Рідка біопсія у діагностиці раку

Для деяких видів раку, таких як недрібноклітинна карцинома легень, лікарі Європи та США вже використовують рідку біопсію з метою визначення генетичних маркерів, які можуть прогнозувати відповідну реакцію чи резистентність до певних лікарських засобів. Та онкологи вважають, що тести мають значний невикористаний потенціал. Кетрін Алікс-Панаб’єр, біолог у галузі раку в Університетському медичному центрі Монпельє, Франція, каже, що рідкі біопсії здатні надати повніший профіль як первинних пухлин, так і метастазів порівнянно зі зразками, отриманими безпосередьно з ракової пухлини. Це твердження особливо правильне для «складних» тканин, таких як мозок, де проведення біопсії надзвичайно утруднене; а також для більш розповсюджених пухлин передміхурової залози або молочної залози. «Якщо ви не дістанетеся голкою потрібного місця, ви можете пропустити деякі важливі пухлинні клітини», — каже Алікс Панаб’єр. Зразки крові також можуть допомогти клініцистам у моніторингу пухлин протягом проведення курсу лікування, завчасно попереджуючи про рецидив та передбачаючи розвиток раку задовго до появи симптомів у людей, які здаються здоровими.

Та дослідники все ще повинні продемонструвати, що багатоочікувані концептуальні пробні результати можуть бути перетворені у втручання, здатні забезпечувати кращі клінічні результати.

Рідка біопсія описує широкий спектр методів скринінгу, що використовуються на зразках, які можна зібрати відносно неінвазивним способом, а не безпосередньо з пухлини. У біопсіях часто використовується кров, але не завжди — деякі дослідники вивчають можливість тестування зразків сечі, калу та слини, що може дати краще уявлення стосовно злоякісних новоутворень у певних тканинах.

Існує декілька чітких ознак раку, які дослідники можуть шукати у рідких біопсіях. Найбільш ранні зусилля були зосереджені на виявленні та аналізі циркулюючих пухлинних клітин (ЦПК). Це або окремі компоненти основної пухлини, або індикатори метастазування, що триває, отже — цінні сигнали агресивного захворювання. «Ми не виявляємо їх у всіх пацієнтів із ранньою стадією захворювання, — говорить Франсуа-Клеман Бідар, медичний онколог з Інституту Кюрі в Парижі. — Але коли ми їх знаходимо, у більшості випадків це пов’язано з гіршим результатом».

Кількість ЦПК зазвичай обмежена — навіть при агресивних захворюваннях їх може бути менше за одну клітину на мілілітр крові. Крім того, деякі пухлини з більшою вірогідністю викидають клітини у кровотік порівняно з іншими пухлинами. Алікс Панаб’єр зазначає, що ЦПК легше виявити при таких захворюваннях як рак передміхурової залози та рак молочної залози, ніж при колоректальному раку чи раку підшлункової залози, при якому «бродячі» клітини зазвичай потрапляють до печінки.

Доброю новиною є те, що коли у крові все-таки наявні ЦПК, то вони чітко виділяються. Більшість ЦПК є епітеліальним типом клітин, який формує поверхні багатьох органів і рідко виявляється у крові, якщо тільки клітини не були вивільненими пухлиною. Це означає, що тести, призначені для «виловлювання» епітеліальних клітин, є ефективними і для аналізу на ЦПК.

Одним із найбільш надійних та поширених методів такого аналізу є CellSearch, схвалений Управлінням із санітарного нагляду за якістю харчових продуктів та медикаментів, США, в якості тесту на метастатичний рак передміхурової залози, рак молочної залози та колоректальний рак.

CellSearch заснований на захопленні епітеліальних клітин антитілами, спрямованими проти мембраного епітеліального антигену. «Система дійсно надійна та відтворювана для різних типів метастатичного та локалізованого раку», — говорить Алікс Панаб’єр. Ретроспективний аналіз, у якому взяли участь 1944 пацієнти з метастатичним раком молочної залози, продемонстрував високу прогностичну цінність цього аналізу. Люди, у яких на початку лікування у 7,5 мл крові було виявлено менше за 5 ЦПК, мали майже утричі вищі шанси вижити порівняно з тими, хто мав більшу кількість клітин у зразках.

Проте онкологам досі бракує переконливих доказів того, що використання даних ЦПК для вибору лікування підвищить виживаність пацієнтів. Бідард був тим, хто координував одне з небагатьох випробувань, де це питання досліджувалося. Дослідження мало назву STIC CTC METABREAST, в якому план лікування людей із розвиненим раком молочної залози заснований на результатах CellSearch. «Наші дані свідчать про те, що до пацієнтів із великою кількістю ЦПК слід застосовувати «агресивне» лікування; вони повинні мати кращий результат протягом проходження хіміотерапії як першочергового лікування», — каже вчений.

ЦПК також надають унікальну можливість профілювати метастатичний рак без необхідності відстежувати індивідуальне зростання. «Ви можете аналізувати пухлинні клітини та отримувати інформацію стосовно генів, РНК, білків та секретованих факторів, — каже Алікс Панаб’єр. — Дослідники можуть навіть культивувати ці клітини протягом короткого періоду, щоб контролювати їх зростання та реакцію на препарати», — додає вона. Її група розробила платформу під назвою EPIDROP, яка дозволяє реєструвати та профілювати окремі життєздатні ЦПК. У 2019 р. команда отримала серію грантів для підтримки клінічних випробувань із застосуванням технології як інструменту для управління лікуванням.

Успіх щодо технології геномного аналізу зробив можливим аналіз малої кількості ДНК у біологічних зразках. Зараз клініцисти використовують рідинно-біоптатичні тести, здатні виявити мутації та інші порушення у циркулюючій пухлинній ДНК. Про походження цієї ДНК відомо відносно небагато, але вважається, що її вивільняють ракові клітини, які вмирають, тож, очевидно, вона є дивним представником геномного розмаїття пухлин.

Багато з цих аналізів засновані на полімеразній ланцюговій реакції (ПЛР), біохімічному методі, який може вибірково реплікувати певні послідовності ДНК. ПЛР доповнює інформацію, наявну лише в кількох молекулах. У свою чергу, це значно полегшує виявлення та кількісне визначення мутацій у відомих генах, пов’язаних із раком. «ПЛР призначена у тих випадках, коли у вас є чітка гіпотеза, і ви знаєте, які мутації шукаєте», — говорить Джефрі Окснард, медичний онколог з Онкологічного інституту в Бостоні, штат Масачусетс.

Рідкі біопсії на основі ПЛР загалом націлені на невелику кількість генів. Але зниження вартості секвенування геному дозволяє проводити великі випробування, які охоплюють десятки або сотні генів, пов’язаних із раком. Тест секвенування, який застосовується групою Коркана, дозволяє виявляти мутації приблизно у 70 генах одночасно. Але такі тести можуть дати результати, які складно інтерпретувати у контексті прийняття клінічного рішення, наприклад, виявлення мутації, неоднозначних щодо участі у захворюванні.

Попри недоліки, і ПЛР, і секвенування наразі регулярно використовуються у клініках: у спеціалізованих програмах на місцях, таких як програма, очолювана Корканом та його колегами, та у комерційних службах, які дозволяють лікарям здійснювати аутсорсинг рідких біопсій. Секвенування та ПЛР уловлювали всі виявлені у зразках тканин мутації сприйнятливості та резистентності до лікарського засобу, а також інші важливі мутації. У 78% протестованих людей циркулююча пухлинна ДНК виявила мутації, асоційовані з лікарською резистентністю, яких не було при біопсії тканин.

Дін та його колеги розробили рідинно-біопсійний тест на основі циркулюючої пухлинної ДНК. Відомий як персоналізоване профілювання раку за допомогою глибокого секвенування (CAPP-seq), метод не раз демонстрував потенціал для виявлення мінімального залишкового захворювання. Використовуючи підхід, заснований на секвенуванні, CAPP-seq націлюється на окремі ділянки пухлинного геному на основі інформації, отриманої з біопсії, проведеної до лікування.

Генетично-діагностична компанія «Grail» у Каліфорнії представила цікаві дані одного з досліджень рідкої біопсії на Конгресі Європейського товариства з медичної онкології у вересні 2019 р. Компанія провела декілька аналізів, у яких аналізувалася циркулююча пухлинна ДНК у зразках крові 3600 людей з раком і без нього. Було вивчено послідовності та закономірності хімічної модифікації ДНК, що називається метилюванням, що, як відомо, сильно впливає на експресію генів. Зазначено, що дані метилювання були особливо ефективними при виявленні пухлиноспецифічної ДНК і тканини, з якої вона виникла.

Eisenstein M. (2020) Could liquid biopsies help deliver better treatment? (https://www.nature.com/articles/d41586-020-00843-6).

Катерина Приходько-Дибська