تستخدم الخزعات السائلة الدم - وليس النسيج السرطاني - لتشخيص السرطان
عادة ، يتم فحص الأورام باستخدام خزعات الأنسجة. يتم أخذ عينة صغيرة من الورم والتشخيص الجيني ، أو تحليلها للماكياج الجيني. المشكلة مع هذا النهج هو أن الأورام biopsying يمكن أن تكون صعبة. علاوة على ذلك ، فإن خزعة الورم تقدم فقط لقطة من الورم.
كتب Labgaa والمؤلفون المشاركون في كتاب Discovery Medicine في عام 2015 ما يلي حول خزعة الورم التقليدية:
لأسباب واضحة ، من الصعب مراقبة تطور الورم عن طريق الخزعات المتسلسلة. أيضا ، خزعة فقط يعكس بقعة واحدة من الورم ، وبالتالي فمن غير المرجح أن تمثل الطيف الكامل للطفرات الجسدية في الأورام الكبيرة. سيكون البديل هو الحصول على خزعات متعددة لنفس الورم ، لكن هذا الخيار يبدو غير واقعي ولا دقيق.
تتضمن الخزعة السائلة قياس الدنا الناقل (ctDNA) وغيره من مشتقات الورم في عينات الدم المأخوذة من مرضى السرطان. هذا النهج التشخيصي الناشئ يعد بأن يكون سريعًا وغير مرن وفعال من حيث التكلفة.
تاريخ الخزعة السائلة
في عام 1948 ، قام ماندل وميتيس ، أحد الباحثين الفرنسيين ، بتحديد ctDNA لأول مرة في دماء الأشخاص الأصحاء. كان هذا الاكتشاف متقدمًا على وقته ، ولم يتم استكشافه بعد ذلك حتى عقود من الزمن.
في عام 1977 ، تعرف ليون وزملاؤه على كميات متزايدة من ctDNA في دم مرضى السرطان.
بحلول عام 1989 ، حدد سترون وزملاؤه خصائص الأورام (أي السرطان) في الدم. بعد هذه الاكتشافات ، حددت مجموعات أخرى عديدة طفرات محددة في مثبطات الأورام ومثبطات الأورام ، عدم الاستقرار الصغري ، ومثيل مائي DNA ، التي أثبتت أن ctDNA تطلق إلى الدورة الدموية بواسطة الأورام.
على الرغم من أننا نعلم أن ctDNA المشتقة من الخلايا السرطانية تدور في الدم ، فإن أصل ومعدل الإفراج وآلية إطلاق هذا الحمض النووي غير واضحة ، مع نتائج البحوث المتضاربة. تشير بعض الأبحاث إلى أن المزيد من الأورام الخبيثة تحتوي على المزيد من الخلايا السرطانية الميتة وتطلق المزيد من ctDNA. ومع ذلك ، تشير بعض الأبحاث إلى أن جميع الخلايا تطلق ctDNA. ومع ذلك ، يبدو من المرجح أن الأورام السرطانية تطلق مستويات متزايدة من ctDNA في الدم ، مما يجعل ctDNA واصلة حيوية جيدة للسرطان.
بسبب التشظي الثقيل وتركيزات منخفضة في الدم ، يصعب عزل ctDNA وتحليلها. هناك تباين في تركيزات ctDNA بين عينات المصل والبلازما. يبدو أن مصل الدم بدلا من بلازما الدم هو مصدر أفضل ل ctDNA. في دراسة أجراها Umetani وزملاؤه ، وجد أن تركيزات ctDNA منخفضة باستمرار في البلازما مقارنة مع المصل بسبب احتمال فقدان الحمض النووي المتناوب أثناء التنقية ، حيث يتم التخلص من تجلط الدم والبروتينات الأخرى أثناء تحضير العينة.
وفقا لهيتزر وزملاؤه ، وهنا بعض القضايا المحددة التي تحتاج إلى حل لتسخير إمكانات التشخيص من ctDNA:
أولاً ، يجب أن تكون الإجراءات التحليلية معيارية ... إن اختيار طريقة العزل التي تضمن استخلاص كمية كافية من الحمض النووي عالي الجودة أمر بالغ الأهمية وقد ثبت أن العوامل المسبقة لأخذ عينات الدم ومعالجتها يمكن أن تؤثر بقوة على إنتاجية الحمض النووي .... ثانياً ، من أهم القضايا عدم التنسيق بين أساليب القياس الكمي. طرق قياس مختلفة ، ... تنتج نتائج مختلفة لأن هذه القياسات تستهدف إما الحمض النووي الكلي أو القابل للتكبير فقط .... ثالثًا ، لا يُعرف الكثير عن أصل وآلية تفصيلية لإطلاق ctDNA ، وفي معظم الدراسات تربك الأحداث التي قد تساهم أيضًا في إطلاق ctDNA.
استهداف مقابل النهج غير المستهدفة
حاليا ، هناك نهجين رئيسيين عند تحليل بلازما الدم (أو المصل) ل ctDNA. النهج الأول مستهدف ويبحث عن تغييرات وراثية محددة تدل على وجود أورام. النهج الثاني غير مستهدف وينطوي على تحليل على نطاق الجينوم يبحث عن ctDNA يعكس السرطان. بدلاً من ذلك ، تم استخدام تسلسل exome كطريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة وغير موجهة. Exomes هي أجزاء من الحمض النووي التي يتم نسخها لصنع البروتين.
مع النهج المستهدفة ، يتم تحليل المصل للطفرات الجينية المعروفة في مجموعة صغيرة من طفرات السائق.
تشير طفرات السائق إلى الطفرات في الجينوم التي تعزز ، أو "تدفع" ، نمو الخلايا السرطانية. وتشمل هذه الطفرات KRAS أو EGFR .
بسبب التقدم التكنولوجي في السنوات الأخيرة ، أصبحت النهج المستهدفة لتحليل الجينوم لكميات صغيرة من ctDNA مجدية. وتشمل هذه التقنيات ARMS (نظام الطفرات الحرارية التضخيمية) ؛ PCR الرقمي (dPCR) ؛ الخرز ، والمستحلبات ، والتضخيم ، والمغناطيسية (BEAMing) ؛ والتسلسل العميق (CAPP-Seq).
على الرغم من التقدم التكنولوجي الذي جعل النهج المستهدف ممكنا ، إلا أن النهج المستهدف لا يستهدف سوى مواقع قليلة من الطفرات (النقاط الساخنة) ويفتقد الكثير من طفرات السائق مثل جينات الورم القامع.
تتمثل الفائدة الرئيسية للنهج غير المستهدفة في أخذ العينات السائلة في أنه يمكن استخدامها في جميع المرضى نظرًا لأن الاختبار لا يعتمد على التغيرات الجينية المتكررة. التغييرات الجينية المتكررة لا تغطي جميع أنواع السرطان وليست محددة لتوقيعات السرطان. ومع ذلك ، فإن هذا النهج يفتقر إلى الحساسية التحليلية والتحليل الشامل لجينومات الورم غير ممكن بعد.
من الجدير بالذكر أن سعر تسلسل جينوم كامل قد انخفض بشكل كبير. في عام 2006 ، كان سعر تسلسل الجينوم بأكمله حوالي 300،000 دولار أمريكي. بحلول عام 2017 ، انخفضت التكلفة إلى ما يقرب من 1000 دولار أمريكي لكل جينوم ، بما في ذلك الكواشف واستهلاك ماكينات التسلسل.
المرافق السريرية لخزعة السائل
كانت الجهود الأولية لاستخدام ctDNA هي مستويات التشخيص والمقارنة في المرضى الأصحاء مع مرضى السرطان أو أولئك الذين يعانون من مرض حميد. كانت نتائج هذه الجهود مختلطة ، حيث أظهرت بعض الدراسات فقط وجود فروق ذات دلالة تشير إلى السرطان ، أو حالة خالية من المرض ، أو الانتكاس.
السبب في أن ctDNA يمكن أن يستخدم فقط لبعض الوقت لتشخيص السرطان لأن الكميات المتغيرة من ctDNA مشتقة من الأورام. ليس كل الأورام "تسلط" الحمض النووي في نفس الكمية. بشكل عام ، أكثر الأورام انتشارًا ، سُرعت المزيد من الدنا في الدورة الدموية أكثر من الأورام الموضعية ، والأورام. بالإضافة إلى ذلك ، تسلط أنواع الورم المختلفة كميات مختلفة من الدنا في الدورة الدموية. جزء من الحمض النووي المستمد من الورم يتغير على نطاق واسع عبر الدراسات وأنواع السرطان ، تتراوح من 0.01 ٪ إلى 93 ٪. من المهم أن نلاحظ ، بشكل عام ، أن أقلية فقط من ctDNA مشتقة من الورم ، والباقي منه يأتي من الأنسجة الطبيعية.
يمكن استخدام الحمض النووي المتداول كدليل تشخيصي للمرض. يمكن استخدام الدنا المنتشر لمراقبة التغيرات في السرطان مع مرور الوقت. على سبيل المثال ، أظهرت إحدى الدراسات أن معدل البقاء على قيد الحياة لمدة عامين في المرضى الذين يعانون من سرطان القولون والمستقيم (أي عدد المرضى الذين ما زالوا على قيد الحياة بعد عامين على الأقل من التشخيص بسرطان القولون والمستقيم) وطفرات KRAS الساخنة كان 100 بالمائة في أولئك الذين ليس لديهم دليل على المقابلة الدنا DNA. علاوة على ذلك ، من الممكن أنه في المستقبل القريب ، يمكن استخدام الحمض النووي المتناوب لمراقبة الآفات السابقة للتسرطن.
كما يمكن استخدام الدنا الناقل لرصد الاستجابة للعلاج. لأن الدنا المنتشر يعطي صورة عامة أفضل عن التركيب الجيني للأورام ، فإن هذا الحمض النووي يحوي على الأرجح DNA تشخيصي ، والذي يمكن استخدامه بدلا من الحمض النووي التشخيصي الذي تم الحصول عليه من الأورام نفسها.
الآن ، دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة المحددة من الخزعة السائلة.
Guardant360
طورت Guardant Health اختبارًا يستخدم التسلسل التالي للجيل الجانبي لدوران الحمض النووي للتحولات وإعادة ترتيب الكروموسومات لـ 73 جينًا مرتبطًا بالسرطان. نشرت حراسة الصحة دراسة أفادت فائدة الخزعة السائلة في علم الأورام. استخدمت الدراسة عينات دم من 15000 مريض مع 50 نوعا من الأورام.
بالنسبة للجزء الأكبر ، فإن نتائج اختبار الخزعة السائلة تتماشى مع التغيرات الجينية التي لوحظت في خزعات الورم.
وفقا للمعهد الوطني للصحة:
حددت Guardant360 الطفرات الحرجة نفسها في جينات مهمة مرتبطة بالسرطان مثل EGFR ، BRAF ، KRAS ، و PIK3CA على ترددات مشابهة جدا لما سبق تحديده في عينات الخزعة الورمية ، ترتبط إحصائيا إلى 94 ٪ إلى 99 ٪.
علاوة على ذلك ، وفقا للمعهد القومي للصحة ، ذكر الباحثون ما يلي:
في مكون ثانٍ من الدراسة ، قام الباحثون بتقييم ما يقرب من 400 مريض - معظمهم مصابون بسرطان الرئة أو سرطان القولون والمستقيم - الذين كان لديهم كل من دنا ctDNA ونتائج دنا الأنسجة الورمية المتاحة وقارنوا أنماط التغيرات الجينومية. كانت الدقة الكلية للخزعة السائلة مقارنة بنتائج تحليلات خزعة الورم 87٪. ارتفعت دقة إلى 98 ٪ عندما تم جمع عينات الدم والسرطان في غضون 6 أشهر من بعضها البعض.
كان Guardant360 دقيقًا على الرغم من أن مستويات الدنا المنتشرة في الدم كانت منخفضة. في كثير من الأحيان ، شكلت الحمض النووي للورم تعميم 0.4 في المئة فقط من الحمض النووي في الدم.
بشكل عام ، وباستخدام خزعة سائلة ، تمكن باحثو غاردينت من تحديد علامات الورم التي يمكن أن توجه العلاج من قبل الأطباء في 67٪ من المرضى. كان هؤلاء المرضى مؤهلين للعلاجات التي وافقت عليها ادارة الاغذية والعقاقير وكذلك العلاجات الاستقصائية.
ctDNA وسرطان الرئة
في عام 2016 ، وافقت ادارة الاغذية والعقاقير على اختبار الطفرة EGFR من الكوباس لاستخدامه في الكشف عن طفرات EGFR في الحمض النووي المتداول لمرضى سرطان الرئة. كان هذا الاختبار أول خزعة سائلة معتمدة من إدارة الأغذية والعقاقير وحدد المرضى الذين قد يكونون مرشحين للعلاج باستخدام العلاجات المستهدفة باستخدام erlotinib (Tarceva) ، afatinib (Gilotrif) ، و gefitinib (Iressa) كعلاج من الخط الأول ، و osimeritinib (Tagrisso) كما علاج الخط الثاني. هذه العلاجات المستهدفة مهاجمة الخلايا السرطانية مع الطفرات EGFR محددة.
الأهم من ذلك ، بسبب العدد الكبير من النتائج السلبية الكاذبة ، فإن إدارة الغذاء والدواء توصي بأن يتم أخذ عينة من الأنسجة من مريض لديه عينة سائلة سلبية.
ctDNA وكبد السرطان
عدد الأشخاص الذين يموتون من سرطان الكبد قد ازداد خلال العشرين سنة الماضية. حاليا ، سرطان الكبد هو السبب الرئيسي الثاني لوفاة السرطان في العالم. لا توجد مؤشرات حيوية جيدة متاحة للكشف عن الكبد وتحليله ، أو سرطان الكبد (HCC) ، السرطان. يمكن أن يكون الدنا المنتشر علامة بيولوجية جيدة لسرطان الكبد.
النظر في الاقتباس التالي من Lagbaa والمؤلفين المشاركين حول إمكانية استخدام الحمض النووي المتداولة لتشخيص سرطان الكبد:
وقد اقترح Hypermethylation من RASSF1A ، P15 ، و P16 كأدوات التشخيص المبكر في دراسة بأثر رجعي بما في ذلك 50 مريضا HCC. كما تم اختبار توقيع أربعة جينات مميتة شاذة (APC ، GSTP1 ، RASSF1A ، و SFRP1) للتأكد من دقتها التشخيصية ، في حين تم الإبلاغ عن ميثيلة RASSF1A كمؤشر حيوي استباقي. دراسات لاحقة حللت ctDNA في مرضى HCC باستخدام تقنيات التسلسل العميق .... اللافتة للنظر ، تم الكشف عن أرقام نسخ الحمض النووي الشاذة في اثنين من ناقلات HBV دون تاريخ سابق من HCC في وقت جمع الدم ، ولكن الذي طور HCC خلال فترة المتابعة. هذه النتيجة فتحت الباب لتقييم التنوع في عدد النسخ في ctDNA كأداة فحص للكشف المبكر عن سرطان الكبد.
كلمة من
الخزعات السائلة هي طريقة جديدة ومثيرة للتشخيص الجينومي. حاليا ، بعض الخزعات السائلة ، والتي تقدم التنميط الجزيئي الشامل ، متاحة للأطباء لاستكمال المعلومات الجينية المكتسبة من خزعة الأنسجة. هناك أيضًا خزعات سائلة معينة يمكن استخدامها بدلاً من خزعة الأنسجة - عندما تكون خزعات الأنسجة غير متوفرة.
من المهم أن نضع في اعتبارنا أن العديد من التجارب السائلة الخزعة لا تزال جارية حاليا وهناك حاجة إلى إجراء المزيد من البحوث لتجسيد الفائدة العلاجية لهذا التدخل.
> المصادر:
> اختبار الدم للتغيرات الوراثية في الأورام يظهر كبديل لورم الخزعة. NIH.
> Heitzer E، Ulz P، Geigl JB. تعميم ورم DNA كخزعة سائلة للسرطان. الكيمياء السريرية. 2015؛ 61: 112-123. دوى: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J، Villanueva A. Liquid biopsy in liver cancer. ديسكفري للطب. 2015؛ 19 (105): 263-73.
> الخزعة السائلة: استخدام الحمض النووي في الدم لاكتشاف وتعقب وعلاج السرطان. NIH.
> Umetani N ، وآخرون. لا تنتج كمية أكبر من الحمض النووي الحر في المصل عما هو موجود في البلازما بشكل رئيسي عن الدنا الغريب الملوث أثناء الفصل. Ann NY Acad Sci. 2006 ؛ 1075: 299-307.
> Wellstein أ المبادئ العامة في العلاج الدوائي للسرطان. In: Brunton LL، Hilal-Dandan R، Knollmann BC. محرران. غودمان وجيلمان: الأساس الدوائي للتداوي ، 13 هـ نيويورك ، نيويورك: مكجراو هيل.