Ақпарат

Қатерлі ісікке мутациялар жеткілікті екені нақты дәлелденді ме?

Қатерлі ісікке мутациялар жеткілікті екені нақты дәлелденді ме?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ғалымдар үшін барлық қатерлі ісік жасушаларында кейбір мутацияланған гендер бар екені анық. Жалпы мутацияларды айтыңыз.

Бірақ бұл дәлел қажетті шартты білдіреді.

Бірақ жеткілікті шарттар туралы не деуге болады?

Қатерлі ісік үшін мутациялар қажет, бірақ жеткіліксіз болуы мүмкін бе?

яғни. басқа факторлар болуы мүмкін, олар маңыздырақ болуы мүмкін бе?


Мутацияларды алу (біреуден көп) қатерлі ісікке апаратын жолдағы қажетті (және жеткілікті) қадамдар. Қазіргі пікір жасушалардың рак клеткасына толық айналуы үшін «бірнеше рет соққыға» мұқтаж. Оны Кнудсон гипотезасы деп те атайды, түпнұсқа қағаз осында.

Мысалы, белсендіретін BRAF V600E мутациясын алатын меланоциттер (ағзадағы пигмент жасушалары) (бұл меланома жасушасын алудағы маңызды қадам, бұл мутация барлық меланоманың шамамен 70% кездеседі) жасушаны өзгерту үшін жеткіліксіз. Мұны істеу үшін басқа мутациялар қажет.

Жасушалардың қатерлі ісікке айналуы үшін маңызды нәрселердің бірі - жасушалардың апоптоз механизмдерінен, сондай-ақ иммундық жүйеден құтылу. Екеуі де гендердің мутациясына, инактивациясына немесе эпигенетикалық үнсіздікке байланысты, сондықтан мен гендер ісіктің кілті деп айтар едім.

Әрі қарай оқу үшін бұл екі мақала қызықты болуы керек:


Жаңа зерттеу жастарға бағытталған сирек кездесетін қатерлі ісіктерді емдеудің жолын көрсетеді

Қалыпты адам бауырының көлденең қимасы (сол жақта) және фиброламелярлық карциномамен зақымдалған.

Көптеген жылдар бойы жүргізілген мұқият зерттеулерден кейін ғалымдар тобы бауыр ісігінің сирек түрін қоздыратын генетикалық қозғалтқышты анықтады. Нәтижелер негізінен жасөспірімдер мен жас ересектерге әсер ететін әдетте өлімге әкелетін ауруды, фиброламелярлық гепатоцеллюлярлық карциноманы (FL-HCC) емдеуге арналған препараттардың негізгі мақсаттарын ұсынады.

Рокфеллер университетінің жасушалық биофизика зертханасының меңгерушісі ретінде зерттеу жүргізген Сэнфорд Саймон қылмыскерді «химерлік ген» деп сипаттайды, бұл мутация екі геннің бірігуі нәтижесінде пайда болады. Бұл гендер әдетте бір-бірінен алшақ орналасады, олар шамамен 400 000 негіз жұптарымен бөлінген, ДНҚ-ның құрылыс блоктары, олар гендерді құрайды.

Саймонның зертханасы үш жыл бұрын алғаш рет сипаттаған химерикалық ген мутацияға сыналған жүздеген FL-HCC пациенттерінің әрқайсысында табылды.

Аурудың механизмі анықталды

Химерикалық генді аурудың белгісі ретінде растаған Саймон бұл қатерлі ісіктерді тудыруы мүмкін бе және қалай тудыруы мүмкін екенін зерттеуге кірісті. Ол FL-HCC тінтуірінің үлгісін жасау үшін Скотт Лоумен, Мемориал Слоан Кеттеринг онкологиялық орталығындағы қатерлі ісік генетикімен жұмыс істеді.

Осы аптада жарияланған жұмыста Ұлттық ғылым академиясының материалдары, ғалымдар 400 000 базалық жұптың жойылуын тасымалдайтын және химерикалық генді шығаратын тышқандарды жасау үшін ДНҚ-ны манипуляциялауға арналған өте дәл құрал болып табылатын CRISPR гендік редакциясын пайдаланды. Лоу зертханасының аспиранты Эдвард Кастенхубер бұл тышқандардың FL-HCC бар адамдарда кездесетін ісіктердің биологиясына ұқсайтын бауыр ісіктерін дамытатынын анықтады, бұл жою ісік тудыруы үшін жеткілікті екенін болжайды - басқа өзгертулер қажет емес. ісіктердің өсуі үшін.

Дегенмен, бұл эксперимент жою ісіктің пайда болуын қалай тудыратыны туралы сұрақты ашық қалдырды: әдетте ісіктердің өсуін басатын гендерді жою арқылы немесе химерикалық генді енгізу арқылы. Біріктірілген гені бар, бірақ геномында делециясы жоқ тышқандарда ісік пайда болған тағы бір тәжірибе ауруды тудыратын ДНҚ жетіспейтіні емес, мутация екенін дәлелдеді.

Химерикалық ген аурудың қоздырғышы ретінде бекітілген және оның жасушалық механизмдері анықталған кезде, Саймон және оның командасы, соның ішінде Рокфеллердің клиникалық ғалымдар бағдарламасының Гади Лалазар және аспирант Дэвид Рекена - қазір есірткінің ықтимал мақсаттарын анықтау үшін жұмыс істеуде. ауруды емдеңіз.

Терапияның жаңа тұжырымдамалары

Осы дәрілік мақсаттардың арасында киназалар деп аталатын ферменттер тобына жататын біріктірілген геннен алынған ақуыз бар. Бұл ферменттер қатерлі ісік ауруларында жиі мутацияға ұшырайды. «Шындығында, - деп түсіндіреді Саймон, - қол жетімді қатерлі ісікке қарсы ең табысты терапиялардың кейбірі, соның ішінде Гливек, арнайы киназаларға бағытталған.

Зерттеушілер біріктірілген геннің киназа белсенділігінің бұзылуы тышқандардағы ісіктердің пайда болуын нашарлататынын көрсетті - бұл олардың осы белсенділікке немесе оның салдарына бағытталған агенттер FL-HCC-ге қарсы тиімді болуы мүмкін деген сенімін нығайтты.

Команда сонымен қатар бұрын басқа қатерлі ісік ауруларына қатысы бар бірқатар жасушалық сигналдық жүйелерге бағытталған әсерлерді зерттейді және олар FL-HCC пациенттерінде шамадан тыс белсенді болған кезде ісік өсуін тездетеді. Олар пациенттерде клиникалық сынақтарды бастамас бұрын жаңа терапиялардың тиімділігін тексеру үшін жүйе ретінде өздерінің жаңа тінтуір үлгісін пайдаланады.

Саймон алғаш рет FL-HCC-ге тоғыз жыл бұрын, оның 12 жасар қызы Эланаға ауру диагнозы қойылған кезде қызығушылық танытты. (Қазір 21 жаста, Элана Гарвардтың аға курсында оқиды және аурудың геномикасын сипаттайтын алдыңғы есептердің жетекші авторы.) Ол қатерлі ісік ұсынатын қиындықтарды қабылдауды жалғастыруда және соңғы жетістіктерді «ғажайып тамаша дауылмен» байланыстырады. барлық ғылымдар іргелі зерттеулерге онжылдық мемлекеттік инвестициялардың арқасында.

«Міне, онкологиялық ауру, бес жыл бұрын біз оның бір ауру ма, әлде көптеген аурулар біріктірілген ба екенін білмедік», - деп қосты Саймон. «Біз оның тұқым қуалайтынын немесе кездейсоқ мутацияға байланысты екенін білмедік. Енді біз жүргізушінің не екенін және оның қалай жұмыс істейтінін нақты білеміз және біз терапияны жобалауды бастай аламыз ».


Қатерлі ісікке мутациялар жеткілікті екені нақты дәлелденді ме? - Биология

Хламидиоз trachomatis бүкіл әлемде жыныстық жолмен берілетін бактериялық аурудың негізгі себебі болып табылатын адам қоздырғышы.

Жыл сайын жыныстық инфекциялардың 90 миллионнан астам жаңа жағдайлары орын алады. Әйелдердің шамамен 70 пайызы жұқтырған Хламидиоз асимптоматикалық болып қалады және бұл бактериялар айлар, тіпті жылдар бойы созылмалы инфекцияларды тудыруы мүмкін. Ешқандай белгілер тудырмаса да, Хламидиоз әйелдің ұрпақты болу органдарына зақым келтіруі мүмкін, бірақ стандартты бактерияға қарсы препараттар толық жоюға барған сайын тиімсіз болып келеді, өйткені Хламидиоз асимптоматикалық созылмалы инфекцияға әкеліп соғатын тұрақты режимге өтеді.

Берлиндегі Макс Планк инфекциялық биология институтының (MPIIB) зерттеушілері қазір мұны көрсетіп отыр Хламидиоз инфекциялар олардың иесі қатерлі ісіктің дамуына жол ашатын генетикалық зақымдалған жасушалардың реттелмейтін өсуіне жол бермейтін қалыпты механизмдерді жоққа шығару арқылы хост ДНҚ-да мутация тудыруы мүмкін.

Олардың жасушаішілік өмір салтына байланысты Хламидиоз тіршілігі үшін жасушалардың әртүрлі функцияларына байланысты. Хламидиоз оның өсуіне қолайлы болу үшін иесі жасуша механизмін басқарады, дегенмен хост жасушаларының тағдырына мұндай өзгерістердің салдары жұмбақ болып қалады. Байланыстыратын эпидемиологиялық дәлелдер одан да көп алаңдатады Хламидиоз жатыр мойны және аналық без обырының дамуымен инфекциялар. Берлиндегі Макс Планк инфекциялық биология институтының зерттеушілері Синдрилла Чумдури, Раджендра Кумар Гурумурти және Томас Ф. Мейер қазір мынаны анықтады. Хламидиоз олардың иесі жасушаларының геномы мен эпи-геномына ұзақ әсер етеді. Мұндай өзгерістер қатерлі ісік ауруларының дамуына көбірек әсер етеді.

Хламидиоз (жасыл) адамның иесі жасушасының ішінде (қызыл). Кредит: Инфекциялық биологияға арналған MPI/V. Бринкман

Команда ДНҚ бұзылуларының жоғарылағанын анықтады Хламидиоз- жұқтырған жасушалар. Қалыпты жасушаларда зақымдану дәрежесіне байланысты жасушалар «өзіне қол жұмсайды» немесе ДНҚ-ның бұзылған тізбегдерін қайта бекітетін және генетикалық кодтың реттілігін қамтамасыз ететін ДНҚ зақымдану реакциясы деп аталатын процесте арнайы ақуыз кешендері арқылы қалпына келтіруді белсендіреді. өзгертілген жоқ.

Ең бастысы, в Хламидиоз-инфекцияланған жасушалардың ДНҚ-ның зақымдалу реакциясы бұзылды, бұл ДНҚ бұзылыстарының қатеге бейім жөндеуіне әкелді - мутацияның ықтимал себебі. Бір қызығы, ДНҚ-ның үлкен зақымдалуына қарамастан, Хламидиоз жұқтырған жасушалар көбеюін жалғастырды, бұл хост жасушаларында белсендірілген тірі қалуды қолдайтын қосымша сигналдар арқылы жеңілдетілді. Хламидиоз.

Зақымдалған жасушалардың бұл мәжбүрлі өмір сүруінің екінші жағы қатерлі ісікке әкелуі мүмкін мутацияларды тасымалдайтын жасушаларды жойатын қалыпты механизмдерден жалтару үрдісінің жоғарылауы болып табылады. Команда бұл ДНҚ-ның жинақталған зақымдануы жағдайында жасушалардың бақыланбайтын өсуіне байланысты жұқтырған жасушалардың канцерогенезінің жолындағы алғашқы қадам болуы мүмкін деп санайды - қатерлі ісік ауруының белгісі.

Адамның қатерлі ісігінің шығу тегі ретінде инфекцияларды анықтау маңызды, өйткені ол вакцинация немесе антибиотикалық емдеу арқылы ракогенездің алдын алуға мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта мұндай профилактикалық стратегиялар, сәйкесінше, жатыр мойны және асқазан қатерлі ісігінің этиологиялық агенттері - адам папиломасы вирусы (HPV) және Helicobacter pylori ісік тудыратын агенттерге қарсы сәтті жүргізілуде. Дегенмен, көптеген инфекцияға негізделген қатерлі ісік этиологиялары нақты анықталған жоқ, сондықтан онкологиялық ауруларды емдеу әдетте озық сатыдағы және анықталған қатерлі ісік диагнозы бар науқастармен шектеледі.

MPIIB профессоры Мейер кафедрасы H. pylori-нің белгілі канцерогендік рөлінен басқа, бактериялық инфекциялар мен қатерлі ісік арасындағы байланысты біржақты бағалау үшін бірнеше бағыттағы зерттеулерді белсенді түрде жүргізеді. Chumduri және т.б. әйелдердің көтерілуі арасындағы ықтимал байланысты растайтын маңызды мозаикалық бөлікті құрайды Хламидиоз инфекциялар және әсіресе аналық без ісігі.


Watson Genomics көмегімен қатерлі ісік кодын бұзу

Мысырлықтар пирамидалар салған кезден бастап біз қатерлі ісіктің адамзатқа тигізетін әсері туралы білдік. Бұл АҚШ-тағы өлім-жітімнің екінші себебі 1, 2010 жылдан 2012 жылға дейінгі деректерге сүйенсек, американдықтардың 40 пайызға жуығы оны өмір бойы дамытады, әрбір төртінші ер адамның және әрбір бесінші әйелдің осы аурудан өлу қаупі бар 2. . АҚШ президенттері 1971 жылы бұл аурумен күресуді өздерінің саяси күн тәртібіне қойды, президент Ричард Никсон қатерлі ісікке қарсы «соғыс» жариялады, ал президент Барак Обама 2016 жылдың қаңтарында қатерлі ісік ауруын зерттеуді жеделдетуге арналған екі бағдарлама да қатерлі ісік ауруын жариялады.

Біз бұл аурудың себептері мен дамуы туралы көбірек білгендіктен, пациенттердің өмір сүру деңгейі туралы ине баяу қозғалды. Қатерлі ісік ауруын түсінудегі маңызды кезеңдердің бірі соңғы бірнеше онжылдықта болды, ол геномның ауруы (бұл ДНҚ-дағы мутациялардан туындаған дегенді білдіреді) ретінде бекітілген. Дегенмен, аурудың кең таралған гетерогенділігі (яғни, науқастан науқасқа, тіннің бір науқастың ішіндегі, тіпті науқастың бір тінінің ішінде де өзгеруі) ауруды түсінуді және оны емдеуді, диагностикалауды және алдын алуды қиындатады. Қатерлі ісік ауруы мен өршуі соншалықты түсініксіз болғандықтан, ол пациенттің молекулалық профилін түсіндіруде үлкен қиындықтар туғызады.

Тіпті жекелеген пациенттердегі күрделіліктер мен айырмашылықтар ауруды түсінуді қиындатқанымен, жеке адамдардағы геномдық айырмашылықтар да пациентке тән емдеу үшін пайдаланылуы мүмкін ерекшеліктер болып табылады. Бұл айырмашылықтарды біз Уотсон үшін Геномика үшін пайдаланамыз және пайдаланамыз деп үміттенеміз.

Біздің пайымдау алгоритмдеріміз қатерлі ісік биологиясы туралы үнемі өзгеріп отыратын түсініктің бар үлгілерін (тіпті қайшы келетіндерін) ескереді. Құрылымдық және құрылымданбаған деректер көздерімен қоян-қолтық жұмыс істей отырып, бұл алгоритмдер қатерлі ісік тудыратын гендер туралы ақпаратты қамтамасыз ете алады және емделуші дәрігердің пациент негізінде қарастыруы үшін молекулалық мақсатты терапияны ұсына алады.

Watson for Genomics дәрігерге пациенттерге жеке күтім көрсетуді жеңілдетуге көмектеседі. Бұл концепция тек дәрігерлер мен зерттеушілердің көңілінен шығуда. 2015 жылы Президент Обама геномдық төңкерістің ықпалымен нақты медицина бастамасы (PMI) деп аталатын тағы бір бастаманы жариялады. Жақында біздің зерттеу тобымыз Cell.com/Trends/Cancer сайтында жарияланған PMI және Watson for Genomics арасындағы қиылысу туралы мақаланы жариялады.

Қатерлі ісікке қарсы препараттарға төзімділік мәселелері бойынша кең институтпен ынтымақтастық

Соңғы бірнеше онжылдықта онкологиялық науқастардың өмір сүру деңгейі жақсарғанымен, көптеген қатерлі ісіктер ақырында қайта пайда болады. Мұның себептерінің бірі – қатерлі ісіктің дәріге төзімділігі. Қатерлі ісікке қарсы дәрі-дәрмекке төзімділіктің биологиясы ғылыми қоғамда толық түсінілмейді. Дегенмен, бұл мутацияланған қатерлі ісік штаммдарының әсері таң қалдырады – жыл сайын АҚШ-та 600 000-ға жуық қатерлі ісік өлімі есірткіге төзімділікке байланысты 3 . Бүгінгі күні дәрі-дәрмекке төзімді мутацияның себептері туралы аз мәлімет бар. Сондықтан кең институтпен серіктесе отырып, біз мыңдаған дәріге төзімді ісіктерді зерттеу және түсіну үшін Уотсонның есептеулері мен машиналық оқыту тәсілдерін қолданамыз деп үміттенеміз. 10 000-нан астам емделуші үлгілері, сондай-ақ зертханалық зерттеулердің нәтижелері арқылы біз пациенттердің үлкен когорталарының молекулалық деректерін жинау, жасуша желілерінде мұқият жобаланған зертханалық эксперименттер және күрделі алгоритмдердің күші арқылы бұл құпияны ашуды жоспарлап отырмыз.

Сайып келгенде, біздің үмітіміз онкологиялық ауруларды емдеуге төзімділіктің молекулярлық негіздерін тереңірек түсіну зерттеушілер мен клиницистерге осы күрделі мәселеге қарсы тұруға көмектесетін қосымша ақпарат беруге көмектеседі. Егер Уотсон мен Кең институт бірге осы маңызды мәселе туралы жаңа білімдерді ашуға көмектесе алса, біз осы ортақ Moonshot-ке әлдеқайда жақын боламыз.


Экзома және геномды секвенирлеу арқылы анықталған мантия жасушаларының лимфомасының кодталатын және кодталмаған драйверлері

Мантия жасушалы лимфома (MCL) - стандартты терапиямен емделмейтін, сирек кездесетін В-жасушалы Ходжкиндік емес лимфома (NHL). Бұл қатерлі ісіктің генетикалық драйверлері нақты анықталған жоқ және клиникалық ағымдағы айырмашылықтарға ықпал ететін белгілі ерекшеліктер шектеулі болып қалады. Осы қатерлі ісікке қатысы бар биологиялық жолдар туралы түсінігімізді кеңейту үшін біз бұрын жарияланған экзома когорттарымен қатар 51 экзомадан алынған деректерді пайдалана отырып, MCL кең ауқымды геномдық талдауын жасадық. Нәтижелерімізді растау үшін біз әрқайсысында клиникалық бақылау деректері бар 212 MCL ісіктерінің экзомалық когортасында анықталған гендерді қайта ретке келтірдік. Біз болжамдық байланысын растадық TP53 және NOCH1 мутациялар және одан әрі екі қосымша ген тағайындайды, EWSR1 және MEF2B, оның мутациясы сәйкесінше нашар және жақсы нәтижемен байланысты. Біздің дәйектілік жаңа қайталанатын мутацияларды, соның ішінде бірегей қателік ыстық нүктесін анықтады MEF2B және бір экзонның айналасындағы кодталмаған мутациялар үлгісі HNRNPH1 ген. Фокустық табиғатын растау үшін біз 34 MCL геномдарын ретке келтірдік HNRNPH1 мутациялар Осы жағдайлардың 110-нан алынған РНҚ-секв деректерін пайдалана отырып, біз қайталанатын кодтаудың функционалды рөлін анықтадық. HNRNPH1 автоматты реттеуші кері байланыс механизмін бұзудағы мутациялар. Тұтастай алғанда, біз РНҚ трафикінде немесе сплайсингте рөлі бар үш жаңа MCL байланысты гендерді анықтадық, атап айтқанда DAZAP1, EWSR1, және HNRNPH1. Біріктірілген бұл деректер MCL патобиологиясында сплайсингтің аберрантты реттелуінің рөлін қатты көрсетеді.

альтернативті сплайсингті реттеудегі рөлі бар РНҚ байланыстыратын ақуыздар, DAZAP1, EWSR1, HNRNPH1, MCL-де жиі мутацияға ұшырайды

Көпшілігі қайталанатын соматикалық HNRNPH1 мутациялар интрондық болып табылады және HNRNPH1 баламалы сплайсинг арқылы өзін-өзі реттеуді көрсетеді


Болжалды биомаркерлер

Колоректальды обырды емдеу әлі де емдеуге қол жеткізу үшін бірінші кезектегі ісіктің хирургиялық резекциясына сүйенетініне қарамастан, соңғы 15 жылда колоректальды қатерлі ісіктің III және IV сатысын медициналық емдеуде айтарлықтай прогреске қол жеткізілді. ІІІ сатыдағы колоректальды обырдың адъювантты терапиясы тиімдірек болды, өйткені стандартты режим 5-фторурацил (5-ФУ) және лейковориннен 5-ФУ және оксалиплатин немесе иринотеканға дейін жетілді.84 Сонымен қатар, IV сатыдағы колоректальды қатерлі ісігі бар науқастарды емдеу 5-ФУ, оксалиплатин және иринотеканға қосымша мақсатты емдерді (цетуксимаб, панитумумаб, бевацизумаб 2-кестені қараңыз) қоса кеңейтті. Колоректальды обырды емдеуге арналған көптеген тиімді агенттерді анықтаумен науқастар үшін оңтайлы емдеу режимдерін таңдау үшін болжамды маркерлер қажет болды. Бұл әсіресе тоқ ішек қатерлі ісігіне қатысты, өйткені тоқ ішектің қатерлі ісігі арасындағы жауаптың біркелкі еместігі және медициналық емдеудің уыттылығы мен құны. Генетикалық және эпигенетикалық өзгерістердің тиімді болжамдық молекулалық маркерлер болу әлеуеті соңғы уақытта айтарлықтай назар аударды және бұл маркерлердің кейбірін колоректальды обырмен ауыратын науқастарды күнделікті күтімде қолдануға әкелді (5-кесте).

Колоректальды қатерлі ісік биомаркерлері препаратты таңдаудың болжаушылары ретінде

Арнайы молекулалар мен жолдарға бағытталған қатерлі ісік терапиясының пайда болуы жеке емдеу шешімдерін қабылдау үшін колоректальды қатерлі ісіктегі генетикалық және эпигенетикалық зақымданулардың әлеуетін көрсетеді. Мутантты гендердің тікелей емделу әлеуетінің айқын көрінісі мутанттылық болып табылады КРАС және цетуксимабпен емдеу. Метастатикалық колоректальды обырмен ауыратын науқастардың тек ~15% -ы EGFR-ге бағытталған моноклоналды антиденелер (mAb) терапиясына жауап береді, бұл резистенттіліктің өзгеруіне қайталама болуы мүмкін төзімділік механизмдерін қарқынды зерттеуге түрткі болды. EGFR ген және/немесе төменгі эффекторлардағы мутациялар. Бұл зерттеулер бір жақсы дәлелденген және өте сенімді болжамдық маркерді (мутант КРАС) және қосымша валидацияны қажет ететін тағы бірнеше перспективалы биомаркерлер (мутант BRAF, PIK3CA және PTEN).85 Зерттеу күштері сонымен қатар цитоксикалық агенттермен: 5-ФУ, иринотекан және оксалиплатинмен адъювантты химиотерапияға жауапты болжайтын колоректальды обырдың молекулалық ерекшеліктерін анықтауға бағытталған. емдеуді таңдауда жетекші рөл атқарады. Біз, ең алдымен, болжамдық маркерлер ретінде жүре пайда болған ісік мутацияларына назар аудардық, бірақ тұқым қуалайтын (ұрық сызығы) полиморфизмдер химиотерапияның қатерлі ісікке әсеріне және дәрілік уыттылық қаупіне, әсіресе 5-ФУ және иринотекан жағдайында әсер ететінін атап өткен жөн. Уолтерде қаралған т.б16).

Анти-EGFR mAb емдеуіне жауап болжаушылары

EGFR бағытталған моноклоналды антиденелер цетуксимаб (Erbitux) және толық гуманизацияланған mAb панитумумаб (Vectibix) метастаздық колоректальды қатерлі ісігі бар емделушілерде жалғыз агент ретінде де, дәстүрлі химиотерапиямен біріктірілімде де тиімді екені дәлелденді.86–88 Алайда, бұл емдеу әдістерінің PFS және OS екеуін де жақсартады, олар метастаздық колоректальды қатерлі ісігі бар науқастардың аз бөлігінде ғана тиімді.85 Бұл препараттар әдетте жақсы төзімді, бірақ әлі де тері бөртпелерін, диареяны және жүрек айнуын қоса, емдеуге байланысты аурумен байланысты және сонымен бірге қымбат. . EGFR-ге қарсы mAb емін тиімдірек болатын емделушілерге жақсырақ бағыттау үшін, КРАС мутация күйі және цетуксимаб пен панитумумабқа төзімділіктің қосымша молекулалық маркерлері жан-жақты бағаланды.

КРАС дәл болжамды биомаркер болып табылады

Төрт ірі III фазалық рандомизацияланған сынақтардың нәтижелері метастаздық колоректальды обырмен ауыратын науқастардың КРАС 12 немесе 13 кодондарындағы мутациялар цетуксимаб немесе панитумумабпен емдеуден пайда әкелмейді.4 89–91 Осы негізгі сынақтар жарияланғанға дейін, олардың арасындағы байланыс КРАС мутация күйі және EGFR-ге қарсы mAb реакциясы бірнеше кішігірім зерттеулермен нық түрде қолдау тапты,92–94, бірақ деректер күнделікті клиникалық тестілеуді қамтамасыз ету үшін жеткіліксіз болды. Жақында жарияланған рандомизацияланған сынақтар қолдануды белгіледі КРАС тиісті клиникалық жағдайлардың көпшілігінде метастатикалық колоректальды қатерлі ісігі бар емделушілерде анти-EGFR mAb төзімділігінің болжамды маркері ретінде мутациялық талдау. Бұл параметрлерге цетуксимабты немесе пантумиабты әдеттегі цитотоксикалық химиотерапиямен (мысалы, 5-FU, FOLFOX немесе FOLFIRI) біріктіріп, метастаздық аурудың бірінші қатардағы емі ретінде, 90 95 96 және қайталанатын/рефрактерлі емделушілерде монотерапия ретінде пайдалану кіреді.4 89 91

Анти-EGFR mAb емдеуге қатысты екінші өзекті сұрақ мутантты ма КРАС бұл емдеуді тағайындау кезінде жағымсыз нәтижені болжайды. Есептелген HR жалпы саны 348-де дәл 1,0 болды КРАС- монотерапия ретінде панитумумаб89 немесе цетуксимаб4 көмегімен емделген, химиотерапияға төзімді немесе рефрактерлі мутантты ісіктер, бұл пайданың жоқтығын растайды, бірақ сонымен бірге осы популяциядағы PFS немесе ОЖ-ға қатысты анти-EGFR mAb емінің зияны жоқ екенін көрсетеді. Керісінше, FOLFOX4 (фторурацил, лейковорин және оксалиплатин) немесе FOLFIRI (фторурацил, лейковорин және иринотекан) біріктірілген бірінші қатардағы ем ретінде цетуксимабты немесе панитумумабты зерттеулерде хабарланған HR әдетте >1,0 болды. Химиотерапияның нәтижелері.85 Сынақ (оксалиплатин және цетуксимаб метастаздық колоректальды обырдың бірінші қатардағы емі) әсіресе 5-ФУ, лейковорин және оксалиплатинге анти-EGFR mAb емдерін қосу зиянды болуы мүмкін екенін көрсетеді. КРАС-мутантты метастатикалық колоректальды қатерлі ісік.90

Үлкен сынақтардың дәлелдеріне сүйене отырып, еуропалық және американдық практикалық нұсқаулықтар ұсынады немесе талап етеді КРАС цетуксимабты немесе панитумумабты емдеуді бастағанға дейін колоректальды қатерлі ісік тініне мутаациялық талдау.1–3 Еуропалық денсаулық сақтау органы панитумумаб монотерапиясын және цетуксимабты моно- немесе біріктірілген ем ретінде қолдануды метастаздық колоректальды қатерлі ісікпен ауыратын науқастарға шектейді. мутацияланбаған WT КРАС Біріншілік ісіктерде.1 Американдық клиникалық онкология қоғамы жақында «EGFR-ге қарсы антиденелер терапиясына үміткер метастаздық колоректальды карциномасы бар барлық пациенттер ісіктерін тексеруден өтуі керек» деген уақытша пікір жариялады. КРАС [кодон 12 және 13] мутациялар…және [КРАС-мутантты] пациенттерге анти-EGFR антидене терапиясын алмау керек'.3 Сол сияқты, Ұлттық кешенді онкологиялық желі (NCCN) нұсқаулары WT дәлелін талап етеді. КРАС цетуксимаб немесе панитумумабпен емдеуге дейін барлық метастаздық колоректальды қатерлі ісік жағдайларында.2

Мутанттың дерлік мінсіз теріс болжамдық мәніне қарамастан КРАС, ол әлі де азшылықты құрайды (~30%) КРАС кодон 12/13 анти-EGFR mAb еміне жауап беретін WT пациенттері.85 Бұл WT бар ісіктері бар адамдарда пайданың болмауын болжауы мүмкін қосымша биомаркерлерді зерттеуге әкелді. КРАС. Сирек болатынына дәлел бар КРАС 61 немесе 146 кодондарындағы мутациялар (тоқ ішек қатерлі ісігінің ~2%) кодон 12/13 мутацияларына ұқсас әрекет етеді97, бірақ бұл мутацияларды күнделікті клиникалық тәжірибеге енгізу пациенттердің үлкен тобын талдауды қажет етеді. Анти-EGFR mAb кедергісінің басқа перспективті маркерлері болып табылады BRAF V600E мутациялары, PIK3CA мутациялар және PTEN белок экспрессиясының жоғалуы.5

BRAF: анти-EGFR mAb реакциясының басқа болжаушысы?

Биологиялық негіздемесі BRAF Анти-EGFR mAb кедергісінің қосымша биомаркері ретінде V600E мутациялары күшті: (1) BRAF Ras/Raf/MAPK сигнал беру жолындағы KRAS-тың тікелей төменгі ағыны эффекторы (3-сурет) және (2) BRAF V600E белсендіруші мутациялар 100% бір-бірін жоққа шығарады КРАС тоқ ішек қатерлі ісігіндегі мутациялар, бұл кез келген ақуыздың белсендірілуі тоқ ішек ісігі үшін жеткілікті екенін білдіреді. Қолданыстағы шектеулі деректерді қолдау BRAF V600E мутациялары анти-EGFR mAb еміне жауаптың теріс болжаушысы ретінде, дамып келе жатқан қолдануды тудырады. BRAF мутация сынағы КРАС- Пациенттерді жауап берушілер мен жауап бермейтіндерге стратификациялау құралы ретінде емдеуге дейінгі WT пациенттері. Ретроспективті талдау 0/11 мутантты ісіктерді көрсетті BRAF 22/68 (32%) салыстырғанда цетуксимабқа немесе панитумумабқа жауап берді BRAF-WT/КРАС-WT пациенттері.98 Ұқсас нәтижелер цетуксимаб плюс иринотеканмен емделген емделушілерде байқалды. Мутантты ісіктері бар науқастардың ешқайсысы жоқ BRAF (n=13) ісіктері бар 24/74 (32%) пациенттермен салыстырғанда жауап берді BRAF-WT/КРАС-WT.97 Бұл тұжырым 2009 жылы Американдық онкологиялық зерттеулер қауымдастығының және Американдық клиникалық онкология қоғамының жыл сайынғы кездесулерінде ұсынылған жұмыстармен расталды,85 дегенмен барлық зерттеулер олардың арасындағы сенімді байланыс деп таппаған. BRAF V600E мутациясының күйі және анти-EGFR антиденелерінің жауабы.82 99 BRAF мутациялар сонымен қатар емдеуден тәуелсіз нашар болжаммен байланысты болып көрінеді, бұл оның EGFR бағытталған емдерге жауап берудің болжамды маркері ретіндегі рөлін бағалауды шатастырып жіберуі мүмкін.82 99 Қазіргі уақытта шектеулі деректерге және толық консенсустың болмауына қарамастан, бұл мүмкін болуы мүмкін. сол BRAF мутация күйі анти-EGFR mAb емдеу шешімдерінде рөл атқарады және жақын арада цетуксимаб пен панитумумабпен емдеуді жоспарлауға қабылданады.

PI3K жолын белсендіру және анти-EGFR мАб кедергісі

PI3K жолындағы молекулалық зақымданулар, олар колоректальды обырда негізінен мутация болып табылады. PIK3CA және PTEN протеинінің экспрессиясының жоғалуы қосымша анти-EGFR mAb қарсылық маркерлері ретінде ұсынылды, өйткені PI3K жолы да EGFR арқылы ынталандырылады.85 Дегенмен, PI3K сигналындағы онкогендік өзгерістер мен цетуксимаб немесе панитумумаб реакциясының байланысы бұдан әлдеқайда анық емес. ның КРАС және BRAF мутациялар Осы уақытқа дейін жарияланған бірнеше шағын зерттеулерде, PIK3CA мутациялар немесе PTEN жоғалуы цетуксимабқа жауаптың болмауымен байланысты болды.64 100–102 Екеуі де PIK3CA мутациялар және PTEN жоғалуы бірге болуы мүмкін КРАС немесе BRAF анти-EGFR mAb терапевтік жауаптың абсолютті болжаушысы ретінде осы жолды белсендірудің биологиялық негіздемесін әлсірететін мутациялар. Осыған қарамастан, дәлелдер тепе-теңдігі EGFR моноклоналды антиденелер негізіндегі емдеу үшін теріс болжау маркерлері болу үшін PI3K жолын белсендіретін молекулалық оқиғалардың болжамды рөлін көрсетеді. Шын мәнінде, қашан екенін көрсететін қарапайым деректер бар PIK3CA мутациялар және PTEN экспрессиясының жоғалуы біріктіріледі КРАС және BRAF мутациялық талдау, цетуксимабқа немесе панитумумабқа жауап беруі екіталай емделушілердің 70%-ға дейіні анықталуы мүмкін.85 102 Бұл бақылау тоқ ішектің қатерлі ісігін сүт безі обыры (мысалы, үштік теріс сүт безі қатерлі ісігі) сияқты жіктеуге болатын идеяға әкелді. , және бұл қатерлі ісіктер осы төрт биомаркердің ешқайсысында өзгерістері жоқ емделушілер үшін «төрттік теріс» деп аталды.85 102 Дегенмен, қазіргі уақытта мутанттың бар-жоғын анықтау үшін қосымша зерттеулер қажет. PIK3CA немесе PTEN жоғалуы клиникалық тәжірибеге енгізілуі керек.

EGFR мутация және күшейту

EGFR-ге бағытталған антиденелерге төзімділіктің ең айқын кандидаты биомаркер болып табылады EGFR геннің өзі. Иммуногистохимиямен бағаланған EGFR шамадан тыс экспрессиясына бағытталған ерте зерттеулер иммундық бояуға, флуоресцентті in situ гибридизациясына (FISH) немесе сандық RT–ПТР негізделген талдаудың стандартталмағандығынан ішінара емдеу реакциясымен дәйекті қатынасты көрсетпеді. , және техникаға тән бақылаушы аралық өзгергіштік.103 EGFR Генді күшейту болжамды биомаркер болу үшін перспективалы болып табылады, бірақ сонымен бірге ПТР негізіндегі талдауларда ісік ДНҚ-сын WT ДНҚ-мен сұйылту және тіндерді жүйелі өңдеу мен бағалаудың болмауы сияқты бар деректерді түсіндіруді шектейтін техникалық қиындықтарға толы болды. FISH талдауларындағы жүйелер.5 EGFR каталитикалық доменіндегі белсендіруші мутациялар өкпенің қатерлі ісігінде жиі байқалады және анти-EGFR тирозинкиназа тежегіштеріне сезімталдықпен байланысты, бірақ бұл мутациялар колоректальды обырда өте сирек кездеседі.5 Осылайша, EGFR ықтимал болып көрінбейді. анти-EGFR моноклональды антиденелер терапиясы үшін клиникалық пайдалы болжамдық маркер болу. Сонымен қатар, алдын ала зерттеулер EGFR лигандтары амфирегулин мен эпирегулиннің колоректальды обырда шамадан тыс экспрессияланатынын және цетуксимабқа жауапты болжай алатынын көрсеткенімен, талдаулардың стандартталмағаны және сол әсерді қайталайтын түрде көрсететін зерттеулер амфирегулин мен эпирегулин экспрессия деңгейлерін қолдануға кедергі келтірді. EGFR mAbs-пен емдеуді бағыттау үшін клиникалық биомаркерлер ретінде.58

5-ФУ, иринотекан және оксалиплатинге жауап беретін болжамды молекулалық маркерлер

Қазіргі уақытта колоректальды қатерлі ісікпен ауыратын науқастарда адъювантты химиотерапияны басқарудың ең үлкен үмітін көрсететін ісік биомаркерлеріне MSI және 18qLOH жатады.

5-ФУ негізіндегі режимдер MSI ісіктері бар емделушілерге тиімсіз немесе тіпті зиян келтіретіні көрсетілді.28 104 Фторурацилдің цитотоксикалық әсері үшін жұмыс істейтін MMR жүйесі қажет екендігі туралы дәлелдер 5-ФУ төзімділігі үшін қолайлы биологиялық негіздеме береді. MSI ісіктері.17 27 Дегенмен, MSI колоректальды обырында 5-FU төзімділігінің табылуы біркелкі емес және ісік сатысына байланысты өзгеруі мүмкін.105 106 Толығымен резекцияланған II сатыдағы колоректальды қатерлі ісігі (NCT00217737) бар науқастардың III фазасының рандомизацияланған сынағы жалғасуда. локализацияланған ісіктердегі адъювантты химиотерапияға жауапты болжаудағы MSI рөлін перспективалық бағалау.16

MSI ісіктері иринотекан негізіндегі адъювантты химиотерапияға көбірек жауап беретін сияқты.26 ІІІ сатыдағы колоректальды обырдың үлкен рандомизацияланған сынағының жақында жарияланған нәтижелері құрамында иринотекан бар режиммен емделген MSI пациенттеріндегі жақсартылған нәтижелер (PFS және OS екеуі де) көрсетілді, оған 5 -FU тек 5-FU/luekovorinмен салыстырғанда.107 CALGB 98303 зерттеуінің алдыңғы нәтижелеріне байланысты ірінотеканды 5-ФУ-ға тоқ ішек обыры бар таңдалмаған пациенттерде адъювантты терапия ретінде қосудың ешқандай пайдасы жоқ екенін көрсетті, MSI иринотеканның болжамды биомаркері MSI колоректальды обырмен ауыратын науқастар үшін адъювантты терапияны реттеу үшін пайдалы болуы мүмкін екенін болжайды.108 Бұл нәтижелерді тәуелсіз зерттеулерде қайталау MSI мәртебесін иринотекан негізіндегі адъювантты химиотерапия үшін қосу критерийі ретінде растау үшін қажет. Қазіргі уақытта ісік маркерлері бойынша Еуропалық топта да, Американдық клиникалық онкология қоғамында да колоректальды қатерлі ісіктің II немесе III сатысы бар науқастарда жетекші емдеу үшін MSI қолдану туралы ұсыныстар жоқ.

MSI-ге қатысты қарастырылатын маңызды мәселе - MSI бар колоректальды қатерлі ісіктердің көпшілігі спорадикалық колоректальды қатерлі ісіктер болып табылады, олар белсенді емес. MLH1 аберрантты промоторлық метилдену арқылы ген. Бұл спорадикалық MSI ісіктерінің көпшілігін CIMP ісіктері ретінде де жіктеуге болады. 5-FU және иринотекан әсерлері арасындағы байланыстың спорадикалық MSI ісіктері Линч синдромы жағдайында пайда болатын MSI ісіктеріне де қатысты болатыны белгісіз.

18q жоғалту

18q жоғалуы 5-FU негізіндегі адъювантты химиотерапияға жағымсыз жауаппен байланысты болды.52 109 Бұл әсердің әсер ету қабілетінің жоғалуынан болатыны туралы кейбір дәлелдер бар. SMAD4 ген 18q21 жойылған аймақта орналасқан, дегенмен бұл әлі де нақты зерттеулермен анықталады.51 52 Бірқатар жүргізіліп жатқан клиникалық сынақтар тоқ ішек қатерлі ісігін емдеу үшін 18qLOH және MSI күйінің болжамдық мәнін бағалайды. Оларға 5-FU, оксалиплатин және бевацизумаб (NCT00217737) тағайындалған колоректальды обырдың ІІ сатысы бар емделушілерге арналған ECOG сынағы, метастаздық ауруға (NCT00912743) олапарибпен емделетін пациенттерге жүргізілген сынақ, сондай-ақ MSI және MSI бағалауын ретроспективті талдау кіреді. 18qLOH in patients with colorectal cancer (stage II or III) treated with 5-FU or 5-FU and irinotecan (CLB-9581 or CLB-89803).

Topoisomerase 1 (Topo1)

In a large randomised trial that compared 5-FU alone with 5-FU + irinotecan and 5-FU + oxaliplatin in advanced colorectal cancer, higher expression of Topo1 measured by immunohistochemistry was significantly correlated with responsiveness to irinotecan.110 Conversely, cancers with low Topo1 expression (602/1269 47%) did not appear to benefit from the addition of irinotecan (HR 0.98 95% CI 0.78 to 1.22). Irinotecan is a Topo1 inhibitor thus the level of Topo1 expression has a clear biological rationale as a biomarker for predicting irinotecan response. Replication of these initial results in multiple independent studies is required before Topo1 should be considered for use as a predictive marker.

Polymorphisms and their role as molecular markers for colorectal cancer

We emphasise again that germline polymorphisms that alter pharmacokinetics and pharmacodynamics of adjuvant chemotherapy are also potential biomarkers for guiding treatment selection. For example, alterations in thymidylate synthetase and dehydropyrimidine dehydrogenase have been extensively studied in relation to 5-FU response, and look promising. However, very few of these polymorphisms have been thoroughly validated and so the majority are not ready to be used clinically.111 112 One exception to this generalisation is a homozygous polymorphism that reduces the activity of UDP-glucuronosyltransferase (UGT1A1, an enzyme that detoxifies irinotecan), which is associated with a dose-related increased incidence of irinotecan toxicity.113 114 This has led to a commercial UGT1A1 genotyping test that was approved by the Food and Drug Administration in 2005 to help guide irinotecan dosing.


Spherical Cancer Models in Tumor Biology 1

Three-dimensional (3D) in vitro models have been used in cancer research as an intermediate model between in vitro cancer cell line cultures and in vivo tumor. Spherical cancer models represent major 3D in vitro models that have been described over the past 4 decades. These models have gained popularity in cancer stem cell research using tumorospheres. Thus, it is crucial to define and clarify the different spherical cancer models thus far described. Here, we focus on in vitro multicellular spheres used in cancer research. All these spherelike structures are characterized by their well-rounded shape, the presence of cancer cells, and their capacity to be maintained as free-floating cultures. We propose a rational classification of the four most commonly used spherical cancer models in cancer research based on culture methods for obtaining them and on subsequent differences in sphere biology: the multicellular tumor spheroid model, first described in the early 70s and obtained by culture of cancer cell lines under nonadherent conditions tumorospheres, a model of cancer stem cell expansion established in a serum-free medium supplemented with growth factors tissue-derived tumor spheres және organotypic multicellular spheroids, obtained by tumor tissue mechanical dissociation and cutting. In addition, we describe their applications to and interest in cancer research in particular, we describe their contribution to chemoresistance, radioresistance, tumorigenicity, and invasion and migration studies. Although these models share a common 3D conformation, each displays its own intrinsic properties. Therefore, the most relevant spherical cancer model must be carefully selected, as a function of the study aim and cancer type.

Work of the laboratory on spheres is supported by a Genevieve and Jean-Paul Driot Transformative Research Grant , a Philippe, Stéphanie and Laurent Bloch Cancer Research Grant , a Hassan Hachem Translational Medicine Grant , a Sally Paget-Brown Translational Research Grant , the Institut National du Cancer and Cancéropôle Ile de France (COLOMETASTEM grant), and GEFLUC (Grant 5/188).


Әдістер

Collection of human pancreatic cancer specimens

We analyzed formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) pancreatic tissue and pancreatic juice samples collected from 21 patients diagnosed with PDAC (Table 1). All cases (48% males, mean age: 68 years) had undergone resection of a pancreatic head tumor by the Whipple procedure at Haukeland University Hospital, Bergen, Norway between 2006 and 2016. After transection of the pancreas, the juice sample was collected by cannulating the distal, dilated duct. The sample was immediately aliquoted and stored at − 80 °C until use. For confirmation of the PDAC diagnosis, routine pathology reports were reviewed and tumor sections re-examined by a pathologist experienced in gastroenterological diseases. The study was approved by the Research Ethics Committee of Western Norway and written consent was obtained from the patients.

DNA isolation and quantification

Routine hematoxylin and eosin (H&E)-stained sections from FFPE pancreatic tumor samples were assessed for tumor cellularity by a pathologist. Areas enriched for tumor cells were identified, followed by scraping off these areas from three unstained, parallel 10-μm sections. As quality control, a final parallel 5-μm section was made from the tissue block, H&E-stained and compared with the original H&E section on which the diagnosis was based.

Tumor DNA was extracted using the QIAamp DNA FFPE Tissue kit (Qiagen) according to the manufacturer’s instructions with the following modifications to obtain higher DNA yield: Lysis of tissue was performed with 40 μl proteinase K solution per sample with overnight incubation at 56 °C. An additional volume of 30 μl proteinase K was then added and the sample further incubated at 56 °C for 2–4 h. DNA from pancreatic juice was extracted using the QIAamp DNA Investigator kit (Qiagen) as described by the manufacturer. DNA samples extracted from both specimen types were eluted in Buffer ATE provided in the kits and stored at − 20 °C until use. DNA concentration was determined on the Qubit V 3.0 fluorometer using the Qubit dsDNA BR Assay kit (Thermo Fisher Scientific).

PCR amplification and sanger sequencing

Sequences of primers used for PCR amplification of КРАС exons 2 and 3, TP53 exons 5–10 and BRAF exon 15 are listed in (Additional file 1: Table S1). Identical primers were used for subsequent Sanger sequencing unless otherwise specified. In general, PCR reactions were run in a total volume of 25 μl with 0.3 μM of each primer and 2 μl purified DNA using the Multiplex PCR mix (Qiagen). Q-solution from the kit was added to all reactions except for КРАС exon 2. The following PCR program was generally used for amplification: 95 °C for 15 min 38 cycles of 94 °C for 1 min, Tм for 90 s and 72 °C for 90 s ending with 72 °C for 10 min. Тм is the annealing temperature listed in (Additional file 1: Table S1). For amplification of TP53 exons 8 and 10, touch-down PCR was performed for the first 20 three-step cycles with the annealing step decreasing from 60 °C at 0.2 °C/cycle until Tм was reached and then maintained for another 20 three-step cycles. PCR products were cleaned up enzymatically using the Illustra ExoProStar 1-step reagent (GE Healthcare) and sequenced in both directions. A sequencing mix of 10 μl in total with 0.2 μM primer was set up using the BigDye Terminator Cycle Sequencing kit, Version 1.1 (Applied Biosystems). The following incubation program was used: 96 °C for 1 min 25 cycles of 96 °C for 6 s, 57 °C for 3 s and 60 °C for 4 min. Reactions were cleaned up with the BigDye XTerminator Purification kit and analyzed on the 3500xL Genetic Analyzer (both Applied Biosystems).

Deep sequencing and data analysis

Amplicon-based targeted sequencing libraries were generated from 5 to 20 ng DNA using the TruSight Tumor 15 kit (Illumina) according to the manufacturer’s guide. This kit contains two separate primer pools to amplify, by multiplex-PCR, the hotspot or coding regions of КРАС, TP53 and 13 other genes frequently mutated in solid tumors (Additional file 2: Table S2). Barcoded libraries were purified using magnetic beads provided in the kit. Each library was quantified using the Qubit dsDNA assay and checked for quality by agarose gel electrophoresis. Samples were pooled and paired-end sequenced on an Illumina MiSeq or MiniSeq sequencer, with the PhiX control (Illumina) included in each run. Bioinformatic analysis of the sequencing reads, including alignment to the hg19/GRCh37 human reference sequence and variant calling, was performed using the TruSight Tumor 15 pipeline as described in the TruSight Tumor 15 v1.0 Base Space App Guide [15]. Variants were filtered out by the pipeline before further evaluation when 1) the variant allele frequency (VAF) was < 3.0% 2) the read depth at the variant position was <500x 3) the quality score of the variant was < 30 4) there was a significant strand bias, or 5) there was an indel occurring within a homopolymer region.

Variants were annotated using the software VariantStudio (Illumina). Synonymous variants were not investigated further, and neither were variants reported with an allele frequency ≥ 1% in the European or general population based on reference databases including the 1000 Genomes Project, Exome Aggregation Consortium (ExAC) and Genome Aggregation Database (gnomAD). InterVar [16] was used to aid interpretation of potential pathogenicity of variants with reference to the COSMIC and IARC TP53 cancer mutation databases, and to prediction tools such as SIFT [17] and PolyPhen [18]. Variants were classified in accordance with the American College of Medical Genetics and Genomics guidelines [19]. Variants classified as pathogenic (class 5), likely pathogenic (class 4), and of uncertain significance (class 3) were reported if listed in COSMIC. A detailed interpretation is given in (Additional file 3: Table S3). For each identified variant, a percentage VAF was given to denote the variant allele prevalence among the total number of reads at the variant position. All reported variants were visually examined using the Integrative Genomics Viewer (IGV 2.4) [20]. Across all samples, КРАС codons 12, 13 and 61 were manually evaluated using the IGV for potential low-abundance variants (0.2% ≤ VAF < 3.0%). We also manually examined the TP53 loci in the tumor-juice specimen pairs when a mutation was detected bioinformatically in either one of the samples. The low-frequency variants are specified in red text in Tables 2, 3 and 4.

PNA clamp real-time PCR assay

Peptide nucleic acid (PNA) clamp real-time PCR was performed for independent detection of КРАС exon 2 mutations in DNA from pancreatic juice (5 μl) as previously described [21]. This method allows detection of КРАС codon 12/13 mutations with a sensitivity reaching 1 mutated allele per 10 4 normal copies [22]. Duplicate reactions were run for each sample on the Mx300P real-time PCR instrument (Stratagene/Agilent), including also positive and negative controls. The PNA-clamped PCR products from samples with an amplification signal for both duplicate reactions were further analyzed by Sanger sequencing as described above, using a КРАС exon 2 forward primer designed for sequencing of the PNA-clamped products (Additional file 1: Table S1).

Статистикалық талдау

All statistical analyses were conducted in R version 3.5.0 using RStudio version 1.1.423. R пакеті MXM was used to perform a permutation test for Pearson’s correlation with 1 million permutations to account for the small sample size, with the original б-value from a student’s т-distribution reported as well as the empirical б-value from the permutation test. The Mann-Whitney U test was used to assess the difference in the ctDNA level between the cases with a TP53 mutation detected only in the tumor and the cases with the same TP53 mutation detected in both the tumor and the juice samples.


These authors contributed equally: Noushin Niknafs, Yi Zhong.

Аффилиирлену

Department of Biomedical Engineering, Institute for Computational Medicine, Johns Hopkins University, Baltimore, MD, 21218, USA

Noushin Niknafs, Melody Xiaoshan Shao, April Lo & Rachel Karchin

Sloan Kettering Institute, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Yi Zhong, Lance Zhang & Alvin Makohon-Moore

Human Oncology and Pathogenesis Program, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Yi Zhong, Lance Zhang, Alvin Makohon-Moore & Christine A. Iacobuzio-Donahue

Department of Surgery, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Department of Pathology, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Christine A. Iacobuzio-Donahue

David M. Rubenstein Center for Pancreatic Cancer Research, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Christine A. Iacobuzio-Donahue

Department of Oncology, Cancer Biology Program, Johns Hopkins Medical Institutions, Baltimore, MD, 21287, USA


Cancer's cure is all about the trees

Should we classify cancers by their tissue of origin, or their mutation of origin?.

T he recent publication of a very promising phase 3 clinical trial of a small molecule, vemurafenib, for the treatment of metastatic melanoma ushers in the one of the first new drug treatments for this condition since the introduction of interferon-based therapy decades earlier (N Engl J Med. 2011364:2507-16). Though probably not as effective as imatinib (Gleevec) for chronic myelogenous leukemia, this new drug provides a solid treatment foothold on a condition that has been relentlessly difficult to treat.

The vemurafenib example adds to a growing list of targeted cancer therapeutics with higher efficacies and often much lower toxicities than currently used medications. These advances have depended on a clear understanding of the molecular pathogenesis of cancer, rooted in knowledge of the genetic derangements underpinning each tumor type. This leads to the question of whether we should classify cancers by their tissue of origin, or their mutation of origin. Which diagnostic tree is the better example?

In this case, the molecular defect that vemurafenib targets is a mutated form of BRAF, a serine-threonine protein kinase that plays a role in cell signaling. From 40% to 60% of melanomas have defects in this pathway, and about 90% of those with defects harbor a mutation that results in a single amino acid substitution (V600E). Inhibition of the function of the mutant protein blocks cancer cell proliferation in vitro, and enhances overall survival and progression-free survival at six months over standard care in humans. It seems highly likely that testing for the BRAF mutation in cases of melanoma will become part of routine care.

Analogous to the story of imatinib, which has proven to be a treatment for not only chronic myelogenous leukemia but gastrointestinal stromal tumors, inhibition of BRAF V600E may be important for the treatment of other types of tumors about 7% to 8% of other cancers harbor BRAF variations. A remarkable finding recently showed that 47 of 47 cases of hairy-cell leukemia (HCL) tested harbored the BRAF V600E mutation, and that vemurafenib inhibited kinase activity in HCL cells in vitro (N Engl J Med. 2011364:2305-15). It seems likely that clinical trials are already being planned or are underway. A host of other cancers, such as papillary thyroid cancer, are known to harbor BRAF mutations very likely this story will have additional chapters.

The BRAF V600E experience to date provides powerful support for the value of learning as much as possible about a diversity of cancer genomes as rapidly as possible. Efforts like the Cancer Genome Atlas are striving to do just that. Very likely, there will be other examples of novel therapeutics that can be brought to bear where few good treatment options have previously existed for tumors with similar mutational spectrums. Comprehensive catalogs of the mutations present in different tumors can be leveraged to ensure that the maximal mileage from costly drug development programs is achieved.

Additionally, it seems reasonable to consider building the necessary clinical infrastructure to sequence tumors from patients presenting for routine clinical care with selected cancers, even at today's cost of $10,000 to $20,000. Having the ability to rapidly identify individuals from a large population base who might enter therapeutic trials could accelerate the accumulation of evidence required to move an experimental approach to standard of care status.

Finally, it is very interesting to consider how these types of discoveries may upend thinking about cancer classification. Does tissue of origin matter less than spectrum of mutation to prognosis and treatment?

Traditionally, cancers have been thought of by system or organ of origin (e.g., he has leukemia, she has breast cancer). This approach dates back to the Egyptians' and Greeks' first pictographic or written descriptions of tumors and where they arose on or in the human body. Little progress in classifying tumors was made beyond physical exam and gross anatomic observation until the end of the 19th century. At that time the cellular basis of cancer was firmly established, and the tumor origin could be refined by cell type. It became possible to determine that a liver lesion represented a metastatic melanoma rather than a hepatocellular carcinoma. Special staining in the form of immunohistochemistry came into use in the mid 20th century, further refining the ability to determine tissue of origin. Later, international guidelines for tumor classification were developed (see World Health Organization) . Over the last several decades a succession of increasingly sophisticated molecular techniques such as expression profiling, including microRNA expression, have provided ever keener tools to refine tissue of origin. World Health Organization guidelines have been modified to reflect these advances, but remain organized around tissue of origin.

However, consider the extant overlap in BRAF mutations between melanoma and hairy-cell leukemia. It seems unlikely that, a priori, pathologists would have grouped these tumors together using any previous anatomic classification scheme. Perhaps the approach of classifying tumors by tissue of origin that's been taught to medical students over the last two millennium, should be replaced by classification by mutation of origin. Such upending of classification schemes by DNA sequence has already rippled through organismal biology perhaps biomedicine is next. The genome can be a very humbling teacher indeed.

W. Gregory Feero, MD, PhD, a family physician with a doctorate in human genetics, is Special Advisor to the Director of the National Human Genome Research Institute (NHGRI) and faculty at the Maine-Dartmouth Family Medicine Residency Program (MDFPR). The opinions in this column are his own and not necessarily those of the organizations. This column ran previously in ACP Internist.


Бейнені қараңыз: Шымкенттік оқушы қатерлі ісікке қарсы дәрі ойлап тапты (Желтоқсан 2022).