Ang biophysical nga likido naggamit sa dugo-dili tumor tissue-aron masusi ang kanser
Kasagaran, ang mga tumor gisusi gamit ang mga biopsy sa tisyu. Usa ka gamay nga sample ang gikuha gikan sa tumor ug genotyped, o gisusi alang sa genetic makeup. Ang problema sa niini nga pamaagi mao nga ang biopsy nga mga tumor mahimo nga mahagiton. Dugang pa, ang usa ka tumor biopsy naghatag lamang og usa ka snapshot sa tumor.
Nagsulat sa Discovery Medicine sa 2015, ang Labgaa ug mga co-authors nag-ingon sa mosunod mahitungod sa conventional tumor biopsy:
Alang sa dayag nga mga hinungdan, lisud ang pagmonitor sa tumor evolution pinaagi sa sunod-sunod nga mga biopsy. Dugang pa, ang biopsy nagpakita lang sa usa ka tumor sa tumor ug busa dili kini magrepresentar sa tibuok nga kolor sa somatic mutation sa mga dagko nga tumor. Ang usa ka alternatibo mao ang pagkuha og daghang mga biopsy alang sa susama nga tumor, apan kini nga kapilian daw dili realistiko o tukma.
Ang Liquid biopsy naglakip sa pagsukod sa circulating DNA (ctDNA) ug uban pang mga produkto sa tumor sa mga sample sa dugo nga nakuha gikan sa mga pasyente nga adunay kanser. Kini nga nag-uswag nga pamaagi sa pag-diagnostic nagsaad nga mahimong paspas, dili makadaot, ug epektibo nga gasto.
Kasaysayan sa Liquid Biopsy
Sa 1948, ang Mandel ug Métais, usa ka pares sa mga tigdukiduki nga Pranses unang nakaila sa ctDNA sa dugo sa mga himsog nga mga tawo. Kini nga pagkadiskobre nag-una sa panahon niini, ug kini wala pa sa mga dekada sa ulahi nga ang ctDNA dugang gi-usisa.
Niadtong 1977, si Leon ug mga kaubanan unang mipaila sa dugang nga ctDNA sa dugo sa mga pasyente sa kanser.
Niadtong 1989, giila sa Stroun ug mga kaubanan ang neoplastic (ie, cancer) nga mga kinaiya sa dugo. Pagkahuman niini nga mga nadiskobrehan, daghang uban nga mga grupo ang nagpaila sa piho nga mutation sa tumor suppressors ug oncogenes, microsatellite instability, ug DNA methylation, nga nagpamatuod nga ang ctDNA gibuhian ngadto sa sirkulasyon sa mga tumor.
Bisan tuod nahibal-an nato nga ang ctDNA nga nakuha gikan sa mga selula sa tumor nagpagawas sa dugo, ang sinugdanan, ang rate sa pagpagawas, ug ang mekanismo sa pagpagawas sa niini nga DNA dili klaro, nga adunay mga panukiduki nga nagpatunghag magkasumpaki nga mga resulta. Gipakita sa pipila ka panukiduki nga mas daghang malignant nga mga tumor ang dunay mas daghang patay nga selula sa kanser ug makagawas sa dugang nga ctDNA. Apan, ang ubang panukiduki nagsugyot nga ang tanan nga mga selula magpagawas sa ctDNA. Bisan pa niana, kini lagmit nga ang mga kanser nga mga tumor nagpagawas sa dugang nga lebel sa ctDNA ngadto sa dugo, nga naghimo sa ctDNA nga usa ka maayo nga biomarker sa kanser.
Tungod sa bug-at nga fragmentation ug ubos nga konsentrasyon sa dugo, ang ctDNA lisud ihimulag ug pag-analisar. Adunay usa ka kalainan sa ctDNA konsentrasyon tali sa serum ug mga sample sa plasma. Morag ang serum sa dugo kay sa plasma sa dugo mas maayo nga tinubdan sa ctDNA. Sa usa ka pagtuon ni Umetani ug mga kaubanan, ang mga konsentrasyon sa ctDNA nakit-an nga kanunay nga ubos sa plasma kumpara sa serum tungod sa posibleng pagkawala sa sirkulasyon nga DNA sa panahon sa paglinis, tungod kay ang pagtibhang ug uban pa nga mga protina ginabugaw panahon sa pagpangandam sa ispesimen.
Sumala sa Heitzer ug mga kaubanan, ania ang pipila ka mga piho nga mga isyu nga kinahanglan nga masulbad sa paggamit sa mga diagnostic nga potensyal sa ctDNA:
Una, ang preanalytical nga mga pamaagi kinahanglan nga mahimong standardized .... Ang pagpili sa usa ka pamaagi sa pag-inusara nga nagsiguro nga ang pagkuha sa igo nga gidaghanon sa taas nga kalidad nga DNA kritikal ug kini gipakita nga ang mga preanalytical nga mga hinungdan sa dugo nga pag-sampol ug pagproseso mahimong kusgan nga makaapekto sa ani sa DNA .... Ikaduha, ang usa sa pinaka importante nga mga isyu mao ang kakulang sa pagharmonisa sa mga pamaagi sa pagsukat. Ang nagkalainlain nga mga pamaagi sa pag-quantify, ... makahimo og lainlaing mga resulta tungod kay kini nga mga sukat nagpunting sa kinatibuk-an o bugtong amplifiable DNA .... Ikatulo, dili kaayo nahibal-an mahitungod sa sinugdanan ug sa detalyadong mekanismo sa pagpagawas sa ctDNA, ug sa kadaghanan nga mga pagtuon naglibog ang mga panghitabo nga mahimo usab nga makatampo sa pagpagawas sa ctDNA.
Gipuntirya kumpara sa Untargeted Approach
Sa pagkakaron, adunay duha ka pangunang pamaagi nga gikuha sa pag-analisar sa plasma sa dugo (o serum) alang sa ctDNA. Ang unang pamaagi gipunting ug nangita alang sa piho nga mga pagbag-o sa gene nga nagpaila sa mga tumor. Ang ikaduha nga paagi wala gipuntirya ug naglakip sa tibuok nga pag-usisa sa genome nga nangita sa ctDNA nga nagpabanaag sa kanser. Sa laing bahin, ang exome sequencing gigamit ingon nga usa ka labaw nga epektibo nga gasto, walay target nga pamaagi. Ang mga eksperimento mao ang mga bahin sa DNA nga gi-transcribe aron mahimong protina.
Uban sa gipunting nga mga pamaagi, ang serum gi-analisar alang sa nahibal-an nga genetic mutation sa usa ka gamay nga hugpong sa mutation sa drayber.
Ang mutation sa mga driver nagpasabut sa mutation sa genome nga nagpasiugda, o "nagpadagan," ang pagtubo sa mga selula sa kanser. Kini nga mga mutation naglakip sa KRAS o EGFR .
Tungod sa mga kauswagan sa teknolohiya sa dili pa dugay nga katuigan, ang gipunting mga pamaagi sa pag-analisar sa genome alang sa gamay nga kantidad sa ctDNA nahimong posible. Kini nga mga teknolohiya naglakip sa ARMS (amplification system nga mutation mutation); digital nga PCR (dPCR); mga lubid, emulsion, amplification, ug magnetismo (BEAMing); ug lawom nga pagkasunodsunod (CAPP-Seq).
Bisan tuod adunay mga kauswagan sa teknolohiya nga naghimo sa gipunting nga posible nga pamaagi, ang gipuntirya nga paagi lamang nagtumong sa pipila ka mga posisyon sa mga mutasyon (hotspots) ug gimingaw ang daghang mga mutasyon sa drayber sama sa tumor suppressor genes.
Ang nag-unang benepisyo sa walay-target nga mga pamaagi sa liquid biopsy mao nga mahimo kining gamiton sa tanan nga mga pasyente tungod sa kamatuoran nga ang pagsulay wala magsalig sa balik-balik nga genetic nga mga pagbag-o. Ang balikbalik nga mga pagbag-o sa henetika wala maglakip sa tanang matang sa kanser ug dili piho nga mga lagda sa kanser. Bisan pa, kini nga paagi kulang sa analytic nga pagkasensitibo ug komprehensibong pag-analisar sa mga genus sa tumor wala pa mahimo.
Sa kasayuran, ang presyo sa pagkasunodsunod sa usa ka tibuok nga genome nahulog na. Sa 2006, ang presyo sa pag-sunod sa tibuok nga genome mga $ 300,000 (USD). Niadtong 2017, ang gasto nahulog ngadto sa gibana-bana nga $ 1,000 (USD) kada genome, lakip na ang mga reagents ug ang amortization sa mga makina sa sunodsunod.
Klinikal nga Utility sa Liquid Biopsy
Ang unang paningkamot sa paggamit sa ctDNA mao ang mga diagnostic ug itandi nga lebel sa mga himsog nga mga pasyente nga adunay mga pasyente sa kanser o kadtong adunay dili maayo nga sakit. Ang mga resulta niini nga mga paningkamot nagkasagol, nga adunay pipila lamang nga mga pagtuon nga nagpakita sa mahinungdanong mga pagkalahi nga nagapakita sa kanser, kahimtang sa kagawasan, o pagbalik-balik.
Ang rason ngano nga ang ctDNA mahimong gamiton lamang sa pipila ka mga panahon sa pag-dayagnos sa kanser tungod kay ang mga nagkadaiyang ctDNA gikan sa mga tumor. Dili tanan nga mga tumor "gipaagas" ang DNA sa samang kantidad. Sa kinatibuk-an, ang labi ka abanse, kaylap nga mga tumor nag-ula sa dugang nga DNA ngadto sa sirkulasyon kay sa sayo, lokal, tumor. Dugang pa, ang nagkalainlaing mga matang sa tumor mipaagas sa nagkadaiyang kantidad sa DNA ngadto sa sirkulasyon. Ang tipik sa pag-circulate sa DNA nga nakuha gikan sa usa ka tumor nagkalainlain kaayo sa mga pagtuon ug mga matang sa kanser, gikan sa 0.01% ngadto sa 93%. Importante nga hinumdoman nga, sa kinatibuk-an, usa lamang ka minorya sa ctDNA ang nakuha gikan sa tumor, ang uban niini naggikan sa normal nga mga tisyu.
Ang circulating DNA mahimong gamiton isip usa ka prognostic marker sa sakit. Ang circulating DNA mahimong magamit aron masuhid ang mga kausaban sa kanser sa paglabay sa panahon. Pananglitan, gipakita sa usa ka pagtuon nga ang duha ka tuig nga survival rate sa mga pasyente nga adunay kanser sa colorectal (ie, ang gidaghanon sa mga pasyente nga buhi pa sa labing menos duha ka tuig human sa diagnosis nga adunay colorectal cancer) ug ang KRAS hotspot nga mutasyon 100 porsyento niadtong walay ebidensya sa katumbas nga sirkulasyon nga DNA. Dugang pa, posible nga sa duol nga umaabot, ang circulating DNA mahimong magamit sa pag-monitor sa mga pasiuna nga mga samad.
Ang circulating DNA mahimo usab nga gamiton sa pagsusi sa tubag sa therapy. Tungod kay ang sirkulasyon sa DNA nagpakita sa usa ka mas maayo nga kinatibuk-ang hulagway sa genetic makeup sa mga tumor, kini nga DNA lagmit adunay diagnostic nga DNA, nga magamit imbis sa diagnostic nga DNA nga nakuha gikan sa mga tumor sa ilang kaugalingon.
Karon, tan-awon nato ang piho nga mga ehemplo sa liquid biopsy.
Guardant360
Ang Guardant Health nakamugna og usa ka pagsulay nga naggamit sa sunod nga henerasyon nga pagkasunod sa profile nga nagpalibot sa DNA alang sa mutation ug chromosomal rearrangements alang sa 73 ka mga gene nga may kalabutan sa kanser. Ang Guardant Health nagmantala sa pagtuon nga nagtaho sa paggamit sa liquid biopsy sa oncology. Ang pagtuon migamit sa mga sample sa dugo gikan sa 15,000 nga mga pasyente nga adunay hiniusa nga 50 nga klase sa tumor.
Alang sa kadaghanan, ang mga resulta gikan sa liquid biopsy test nga nakig-alayon sa mga pag-usab sa gene nga nakita sa tumor nga mga biopsy.
Sumala sa NIH:
Giila sa Guardant360 ang susama nga mga kritikal nga mutation sa importante nga mga gene nga may kalabutan sa kanser sama sa EGFR, BRAF, KRAS , ug PIK3CA sa mga frequency nga susama kaayo sa kaniadto nga giila sa mga tumor biopsy nga mga sampol, nga may kalabutan sa 94% ngadto sa 99%.
Dugang pa, sumala sa NIH ang mga tigdukiduki nagtaho sa mosunod:
Sa ikaduhang bahin sa pagtuon, gibanabana sa mga tigdukiduki ang dul-an sa 400 ka mga pasyente-kadaghanan kanila adunay kanser sa baga o kolorektura-nga adunay dugo nga ctDNA ug mga resulta sa DNA sa tumor tissue ug gitandi ang mga sumbanan sa mga pagbag-o sa genomic. Ang katibuk-ang katukma sa liquid biopsy kon itandi sa resulta gikan sa pag-analisar sa tumor biopsy 87%. Ang katukma misaka ngadto sa 98% sa diha nga ang dugo ug mga sample sa tumor nakolekta sulod sa 6 ka bulan sa matag usa.
Maayo ang Guardant360 bisan pa nga ang mga lebel sa circulating DNA sa dugo ubos. Kasagaran, ang pagpalapad sa DNA sa tumor lamang naglangkob sa 0.4 porsyento sa DNA sa dugo.
Sa kinatibuk-an, ginamit ang liquid biopsy, ang mga tigdukiduki sa Guardant nakahimo sa pag-ila sa mga tumor marker nga makadirekta sa mga doktor sa 67 porsyento sa mga pasyente. Kini nga mga pasyente ang mahimo sa mga pag-aprobahan sa FDA nga mga pagtambal ingon man usab sa mga terapiya sa pagsusi.
ctDNA ug kanser sa baga
Sa 2016, gi-aprobahan sa FDA ang cobas EGFR Mutation Test nga gamiton alang sa pagtuki sa mga mutasyon sa EGFR sa circulating DNA sa mga pasyente nga adunay kanser sa baga. Kini nga pagsulay mao ang una nga gi-aprobahan nga liquid biopsy sa FDA ug giila ang mga pasyente nga mahimong mga kandidato alang sa pagtambal sa mga target nga terapi gamit ang erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif), ug gefitinib (Iressa) isip first-line treatment, ug osimeritinib (Tagrisso) ikaduha nga pagtambal. Kini nga mga target nga mga terapiya nag-atake sa mga selula sa kanser nga adunay piho nga mutasyon sa EGFR .
Importante, tungod sa taas nga gidaghanon sa dili tinuod nga negatibo nga mga resulta, ang FDA nagsugyot nga ang usa ka tissue biopsy sample makuha usab gikan sa usa ka pasyente nga adunay negatibong liquid biopsy.
ctDNA ug Cancer sa atay
Ang gidaghanon sa mga tawo nga namatay sa kanser sa atay misaka sa miaging 20 ka tuig. Sa pagkakaron, ang cancer sa atay mao ang ikaduha nga hinungdan sa kamatayon sa kanser sa kalibutan. Walay maayo nga mga biomarker nga makit-an ug maka-analisar sa atay, o hepatocellular (HCC), kanser. Ang pagbalibad sa DNA mahimong maayo nga biomarker alang sa cancer sa atay.
Tagda ang mosunod nga kinutlo gikan sa Lagbaa ug co-authors mahitungod sa potensyal sa paggamit sa sirkulasyon nga DNA aron masusi ang cancer sa atay:
Ang hypermethylation sa RASSF1A, p15, ug p16 gisugyot isip sayo nga diagnostic nga mga himan sa usa ka retrospective nga pagtuon lakip ang 50 nga pasyente nga HCC. Usa ka pirma sa upat nga methylated genes nga aberrantly (APC, GSTP1, RASSF1A, ug SFRP1) gisulayan usab alang sa diagnostic accuracy, samtang ang methylation sa RASSF1A gitaho nga usa ka prognostic biomarker. Ang sunod nga mga pagtuon nag-analisar sa ctDNA sa mga pasyente sa HCC nga naggamit sa mga teknolohiya sa pagtinagalog .... Daghan nga mga kopya sa aberrant nga DNA ang nakit-an sa duha ka mga HBV nga tigdala nga wala kaniadto nga kasaysayan sa HCC sa panahon sa pagkolekta sa dugo, apan kinsa ang nagpalambo sa HCC panahon sa follow-up. Kini nga nakuha nakapaabli sa pultahan aron sa pagtimbang-timbang sa pagkopya sa numero sa kopya sa ctDNA isip usa ka himan sa screening alang sa sayo nga pagtuki sa HCC.
Usa ka Pulong Gikan
Ang mga biopsy nga liquid usa ka kulbahinam nga bag-ong pamaagi sa genomic diagnosis. Sa pagkakaron, ang pipila nga mga biopsy nga liquid, nga nagtanyag sa komprehensibong paghatag sa molekula, anaa sa mga doktor aron matagan-an ang genetic nga impormasyon nga makuha gikan sa tissue biopsy. Anaa usab ang pipila ka mga biopsy nga makagamit sa tisyu alang sa tisyu nga biopsy-kon ang mga biopsy sa tisyu dili magamit.
Importante nga hinumduman nga daghang mga pagsulay sa biopsy nga liquid ang nagpadayon karon ug dugang nga panukiduki kinahanglan nga pagabuhaton sa pag-unod sa therapeutic utility niini nga interbensyon.
> Mga Tinubdan:
> Pagsulay sa Dugo alang sa mga Pagbag-o sa Genetiko sa mga Tumor Nagpakita nga Gisaad nga Alternatibo sa Tumor Biopsy. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. Pagbalhin sa Tumor DNA isip Liquid Biopsy for Cancer. Klinikal nga Chemistry. 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Liquid biopsy sa cancer sa atay. Discovery Medicine. 2015; 19 (105): 263-73.
> Likido nga Biopsy: Paggamit sa DNA sa Dugo aron Makamatikod, Pagsubay, ug Pagtratar sa Kanser. NIH.
> Umetani N, et al. Ang mas taas nga kantidad sa libre nga sirkulasyon sa DNA sa serum kaysa sa plasma wala nag-una tungod sa nahugawan nga sobra nga DNA atol sa panagbulag. Ann NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Mga Prinsipyo nga Prinsipyo sa Pharmacotherapy sa Kanser. Sa: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann BC. eds. Goodman & Gilman's: Ang Pharmacological Basis sa Therapeutics, 13e New York, NY: McGraw-Hill.