KOMPLEKSOWE PROFILOWANIE GENOMU A LECZENIE NOWOTWORÓW
2022-11-14
Dr n. med. ANDRZEJ TYSAROWSKI, kierownik Zakładu Diagnostyki Genetycznej i Molekularnej Narodowego Instytutu Onkologii w Warszawie przedstawi w wiedzę w „pigułce” na temat diagnostyki genetycznej, profilowania genomu guza i znaczenia tych badań dla prowadzenia i monitorowania innowacyjnych terapii u pacjentów onkologicznych.
Czym jest diagnostyka genetyczna?
Badania genetyczne to przede wszystkim badania kwasów nukleinowych – DNA i RNA. Badania te pomagają ustalić przyczyny powstania choroby. Badania genetyczne możemy podzielić na dwa rodzaje.
Pierwszy rodzaj, to są badania wykonywane z krwi obwodowej, głównie zlecane przez genetyków klinicznych z poradni genetycznej. Służą one przede wszystkim do oceny predyspozycji zachorowania na dany nowotwór. Są to badania mutacji germinalnych, które dziedziczymy od swoich przodków, czyli mutacji w genach, z którymi się rodzimy.
Drugą grupą badań genetycznych są badania mutacji somatycznych, czyli mutacji występujących w komórkach nowotworowych, w tkance nowotworowej. To są mutacje, które warunkują odpowiedź na dane leczenie, a więc ich badanie umożliwia kwalifikację do terapii celowanej, czy też monitorowanie procesu leczenia.
Badania patomorfologiczne a badania genetyczne
Badania patomorfologiczne oceniają morfologię komórek, morfologię tkanek i wykonuje się je po to, aby znaleźć zaburzenia, które mogą wynikać z podłoża genetycznego. Badania patomorfologiczne to badania mikroskopowe. Na podstawie badania patomorfologicznego pacjent dowiaduje się, czy ma chorobę nowotworową, jaki jest typ oraz podtyp nowotworu, na który choruje.
Diagnostyka genetyczna preparatów nowotworowych umożliwia określenie jakie mutacje somatyczne występują w danym nowotworze, dzięki czemu w coraz większej liczbie przypadków można określić typ nowotworu i jego podatność na leczenie. Ponadto diagnostyka genetyczna pozwala uzyskać informacje o tym, czy mamy mutacje germinalne, czyli zmiany w genach, które dziedziczymy po swoich przodkach, predysponujące nas do zachorowania na określone nowotwory. Co istotne analizę mutacji germinalnych można wykonać w dowolnym momencie życia z DNA izolowanego z krwi.
Dlaczego badania genetyczne są konieczne w zleceniu pacjentowi innowacyjnych terapii?
Badania genetyczne są istotne na etapie rozpoznania nowotworu. Obecnie nie wystarczy już przeprowadzenie samego badania patomorfologicznego, histologicznego, konieczne jest badanie genetyczne, które pozwala na dokładne doprecyzowanie podtypu nowotworu, a co za tym idzie zastosowanie właściwego schematu leczenia.
Wiedza uzyskana z wyników badań genetycznych, wykrycie mutacji, ma praktycznie wykorzystane w zastosowaniu u pacjentów innowacyjnych terapii celowanych i immunoterapii. Bez przeprowadzenia badań genetycznych takie nowoczesne leczenie nie może być zlecone przez lekarza pacjentowi.
Obecnie jest dostępnych wiele terapii celowanych, są to terapie ukierunkowane na cele molekularne, czyli na komórki nowotworowe, które charakteryzują się danym zaburzeniem genetycznym. Lek celowany jest tak skonstruowany, że zadziała on tylko i wyłącznie u tej populacji pacjentów, u których w komórkach nowotworów, w tkankach nowotworów jest dana mutacja. Tak jest np. w przypadku czerniaka, gdzie u określonej grupy pacjentów występuje mutacja BRAF, czy w niedrobnokomórkowym raku płuca, gdzie część pacjentów ma mutację EGFR.
Obecność mutacji może też czasem stanowić informację o tym, że dane leczenie u pacjenta nie będzie skuteczne. Np. u pacjentów z rakiem jelita grubego, u których występuje mutacja w genach RAS nie można zastosować leczenia celowanego z użyciem przeciwciał monoklonalnych. Diagnostyka genetyczna ma więc kluczowe znaczenia na etapie wdrażania leczenia, zwłaszcza leczenia celowanego.
Rola badań genetycznych w monitorowaniu procesu leczenia nowotworu
Po rozpoczęciu leczenia, kiedy pacjent ma już podawany lek celowany, na podstawie wyniku badania genetycznego możliwe jest monitorowanie procesu leczenia.
Zdarzają się sytuacje, kiedy w trakcie terapii lekami celowanymi dochodzi do zmian w komórkach nowotworu, ponieważ posiadają one mechanizmy, które powoduję, że komórki tracą wrażliwość na działanie danego leku. W efekcie pojawiają się kolejne mutacje somatyczne tzw. mutacje nabyte, mutacje wtórne, powodujące, że lek dotychczas stosowany przestaje działać. Przeprowadzając genetyczne badania monitorujące leczenie jesteśmy w stanie znaleźć takie mutacje.
Po stwierdzeniu nowej nabytej mutacji, możliwe jest wdrożenie kolejnego leku celowanego, który jest dedykowany do przełamania tej oporności nowotworu. Tak się dzieje np. w terapii raka płuca, gdzie taką nabytą mutacją w leczeniu celowanym anty-EGFR jest mutacja T790M. Stosuje się wtedy leczenie inhibitorami trzeciej generacji ukierunkowanymi na tę mutację. Pacjenci z pierwotną mutacją EGFR dalej odnoszą więc korzyści terapeutyczne, ponieważ dzięki wdrożeniu monitorowania leczenia za pomocą badań genetycznych mają zidentyfikowaną tę kolejną mutację i odpowiednio zmodyfikowany schemat leczenia.
Podsumowując - genetyka jest obecnie potrzebna na każdym etapie postępowanie: od rozpoczęcia diagnostyki pacjenta, przez wdrożenie nowoczesnego leczenia, po jego monitorowanie.
Terapie agnostyczne
Terapie celowane były początkowo dedykowane do poszczególnych podtypów nowotworów, w których stwierdzano mutacje poszczególnych genów np. BRAF w czerniaku, RAS w raku jelita grubego, a EGFR w raku płuca. Teraz pojawiają się terapie, które są nazywane agnostycznymi. Są one ukierunkowane na dany typ zmian genetycznych bez względu na lokalizację narządową nowotworu. Takimi zmianami są m. in. fuzje genowe, np. genów NTRK, ALK, ROS1 czy też RET. Są to zmiany które występują w różnych typach histologicznych nowotworów.
Widać więc, że genetyka ewoluuje i mamy coraz więcej możliwości zastosowania nowoczesnego leczenia celowanego w różnych podtypach nowotworów.
Najnowsze technologie badań genetycznych
Metody badań genetycznych, które stosują laboratoria mają różny zakres analiz. Testy proste, służą do celowanego badania genetycznego – jeden gen, jedna zmiana, jak np. mutacja BRAF w czerniaku.
Testy nazwane wielkoskalowymi, oparte o technikę sekwencjonowania DNA czy RNA, powszechnie zwaną sekwencjonowaniem następnej generacji (NGS - ang. Next Generation Sequencing) umożliwiają ocenę w jednym badaniu wielu różnych mutacji w wielu różnych genach. W niektórych genach szukamy jedynie zmian pojedynczych nukleotydów, a w niektórych szukamy translokacji genetycznych, zmian wynikających np. z połączenia się dwóch genów lub też powielenia całych kopii genów.
Ograniczenia badań NGS
Wykonywane od niedawna badania w technologii NGS są najbardziej innowacyjne i mają szerokie zastosowanie w diagnostyce genetycznej.
Są to badania, które mają swoje ograniczenia. Są ono stosunkowo kosztowne, wymagają zawansowanego technologicznie sprzętu, drogich odczynników, a przede wszystkim wysokospecjalistycznej wiedzy personelu medycznego. Po wykonaniu testu genetycznego, potrzebna jest interpretacja wyniku badania. Im większy zakres badania, tym większa jest liczba informacji genetycznych, które trzeba odpowiednio zinterpretować. Znalezionych zmian może być bardzo dużo, ale celem badania jest identyfikacja tej zmiany patogennej, która u danego pacjenta jest odpowiedzialna za proces nowotworowy. Wymaga to prześledzenia informacji zawartych w medycznych bazach danych i w literaturze naukowej.
Sekwencjonowanie następnej generacji jest przyszłością diagnostyki zwłaszcza w przypadku nowotworów, które mają złożone, wielogenowe podłoże genetyczne. W nowotworach, gdzie tych markerów genetycznych jest mało dobrze sprawdzają się też proste testy genetyczne.
Zakres badań NGS a ich finasowanie
Badania w technologii NGS mają różne zakresy. Są tzw. małe badania NGS, które obejmują kilka, kilkanaście genów, jak również bardzo duże wielkoskalowe badania NGS, które są nazywane kompleksową diagnostyką lub kompleksowym profilowaniem tkanki nowotworowej. W tych badaniach ocenianych jest kilkaset genów na raz, a także oceniane są tzw. sygnatury genomowe, takie jak ładunek mutacyjny guza (TMB), niestabilność mikrosatelitarna guza (MSI), parametr HRD, czyli deficyt rekombinacji homologicznej (uszkodzenie systemu naprawy DNA poprzez homologiczną rekombinację, bardzo istotny szczególnie dla pacjentek z rakiem jajnika.
W Polsce finansowane są wspomniane badania o mniejszym zakresie m.in. tzw. małe badania NGS, małe profile genomowe. Najdroższe finansowane przez NFZ badanie genetyczne jest wycenione na kwotę 2500 zł, w ramach której możliwe jest wykonanie profilu genetycznego z kilkunastu genów np. w raku płuca. Natomiast z powodu progu finansowego w tej cenie nie można już wykonać np. sygnatury genomowej HRD.
Z kolei koszt wielkoskalowych badań NGS w Polsce wynosi około 8000 zł i badania te nie są finansowane przez NFZ. W związku z tym genetyczna diagnostyka wielkoskalowa w rozumieniu kompleksowych badań profilowania guza w Polsce jest wykonywana jedynie w bardzo ograniczonym zakresie. W innych krajach w Europie te badania są finansowane dla pacjentów, m.in. w: Niemczech, Wielkiej Brytanii, Czechach, Francji, Holandii, gdzie na to świadczenie jest przewidziana kwota do 2000 Euro.
Złoty standard badań genetycznych w raku płuca
Specyfika raka płuca polega nie tylko na konieczności oceny genetycznej wielu markerów, ale też wiąże się z problemem dostępności materiału do badania i z tym, że jest to nowotwór błyskawicznie progresujący. Badanie genetyczne u pacjentów z rakiem płuca powinno być zatem wykonane jak najszybciej i jednocześnie powinny być przebadane wszystkie geny z pojedynczej próbki materiału. W raku płuca u około 30% pacjentów materiału tkankowego jest tak mało, że starczy go tylko na pojedyncze badanie. Zdarza się nawet, że materiał z tkanki guza nowotworowego jest wręcz niedostępny z uwagi na trudności w pobraniu. Stąd u pacjentów z rakiem płuca jest szczególnie ważne, aby wykonać pojedyncze szerokie badanie profilowe, które podczas jednej analizy, z jednej porcji materiału umożliwi ocenę wszystkich niezbędnych markerów genetycznych. Wykonywanie zamiast tego prostych testów, tzw. testów jednogenowych jest błędem. Taki prosty test genetyczny, a właściwie kilka testów złożonych z kilku odrębnych badań poszczególnych mutacji, jest często wykonywany w kilku laboratoriach, co w praktyce oznacza, że materiał genetyczny jest przekazywany do kilku laboratoriów w różnych miejscowościach w Polsce!
W przypadku raka płuca musimy wprowadzić jako zasadę złoty standard diagnostyczny, czyli w kwocie 2500 zł wykonać badanie panelowe kilkunastu genów w technologii NGS u każdego pacjenta z rakiem płuca. A w wybranych wskazaniach mieć dostęp do jeszcze bardziej zaawansowanej diagnostyki genetycznej tzn. kompleksowego profilowania genetycznego nowotworu.
Płynna biopsja
Płynna biopsja to technologia umożliwiająca wykonanie badań genetycznych mutacji charakterystycznych dla nowotworów, w przypadkach, w których trudne jest pobranie materiału tkankowego lub materiał histologiczny jest niedostępny. Zdarza się na przykład, że materiał histologiczny jest źle pobrany i opracowany, nie diagnostyczny lub nie ma w nim tkanki nowotworowej. Płynną biopsję wykonuje się z krwi obwodowej pobranej od pacjenta w objętości około 10 ml.
Badanie polega na wyizolowaniu z pobranej od pacjenta próbki krwi, wolnokrążących kwasów nukleinowych (tzw. ctDNA i ctRNA), które są wydzielane do krwi przez komórki guza. Z tej niewielkiej frakcji DNA czy RNA, wykonuje się badanie genetyczne mutacji, które są charakterystyczne dla danego nowotworu. Popularne są już testy jednogenowe na materiale z płynnej biopsji np. do badania mutacji EGFR w raku płuca czy mutacji BRAF w czerniaku. Dysponując większymi funduszami na badania genetyczne możnaby więc, w wybranych sytuacjach, wykonywać badania NGS z płynnej biopsji, co w przypadku braku dostępu lub złej jakości materiału tkankowego byłoby niezmiernie korzystne dla pacjentów onkologicznych, w szczególności chorych na raka płuca.
Możliwości wykonywania badań genetycznych w Polsce
Polskie laboratoria nie odstają od laboratoriów zachodnioeuropejskich czy też od tych w Stanach Zjednoczonych. Mają te same technologie, które jednak nie są stosowane na szeroką skalę. Obecnie wielkoskalowe badania są wykonywane prawie wyłącznie w projektach naukowych. Kiedy zostanie przełamana bariera finansowania tych badań, możliwe stanie się ich bardziej powszechne użycie, podobnie jak ma to miejsce w laboratoriach genetycznych na Zachodzie.