Wykrywanie krążących komórek nowotworowych i DNA bez komórek
* 1 czerwca 2016 r. FDA zatwierdziła test biopsji płynnej do wykrywania mutacji EGFR u osób z niedrobnokomórkowym rakiem płuc. Jest to pierwsze "badanie krwi" zatwierdzone do oceny i leczenia raka płuc.
Czym jest biopsja płynu? Twój onkolog mógł wspomnieć o tej nowej metodzie oceny raka płuc lub być może słyszałeś o tej technice podczas badania raka online.
Jaka to procedura, kiedy można to zrobić, jakie są zalety i wady, i dokąd zmierzamy z tym aspektem medycyny precyzyjnej dla raka płuc?
Co to jest biopsja płynów?
Być może znasz konwencjonalne biopsje raka płuca. W celu zdiagnozowania raka płuca uzyskuje się próbkę guza. Następnie, w miarę postępu leczenia, może być konieczne wykonanie kolejnych biopsji, aby sprawdzić, czy guz "wyewoluował" - jeśli opracował nowe mutacje, które sprawiają, że jest on odporny na obecne leczenie.
Czy nie byłoby miło, gdyby te tradycyjne biopsje (przynajmniej niektóre) mogły zostać zastąpione prostym badaniem krwi? W przypadku raka płuc, przynajmniej w celu monitorowania niektórych osób o określonym profilu molekularnym, to życzenie staje się rzeczywistością.
Jest wiele rzeczy, których nie wiemy, jeśli chodzi o potencjał biopsji płynnych do monitorowania diagnostyki i leczenia raka płuc, ale podzielimy się niektórymi z tego, co znamy dzisiaj.
W chwili obecnej w Stanach Zjednoczonych wszystkie biopsje płynne są uważane za dochodzenie w diagnozowaniu i leczeniu raka płuc i nie powinny być stosowane samodzielnie w celu diagnostyki lub monitorowania leczenia tego typu nowotworów.
Rodzaje biopsji płynnych
Jak krew może pomóc w monitorowaniu raka?
Jak komórki się tam dostają? Warto zacząć od omówienia dokładnie tego, czego szukają lekarze w próbce biopsji płynnej (krwi) od osoby chorej na raka. Wiemy, że komórki nowotworowe, a częściej części komórek nowotworowych, często odrywają się od guza i dostają się do krwioobiegu. Nie oznacza to, że guz jest przerzutowy i fragmenty komórek rakowych mogą pojawić się we krwi nawet we wcześniejszych stadiach raka. W dotychczasowych badaniach naukowcy szukali jednego z następujących:
- Krążące komórki nowotworowe (CTC) - Dotyczy to komórek nowotworowych, które można znaleźć w krwioobiegu niektórych osób z rakiem. Do tej pory CTC są ważniejsze w nowotworach innych niż niedrobnokomórkowy rak płuca i są wykorzystywane głównie do określania rokowania tych nowotworów. Istnieją pewne dowody na to, że CTC mogą pomagać drobnokomórkowemu rakowi płuca , aw jednym badaniu 85 procent pacjentów z drobnokomórkowym rakiem płuca miało CTC. Ocena tych CTC u pacjentów z drobnokomórkowym rakiem płuca wydaje się przewidywać całkowity czas przeżycia.
- Wolne od komórek (krążące) DNA nowotworu (ctDNA) - W przeciwieństwie do całych komórek nowotworowych, które są rzadziej spotykane we krwi, próbki te mogą wykrywać fragmenty komórek nowotworowych, które odłączyły się od guza i są zrzucane do krwioobiegu. Może się to zdarzyć z guza pierwotnego lub z przerzutów. Ten ctDNA został znaleziony w jednym badaniu, aby być obecnym u 82% pacjentów z nowotworem z nie-mózgowymi guzami litymi. Stwierdzono go w guzach wszystkich stadiów, ale częściej występował w wyższych stadiach raka.
- RNA guza w płytkach krwi - Prawdopodobnie słyszałeś mniej o nowotworowym RNA w płytkach krwi niż CTC i ctDNA, ale jest to kolejny ekscytujący obszar pod nazwą biopsji płynnych. Płytki krwi są znane ze swojej zdolności do pobierania RNA z nowotworów i mogą odgrywać rolę w rozprzestrzenianiu się raka.
Jak dotąd, zatwierdzenie FDA podano jedynie dla użycia CTC jako miary do oszacowania rokowania (a teraz ctDNA do wykrywania mutacji EGFR), ale zastosowanie ctDNA i guza RNA w płytkach prawdopodobnie zapewni więcej pomocy w monitorowaniu raka w miarę upływu czasu na.
Płynna biopsja vs. konwencjonalna biopsja tkankowa - dlaczego emocje i jak to może wyglądać?
Być może zastanawiasz się, dlaczego w powietrzu jest tak wiele emocji z powodu możliwości podążania za niektórymi nowotworami za pomocą płynnych biopsji.
Poniżej wymienimy niektóre możliwe wady i zalety, ale najpierw porównajmy przykład, w jaki sposób można monitorować raka płuc i leczyć go bez użycia tych biopsji.
W jaki sposób może zmienić zarządzanie rakiem płuc w diagnozie?
Wyobraź sobie, że jesteś niedawno zdiagnozowany z niedrobnokomórkowym rakiem płuc. Zwykle diagnozę wykonuje się przy użyciu konwencjonalnych biopsji raka płuca z tkanką pobraną przez:
- Biopsja igłowa
- USG śródbrzuszne i biopsja (igła wprowadzona do guza przez oskrzela podczas bronchoskopii)
- Otwarta biopsja płuc (torakoskopia, w której lekki instrument wkłada się przez małe otwory w klatce piersiowej lub torakotomia, obejmująca nacięcie przez ścianę klatki piersiowej w celu uzyskania dostępu do płuc)
Wszystkie obecne techniki biopsji niosą ze sobą ryzyko infekcji, krwawienia, zapaści płucnej (odma opłucnowa) i oczywiście bólu.
Po uzyskaniu tkanki jest ona wysyłana do patologa pod mikroskopem, a także do specjalnych testów w poszukiwaniu określonych nieprawidłowości genetycznych w komórkach nowotworowych. To profilowanie genetyczne (lub molekularne) często wymaga kilku tygodni (często od pięciu do sześciu), zanim wyniki będą dostępne. Jeśli wykryta zostanie nieprawidłowość genetyczna (taka jak mutacja EGFR), leczenie można rozpocząć za pomocą leku celowanego, takiego jak inhibitor kinazy tyrozynowej Tarceva (erlotynib).
Techniką biopsji płynnej, zamiast wykonywania inwazyjnej biopsji, takiej jak biopsja igłowa w celu uzyskania tkanki do profilowania genów (w szczególności testowanie mutacji genowych dla dwóch mutacji, które test może obecnie przetestować), można przeprowadzić proste pobieranie krwi - dużo mniej inwazyjny test. Zamiast czekać tygodnie na wyniki, szybkie genotypowanie osocza może dać wyniki w ciągu około trzech dni. Tak więc w momencie rozpoznania pacjenci z mutacją EGFR mogli odkryć mutację nie tylko za pomocą znacznie mniej inwazyjnego testu, ale mogliby rozpocząć terapię, aby zająć się tą mutacją w ciągu zaledwie kilku dni. (Nie mamy jeszcze technologii pozwalającej "znaleźć" inne nieprawidłowości genetyczne, takie jak przegrupowania ALK i rearanżacje ROS1 ).
W jaki sposób można monitorować zmiany raka płuc?
Jeszcze bardziej ekscytująca jest możliwość wykorzystania biopsji płynnych do monitorowania osób, które są już leczone lekami skierowanymi na mutację EGFR.
W tym momencie, gdy ktoś zostanie uruchomiony na inhibitorze EGFR, takim jak Tarceva, przebieg ich choroby monitoruje się, wykonując okresowe skany CT, aby obserwować wzrost guza. Wiemy, że praktycznie każdy nowotwór będzie rozwijał oporność na te leki w odpowiednim czasie, ale ten okres jest bardzo różny u różnych osób. Skąd możesz wiedzieć, kiedy nadejdzie ten czas? Tradycyjnie dowiadujemy się, że u guza rozwinęła się oporność, gdy skan (taki jak tomografia komputerowa lub skan PET) pokazuje, że guz zaczął ponownie rosnąć. Przez większość czasu (chyba, że objawy sugerują, że rak się pogarsza) pacjenci dowiadują się, że ich leki przestały działać, gdy otrzymają wyniki skanu, który pokazuje, że guz rośnie ponownie.
W tym czasie leczenie zostaje zatrzymane, a ludzie ponownie stają przed kolejną biopsją, aby ocenić guz, aby znaleźć zmiany, które spowodowały jego oporność. Jak zauważono powyżej, konwencjonalne biopsje płuc wiążą się z ryzykiem bardziej inwazyjnej procedury, i znowu, tygodnie potrzebują leczenia, aby poznać wyniki i zrozumieć, gdzie pójść dalej.
Natomiast w przypadku biopsji płynów przeprowadzanej okresowo lekarze byliby w stanie powiedzieć znacznie wcześniej, gdyby guz stał się odporny na leki. W badaniach odkryto, że zmiany te pojawiają się w ctDNA na długo przed pojawieniem się zmian związanych z opornością na skanie CT. W tym okresie czasu - między momentem, w którym badanie krwi wykazuje oporność i jest wykrywane na skanie CT - ludzie stosowaliby leki, które nie są już skuteczne i radzą sobie z działaniami niepożądanymi leku, który nie jest potrzebny. Oznacza to również dłuższy okres czasu, zanim mogliby przejść na skuteczną terapię.
Gdy wyniki biopsji płynnej wskazują na oporność, próbkę guza (z biopsji płynnej) można ocenić, a następnie pacjenta można było zmienić na leki następnej generacji, których celem jest mutacja genu lub ewentualnie inny rodzaj terapii, taki jak chemioterapia lub immunoterapia .
Heterogeniczność nowotworu i biopsja płynów
Inna potencjalna korzyść, jaką może mieć biopsja płynów nad konwencjonalną biopsją raka płuca, jest związana z heterogennością guza. Wiemy, że raki płuc są heterogeniczne, co oznacza, że różne części guza (a zwłaszcza różne nowotwory, takie jak guz pierwotny i przerzuty) mogą mieć nieco inne właściwości molekularne. Na przykład mutacja obecna w komórkach nowotworowych w jednej części guza może nie występować w komórkach w innej części guza. Aby to zrozumieć, warto uświadomić sobie, że nowotwory nieustannie się zmieniają, rozwijając nowe cechy i mutacje.
Konwencjonalna biopsja jest ograniczona tym, że pobiera tylko jeden określony obszar tkanki. Natomiast biopsja płynna może bardziej odzwierciedlać charakterystykę guza jako całości. Zostało to już zaobserwowane w badaniach, w których dającą się zastosować mutację kierowcy można wykryć za pomocą biopsji płynnej, która w innym przypadku byłaby pominięta w biopsji tkanki.
Zalety biopsji płynnej ponad konwencjonalną biopsją
Aby naprawdę zrozumieć podekscytowanie, ale także możliwe ograniczenia pobierania próbek biopsji płynnej, może pomóc wymienić niektóre możliwe zalety i wady procedury.
- Wyniki biopsji płynnej są bliższe "czasowi rzeczywistemu". Innymi słowy, mogą one pozwolić na wcześniejszą ocenę skuteczności i oporności guza podczas leczenia. Po wykonaniu biopsji tkanki wyniki profilowania molekularnego (profilowania genów) na guzie zwykle wymagają kilku tygodni (często od pięciu do sześciu), podczas gdy testowanie mutacji genowych na próbce biopsji płynnej zajmuje tylko około trzech dni. Jest to czas, w którym można zastosować określone leczenie lub w którym można zastosować lek ukierunkowany na następną generację, jeśli nowotwór zostanie uznany za oporny.
- Procedura samej biopsji płynnej jest szybsza niż konwencjonalna biopsja.
- Biopsje płynne są mniej inwazyjne.
- Niektóre nowotwory znajdują się w obszarach, do których dostęp jest utrudniony, w celu wykonania konwencjonalnej biopsji tkanki.
- Niektóre nowotwory i przerzuty nie są idealnymi próbkami do profilowania genów - na przykład przerzutów do kości
- Biopsje płynne pozwalają na heterogeniczność nowotworu. Jak zauważono powyżej, większość guzów jest niejednorodna. Biopsja płynna może być w stanie dać próbki, które mogą reprezentować nowotwór jako całość w przeciwieństwie do konwencjonalnej próbki biopsyjnej, która byłaby reprezentatywna tylko dla komórek w tej konkretnej części guza.
- Jest prawdopodobne, że techniki biopsji płynnej będą ostatecznie tańsze niż konwencjonalne biopsje.
- Biopsje płynne niosą mniejsze ryzyko powikłań niż konwencjonalne techniki biopsji, takie jak ryzyko infekcji, krwawienia i zapaści płuc (odma opłucnowa). Powikłania te nie tylko obniżają jakość życia, ale mogą również powodować opóźnienia w leczeniu. (a konsekwencje opóźnień mogą oznaczać progresję nowotworu.)
- Biopsje płynne są mniej bolesne.
- Jeśli biopsja musi zostać powtórzona z powodu niewystarczającej ilości tkanki, o wiele łatwiej jest powtórzyć pobieranie krwi niż powtórzyć konwencjonalną biopsję.
- Postęp nauki o raku. Obserwując wyniki płynnych biopsji wykonywanych częściej w miarę upływu czasu, badacze mogą dowiedzieć się więcej o tym, jak guzy zmieniają się genetycznie w czasie.
- Biopsje płynne mogą wykryć mutacje, które zostały pominięte podczas pobierania próbek tkanek.
- Biopsje płynne - jeśli wykryją opór wcześniej - mogą pomóc zaoszczędzić niepotrzebnego leczenia (i wszelkich skutków ubocznych związanych z tym leczeniem), maksymalizując czas, w którym ktoś stosuje skuteczne leczenie.
- Biopsje płynne mogłyby teoretycznie zmniejszyć dawkę promieniowania ze względu na bieżące zapotrzebowanie na częste skanowanie w celu monitorowania postępu.
Wady płynnej biopsji
W tej chwili można się wiele dowiedzieć o biopsjach płynnych. Obecnie są one również ograniczone do wykrywania mutacji genowych, takich jak te w EGFR (chociaż mówi się, że wkrótce mogą być one stosowane do wykrywania translokacji i innych zmian.) W większości przypadków rodzaje raka płuca, krążenie komórek nowotworowych lub DNA nowotworu występuje tylko we względnie niewielkiej części nowotworów płuc i zależy od rodzaju i stadium raka. Negatywny wynik z biopsji płynnej nie oznacza, że rak nie jest obecny w organizmie.
Aktualny stan płynnych biopsji raka płuc
Biopsje płynne są wykorzystywane głównie do badań w Stanach Zjednoczonych, chociaż niektórzy onkolodzy używają ich do wykrywania lub monitorowania pacjentów z mutacjami EGFR. To powiedziawszy, 1 lipca 2016 r. Zatwierdzono test biopsji cieczy - pierwszy test tego rodzaju na raka płuc - do oceny mutacji EGFR u pacjentów z niedrobnokomórkowym rakiem płuc.
Przynajmniej jedno z głównych ośrodków onkologicznych oferuje teraz test wraz z szybkim genotypowaniem osocza u wszystkich pacjentów z niedrobnokomórkowym rakiem płuc w chwili rozpoznania lub po nawrocie / nawrocie raka płuca .
W Europie są one obecnie stosowane w leczeniu niedrobnokomórkowego raka płuca u chorych z niedrobnokomórkowym rakiem płuca w celu oceny mutacji EGFR i są uważane za konieczne do określenia, czy ludzie są kandydatami do leczenia inhibitorem kinazy tyrozynowej.
Co nas powstrzymuje?
Może to być mylące, gdy uczymy się o biopsjach płynnych, dlaczego ta technika nie jest jeszcze szeroko stosowana. To, czego jeszcze nie wiemy, to to, jak dobrze biopsje płynne spełnią dwa wymagania: dokładność i niezawodność. Należy określić, że biopsje płynne mogą dostarczyć tych samych informacji (lub lepszych) niż biopsje tkanek i konsekwentnie dostarczać te informacje.
Przyszłość
Trudno jest dokładnie określić potencjał biopsji płynnych na tym etapie badań, ponieważ są one tak nowe. Ostatecznie ma się nadzieję, że technika ta pomoże nie tylko w oszacowaniu rokowania i monitorowaniu oporności, ale także jako narzędzie do wykrywania raka, choć wciąż jest to odległy. Tak czy inaczej, jest ekscytującym aspektem badań nad rakiem w erze medycyny precyzyjnej.
Źródła:
Bettegowda, C., Sausen, M., Leary, R. i in. Wykrywanie krążącego DNA nowotworowego we wczesnych i późnych stadiach złośliwych nowotworów u ludzi. Science Translational Medicine
Imamura, F., Uchida, J., Kukita, Y. et al. Monitorowanie odpowiedzi na leczenie i ewolucję klonalną komórek nowotworowych przez krążenie DNA nowotworu heterogennych zmutowanych genów EGFR w raku płuc. Rak płuca . 2016. 94: 68-73.
Jiang, T., Ren, S. i C. Zhou. Rola analizy DNA krążącego guza w niedrobnokomórkowym raku płuca. Rak płuca . 2015. 90 (2): 128-34.
Karachaliou, N., Mayo-de-las-Casas, C., Molina-Vila, M. i in. Biopsje płynne w czasie rzeczywistym stają się rzeczywistością w leczeniu raka. Roczniki medycyny translacyjnej . 2015. 3 (3): 36.
Mahaswaran, S., Sequist, L., Nagrath, S. i in. Wykrywanie mutacji w EGFR w krążących komórkach raka płuc. The New England Journal of Medicine . 2008. 359 (4): 366-77.
Sacher, A., Paweletz, C., Dahlberg, S. i in. Potencjalna walidacja szybkiego genotypowania osocza w celu wykrywania mutacji EGFR i KRAS w zaawansowanym raku płuca. JAMA Oncology . Opublikowano w Internecie 7 kwietnia 2016 r.
Santarpia, M., Karachaliou, N., Gonzalez-Cao, M. i in. Wykonalność badania DNA nowotworu w krążeniu bez komórek pod kątem raka płuc. Biomarkery w medycynie . 2016. 10 (4): 417-30.