下一代测序(上天):激发下一代的癌症诊断和治疗

下一代测序的出现(上天)在过去的十年里取得了巨大的影响基础和临床研究。这种高通量DNA测序技术可以测定整个人类基因序列在几小时的成本约为一千美元(美元)。只有18年前,这一壮举了国际人类基因组测序协作组13年和三十亿美元使用Sanger测序完成,展示了巨大的技术发展在过去的20年。总会有进步催化无数癌症研究领域的进展,预示着“分子时代”的癌症。传统上,癌症诊断严重依赖于肿瘤的组织学分类。例如,脑癌是历史上公认的细胞分类的起源,如星形细胞瘤、少突神经胶质瘤。然而,最近修订的《2016年世界卫生组织(世卫组织)脑瘤强烈强调指导方针集成的分子特征诊断,突显出越来越多的肿瘤的分子和遗传特性的重要性在临床实践。

门店在临床癌症研究的两个方面:诊断和治疗

门店分析肿瘤基因组学、转录组、表观基因组学推动生物标志物发现癌症诊断和肿瘤的分层。临床生物标志物,由美国食品和药物管理局(FDA),可以诊断、预后、预测,药效学的目的在癌症和其他疾病。诊断标志物是一个疾病的特征,可以用来确定一个人是否有癌症。预后标志物预测癌症的自然历史(即没有治疗。,aggressive versus less aggressive phenotype by tumor stratification), whereas predictive biomarkers anticipate the patient’s response to therapy. Finally, and importantly for the evaluation of clinical trial success, pharmacodynamics biomarkers indicate a treatment effect.

除了生物标志物的发现,门店是引领一个时代的精密肿瘤学在癌症管理范式转变,旨在匹配与靶向药物肿瘤的分子特征,提高病人的前景。这种方法刺激了一系列新的肿瘤临床试验设计,采用门店身份遗传缺陷在病人的肿瘤,通知治疗方案。

门店的液体活检:巨大生物标志物

肿瘤留下的证据存在人体的循环肿瘤细胞脱落(ctc),循环肿瘤DNA (ctDNA)和ctRNA,以及微小的囊泡液进入循环。的概念液体活检为癌症诊断通过检测这些tumor-derived组件已经存在一段时间,但进步是受限于缺乏敏感性,特异性,限制数量的基因技术可以分析。上天将迅速解决这一挑战。“血ctDNA /核糖核酸的浓度极低,这意味着我们需要一个技术足够敏感的和具体的检测。上天让这成为现实,”王解释说梁医学博士威斯康辛医学院的病理学教授。他和他的团队一直在使用挥动过去十年来发现新的癌症生物标记。

“其他核酸检测技术是有限的已知基因,如微阵列,或针对特定的基因,如数字液滴聚合酶链反应。但是上天没有限制。它可以检测所有核酸从已知或未知基因,短的小分子核糖核酸(microrna) piwi-interacting rna (piRNAs),长非编码rna (lncRNAs),甚至外来分子如染色体外循环dna (eccDNAs),”他了。“当你正在寻求诊断癌症患者体内的生物标记物,你不知道最初核酸液体活检从癌症患者如何不同于健康人。但总会在整个光谱的核酸检测,所以它非常适合生物标志物的发现。”

液是细胞外囊泡含有microrna lncRNAs,信使rna (mrna)和其它的细胞成分,和由生活正常和肿瘤细胞主动分泌。他们作为细胞间通讯的方法,,在癌症细胞,促进转移、血管生成和免疫逃避信号通路。虽然ctDNA港口肿瘤相关基因突变的肿瘤细胞经历细胞凋亡或坏死,RNA档案内液作为乱射的活肿瘤细胞群。在最近的一系列的出版物,王教授为确定杠杆挥动诊断和预后癌症生物标记exosomal rna。

“我们是在循环使用门店exosomal rna从等离子体识别microrna和piRNAs差异表达在前列腺癌患者和健康人。这些可以作为早期癌症诊断生物标记从一个简单的抽血检测,“王教授概述了他的作品背后的关键原则。“不仅有循环rna癌症和健康的患者之间的差异;我们也发现不同exosomal miRNA级别在前列腺癌患者咄咄逼人,转移castration-resistant疾病和癌症表型患者不那么咄咄逼人。这些差异表达rna可以作为预测生物标志物来确定癌症会减少或更积极的和预期的整体生存的病人。”

检测的ctDNA上天也有几个优点。因为它是肿瘤相关的DNA, ctDNA水平可以与肿瘤负荷,可以用来监测疾病进展。“诊断之后,我们可以用挥动预测治疗反应(预测生物标记)。在晚期前列腺癌患者中,我们发现ctDNA含量降低等离子体显示一个有前途的治疗后对治疗的反应而增加ctDNA内容表明反应不利。上天也可以用于识别通道肿瘤体细胞突变指导病人治疗,”王教授解释道。”,这个概念可伸长的本质上任何类型的癌症。我们和其他人使用挥动液体活检来确定生物标记和/或体细胞突变肺,乳房,卵巢,结肠,转移性肾癌症和其他很多。我们预见门店将许多未来的应用在癌症诊断。”

门店的病人肿瘤:精确药物病人媒人

近年来出现了越来越多的兴趣癌症的分子特征,因越来越升值的驱动突变在肿瘤发生。精密的戒律下肿瘤,预计针对可操作的(即。,druggable) driver mutations can produce significant a treatment response and survival benefit in patients, such as the early success of伊马替尼对费城染色体——积极的Ph值(+)慢性粒细胞性白血病(CML)。一些突变高度在特定癌症复发;例如,Ph值+发生在过去90%的CML。然而,大多数司机突变在大多数癌症是比较少见的,为实现肿瘤精确抚养两个挑战。如何检测罕见肿瘤的突变和如何招募足够的病人测试潜在的靶向药物吗?

“我们正在执行每个病人进入到我们的门店形象LUNG-MAP鳞状细胞肺癌临床试验,”罗伊·s . Herbst解释说,医学博士,教授,医学肿瘤学和耶鲁大学医学院药理学耶鲁大学癌症研究中心首席医学肿瘤学和Smilow癌症医院,和耶鲁大学癌症中心副主任转化研究,安排转院。“上天的美妙之处在于,它是多路复用。它允许您检测的全谱基因改变出现在一个肿瘤活检样本。与病人的门店形象,我们可以匹配正确的靶向药物在正确的时间正确的可操作的肿瘤突变。到目前为止的试验表明,有肺癌突变可以目标和产生一个非常深刻的反应的病人。”

LUNG-MAP是许多最近的临床试验,已经推出了在肿瘤学和精度的前提下,使用门店寻求可行的肿瘤突变。这些研究包括其他伞试验,如炼金术士和战斗,篮子试验,如NCI-MATCH和峰会。伞临床试验评估各种靶向制剂的疗效与几个突变在癌症类型。另一方面,临床试验执行的篮子格式与伞试验相同的评价,但在多个类型的肿瘤。“许多可行的突变是罕见的,很难在传统的试验设计招募足够的病人。使用这个NGS-driven的新格式主协议试验设计(即。,伞或篮子), patients from all over are recruited into a larger study and profiled by NGS, which serves to funnel patients into the various trial treatment arms based on their actionable mutation(s). Moreover, this trial design enables us to bring these targeted drugs into community practices, to areas all across the country, and to underserved communities through LUNG-MAP,” elaborated Professor Herbst.

LUNG-MAP试验是检测小分子药物的候选人taselisib,PIK3CA抑制剂匹配NGS-detected PIK3CA基因突变,palbociclibCDK4/6抑制剂匹配CCND1 2或3突变或到扩增AZD4547,一个FGFR激酶抑制剂匹配FGFR放大,突变,或融合。生物制剂也正在评估中,如rilotumumab,抗体匹配c-MET表达式,胶质瘤MEDI4736,一个抗体PD-L1, nonmatch治疗。这些小说NGS-selected代理与传统化疗或fda批准的激酶抑制剂埃罗替尼已经表示对表皮生长因子受体突变的肺癌。试验的目的是评估NGS-selected靶向治疗是否优于常规治疗和扩大实现精密肿瘤学。

这将产生重要的影响为癌症治疗药物是如何表示。例如,larotrectinib原肌球蛋白激酶受体抑制剂,最近被FDA批准的指示在任何癌症NTRK融合,并且第一个pan-cancer批准的基于肿瘤突变而不是组织学类型。这将是未来的趋势吗?“我认为是的,当然,”回应Herbst教授。“我认为我们正在朝着个性化护理和个性化医疗。最佳个性化医学的方法将选择最好的药物对低频率突变检测到门店。“将来总会成为标准治疗呢?“我认为一个门店形象可能会成为标准治疗,我同意。我认为上天将真正使个性化医疗的方式将为患者带来最大的利益,通过选择最佳的治疗方案。”