Biomarker do oceny wczesnej odpowiedzi guza na terapię byłby korzystny dla tej populacji pacjentów.

Zawartość umierających komórek nowotworowych można wykryć w krwioobiegu, co może być wzmocnione przez nieszczelny układ naczyniowy guzów litych. Białkowe biomarkery śmierci komórek nowotworowych są trudne do wykrycia ze względu na złożoną naturę osocza i brak czułości technicznej. W przeciwieństwie do tego, DNA jest łatwiejsze do wykrycia poprzez amplifikację reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR). Rzeczywiście, krążące DNA guza wykryto w osoczu pacjentów z kostniakomięsakiem, rakiem piersi i rakiem jelita grubego. Do niedawna opracowanie testu do rutynowego oznaczania ilościowego krążącego DNA nowotworu było niepraktyczne ze względu na heterogeniczność między pacjentami a guzami. Postępy w technologii genomicznej pozwalają teraz na sekwencjonowanie genomu guza w celu identyfikacji specyficznych dla pacjenta aberracji genomowych. Główne zmiany genomowe (tj. insercje, amplifikacje, delecje, inwersje, translokacje) można łatwo wykryć za pomocą starterów PCR, które rozpoznają DNA guza, ale nie normalne DNA.

Chociaż strategia ta może mieć ogólne zastosowanie do różnych typów guzów litych, w przypadku raka piersi widoczne są dwa problemy. Po pierwsze, częstość występowania rearanżacji chromosomowych jest bardzo zróżnicowana. Sekwencjonowanie całego genomu 15 guzów piersi ujawniło zakres 1-231 głównych zmian genomowych (średnia = 68), gdzie 2 guzy miały 1 zmianę, a 9 guzów miało > 20 zmian. Mutacje punktowe pojedynczej zasady są bardziej powszechne, ale trudne do wiarygodnego wykrycia za pomocą PCR. Dlatego badacze muszą wziąć pod uwagę, że niewielka podgrupa pacjentów może mieć ograniczoną liczbę zmian genomowych dostępnych dla tego testu. Po drugie, heterogeniczność wewnątrz guza może oznaczać, że niektóre zmiany genomowe nie występują w każdej komórce nowotworowej. Taką heterogeniczność wywnioskowano z badań FISH i immunohistochemii (IHC) od wielu lat, a obecnie jest ona weryfikowana na poziomie genomicznym. Badacze muszą wziąć pod uwagę, że tylko subpopulacja komórek nowotworowych może być wrażliwa na terapię cytotoksyczną, więc zmiany w poziomach krążącego DNA nowotworu mogą być odzwierciedlone tylko dzięki analizie zmian genomowych specyficznych dla wrażliwych komórek.