Ok. 75% nowotworów rozwija się spontanicznie i są spowodowane wystąpieniem mutacji somatycznych. Tego typu nowotwory nazwane są nowotworami sporadyczymi. Oznacza to że wśród bliskich krewnych osoby chorej na tego rodzaju nowotwór, nie wykryto choroby, bądź wystąpiła w rodzinie w pojedynczych przypadkach, których ryzyko powtórzenia dla innych członków rodziny pozostaje najczęściej na poziomie ryzyka populacyjnego. Nowotwory sporadyczne powstają na skutek nagromadzenia w komórce w ciągu życia uszkodzeń kodu genetycznego (DNA), co powoduje niekontrolowane namnażanie (proliferację) komórek.
Od wielu lat naukowcy poszukiwali wczesnych, nieinwazyjnych biomarkerów do wczesnego wykrywania nowotworów. Jednak ze względu na bardzo heterogenne, zróżnicowane podłoże nowotworów, znalezienie miarodajnego biomarkera i przyjaznych dla pacjenta metod wykrywania, monitorowania, jak również leczenia raka, jest niewątpliwym wyzwaniem. Przełomem w diagnostyce nowotworów jest rozwój sekwencjonowania nowej generacji, które umożliwia poznawanie genomu nowotworów i identyfikację zmian w DNA (mutacji), które powodują wzrost i namnażanie (progresję) nowotworów.
W przeciwieństwie do mutacji germinalnych, które są przekazywane potomstwu i występują w każdej komórce ciała, mutacje somatyczne są tzw. błędami w DNA, które powstają spontanicznie w komórkach ciała (somatycznych, nierozrodczych) i z definicji nie są dziedziczone. Mutacje somatyczne mogą zachodzić spontanicznie na skutek pomyłek zachodzących podczas replikacji, których ilość rośnie wraz z wiekiem, mogą być również wynikiem ekspozycji na wiele różnych czynników środowiskowych jak np. promieniowanie UV, środki chemiczne czy biologiczne. Lista jest długa i zapewne niezamknięta. Ponieważ mutacje somatyczne są zlokalizowane w komórkach nowotworu, są one specyficznym biomarkerem do detekcji i monitorowania. Dlatego też, przez wiele lat celem zbadania genetycznego podłoża nowotworu, konieczny był wycinek tkanki nowotworowej pobranej w warunkach szpitalnych, czy inwazyjna i ryzykowna biopsja.
Przełomem w diagnostyce nowotworów jest tzw. „płynna biopsja”, która pomału zaczyna wchodzić do diagnostyki. To badanie polegające na analizie wolnocyrkulującego DNA nowotworowego wyizolowanego z krwi obwodowej pacjentów. Jak to możliwe? Ponieważ wszystkie komórki, w tym komórki raka, kiedy giną, uwalniają do krwioobiegu materiał genetyczny. Są to małe fragmenty ich DNA, zwane wolnym, wolnokrążącym lub wolnocyrkulującym DNA (ctDNA, ang. cell-free circulating tumor DNA). Co więcej, stężenie wolnokrążącego DNA nowotworowego we krwi chorego wzrasta wraz ze wzrostem raka. Sugeruje to, że prosty pomiar poziomu ctDNA we krwi pacjenta może zostać wykorzystany do określania stopnia zaawansowania choroby nowotworowej. Ponieważ ctDNA potencjalnie jest odzwierciedleniem całego genomu nowotworu, często bywa określone mianem „płynnej biopsji”.
Coraz częściej, przy tworzeniu nowych leków anty-nowotworowych wykorzystuje się wiedzę na temat mutacji w pojedynczych genach stawiając pytanie czy dana mutacja jest obecna w komórkach pacjentów chorych na nowotwór. Obecność danej mutacji może wpłynąć na określenie typu leczenia jakie dany pacjent powinien otrzymywać (lek, typ chemioterapii). Spersonalizowana terapia wykorzystuje informacje dotyczące profilu genetycznego Pacjentów celem ułatwienia doboru terapii, która byłaby najbardziej dla nich korzystna. Znajomość profilu genetycznego Pacjenta umożliwia dostosowanie leczenia do indywidualnego Pacjenta, a nie jak to jest często w przypadku tradycyjnych metod takich jak konwencjonalna chemioterapia, gdzie wciąż pokutuje podejście „jeden dla wszystkich”.
Jakie są zalety wykonania płynnej biopsji i analizy ctDNA u pacjentów z nowotworem:
1. Badanie nieinwazyjne - polega na pobraniu od chorego krwi obwodowej na specjalne probówki dostarczone przez certyfikowane laboratorium i następnie analiza ctDNA w kierunku poszukiwania mutacji somatycznych. Minimalizuje się w ten sposób potencjalne skutki uboczne inwazyjnej biopsji grubo-, czy cienkoigłowej. Należy jednak pamiętać, iż w zależności od rodzaju nowotworu, w początkowym stadium ilość ctDNA w krwi może być niewystarczająca do detekcji.
2. ctDNA to biomarker predykcyjny - analiza ctDNA umożliwia zbadanie podłoża genetycznego nowotworu i wykrycie mutacji sprawczej (somatycznej). Dzięki temu możliwe jest dobranie potencjalnie najlepszej, spersonalizowanej terapii przeciwnowotworowej. Znając przyczynę (mutację somatyczną), można dobrać najbardziej odpowiedni lek, który zadziała na konkretną wadę DNA. Detekcja ctDNA we krwi pacjenta po operacji/radioterapii może sugerować obecność mikro-metastaz i ryzyko wznowy, sugerując potrzebę zastosowania terapii uzupełniającej.
Czy zatem istnieje 100% pewność, iż tego typu terapia spersonalizowana pokona nowotwór? Niestety nie. Celem terapii spersonalizowanej jest jak najskuteczniejsze i najbezpieczniejsze dla pacjenta leczenie. Należy jednak pamiętać, iż na efektywność terapii wpływa wiele czynników, zarówno genetycznych jak i środowiskowych. Badanie takie wyłoni leki, które mogą być nieskuteczne, jak również te które w oparciu o przeprowadzone badania kliniczne wykazywały dużą skuteczność. Zmniejszy to na pewno ryzyko stosowania nieefektywnej terapii.
3. ctDNA to biomarker farmakodynamiczny - płynna biopsja może być także wykorzystywana celem monitorowania dynamiki nowotworu. Oznacza to, że można monitorować w czasie czy pacjent reaguje na terapię. W jaki sposób? Poprzez analizę ilości frakcji zmutowanej (mutacji somatycznej) i monitorowanie, czy ta ilość spada w czasie wraz z zastosowaną terapią, czy nie. Należy jednak pamiętać, że nowotwór jest bardzo heterogenną chorobą i profil mutacji somatycznych może się zmienić w czasie wraz z wystąpieniem nowych mutacji somatycznych, które mogą spowodować rozwój kolejnego nowotworu.
4. Analiza podłoża genetycznego z tkanki nowotworowej, czy inwazyjnej biopsji nie zawsze jest możliwa z powodu braku dostępności do niektórych miejsc. Płynna biopsja z krwi pacjenta, wydaje się tu być najlepszą i najmniej inwazyjną alternatywą.
Zastosowanie płynnej biopsji ma ogromny potencjał dla otrzymania szczegółowych informacji o nowotworze bez zastosowania metod inwazyjnych. Zbadanie profilu genetycznego nowotworu zwiększa szansę na zastosowanie skutecznej terapii spersonalizowanej, minimalizując skutki uboczne działania niewłaściwych leków. Ponadto analiza wielu genów jednocześnie w kierunku poszukiwania mutacji somatycznych da możliwie pełny obraz podłoża genetycznego nowotworu.
Kinga Humińska, Kierownik Laboratorium Genomowego Centrum
Badań DNA, Poznań.
www.cbdna.pl
Literatura:
[1] Burke
E., 2014. Circulating tumor DNA: A new generation of cancer biomarkers. Genome
Advance of the Month. https://www.genome.gov/27556716
[2] Crowley
E. et all, 2013. Liquid biopsy: Monitoring cancer-genetics in the blood. Nature
Reviews Clinical Oncology
[5] Brock
G. et all, 2015. Liquid biopsy for cancer screening, patient stratification and
monitoring. Translational Cancer Research, Vol 4, No 3
[6] Timothy
R Wilson et all, 2014. Changing the paradigm: circulating tumor DNA as a
‘liquid biopsy’ for clinical biomarker assessments. Clin. Invest. 4(12),
1083–1093
