nyheter

I løpet av det siste tiåret har gensekvenseringsteknologi blitt mye brukt i kreftforskning og klinisk praksis, og har blitt et viktig verktøy for å avdekke de molekylære egenskapene til kreft. Fremskritt innen molekylær diagnose og målrettet terapi har fremmet utviklingen av konsepter for presisjonsterapi for svulster og ført til store endringer i hele feltet for svulstdiagnose og -behandling. Genetisk testing kan brukes til å varsle om kreftrisiko, veilede behandlingsbeslutninger og evaluere prognose, og er et viktig verktøy for å forbedre kliniske resultater for pasienter. Her oppsummerer vi de nylig publiserte artiklene i CA Cancer J Clin, JCO, Ann Oncol og andre tidsskrifter for å gjennomgå anvendelsen av genetisk testing i kreftdiagnose og -behandling.

Somatiske mutasjoner og kimlinjemutasjoner. Generelt er kreft forårsaket av DNA-mutasjoner som kan arves fra foreldre (kimlinjemutasjoner) eller erverves med alderen (somatiske mutasjoner). Kimlinjemutasjoner er tilstede fra fødselen av, og mutatoren bærer vanligvis mutasjonen i DNA-et til hver celle i kroppen og kan overføres til avkom. Somatiske mutasjoner erverves av individer i ikke-gametiske celler og overføres vanligvis ikke til avkom. Både kimlinje- og somatiske mutasjoner kan ødelegge den normale funksjonelle aktiviteten til celler og føre til ondartet transformasjon av celler. Somatiske mutasjoner er en viktig driver for malignitet og den mest prediktive biomarkøren innen onkologi. Imidlertid bærer omtrent 10 til 20 prosent av svulstpasienter kimlinjemutasjoner som øker kreftrisikoen betydelig, og noen av disse mutasjonene er også terapeutiske.
Drivermutasjon og passasjermutasjon. Ikke alle DNA-varianter påvirker cellefunksjonen; i gjennomsnitt kreves det fem til ti genomiske hendelser, kjent som «drivermutasjoner», for å utløse normal celledegenerasjon. Drivermutasjoner forekommer ofte i gener som er nært knyttet til cellelivsaktiviteter, som gener involvert i cellevekstregulering, DNA-reparasjon, cellesykluskontroll og andre livsprosesser, og har potensial til å bli brukt som terapeutiske mål. Imidlertid er det totale antallet mutasjoner i enhver kreft ganske stort, fra noen få tusen i noen brystkreftformer til mer enn 100 000 i noen svært variable kolorektale og endometriale kreftformer. De fleste mutasjoner har ingen eller begrenset biologisk betydning, selv om mutasjonen forekommer i den kodende regionen. Slike ubetydelige mutasjonshendelser kalles «passasjermutasjoner». Hvis en genvariant i en bestemt tumortype forutsier dens respons på eller resistens mot behandling, anses varianten som klinisk operabel.
Onkogener og tumorsuppressorgener. Gener som ofte muteres i kreft kan grovt sett deles inn i to kategorier, onkogener og tumorsuppressorgener. I normale celler spiller proteinet som er kodet av onkogener hovedsakelig rollen med å fremme celleproliferasjon og hemme celleapoptose, mens proteinet som er kodet av onkosuppressorgener hovedsakelig er ansvarlig for å negativt regulere celledeling for å opprettholde normal cellefunksjon. I den maligne transformasjonsprosessen fører genomisk mutasjon til økt onkogenaktivitet og reduksjon eller tap av onkosuppressorgenaktivitet.
Liten variasjon og strukturell variasjon. Dette er de to hovedtypene mutasjoner i genomet. Små varianter endrer DNA ved å endre, slette eller legge til et lite antall baser, inkludert baseinnsetting, sletting, rammeskift, startkodontap, stoppkodontapmutasjoner, osv. Strukturell variasjon er en stor omorganisering av genomet, som involverer gensegmenter som varierer i størrelse fra noen få tusen baser til majoriteten av kromosomet, inkludert endringer i genkopitall, kromosomsletting, duplisering, inversjon eller translokasjon. Disse mutasjonene kan forårsake en reduksjon eller forbedring av proteinfunksjonen. I tillegg til endringer på nivået av individuelle gener, er genomiske signaturer også en del av kliniske sekvenseringsrapporter. Genomiske signaturer kan sees på som komplekse mønstre av små og/eller strukturelle variasjoner, inkludert tumormutasjonsbelastning (TMB), mikrosatellittinstabilitet (MSI) og homologe rekombinasjonsdefekter.

Klonal mutasjon og subklonal mutasjon. Klonale mutasjoner er tilstede i alle tumorceller, er tilstede ved diagnose og forblir tilstede etter at behandlingen har skredet frem. Derfor har klonale mutasjoner potensial til å bli brukt som terapeutiske mål for tumorer. Subklonale mutasjoner er bare tilstede i en delmengde av kreftceller og kan oppdages ved begynnelsen av diagnosen, men forsvinner ved påfølgende tilbakefall eller vises først etter behandling. Kreftheterogenitet refererer til tilstedeværelsen av flere subklonale mutasjoner i en enkelt kreftform. Det er verdt å merke seg at de aller fleste klinisk signifikante drivermutasjoner i alle vanlige kreftarter er klonale mutasjoner og forblir stabile gjennom hele kreftprogresjonen. Resistens, som ofte medieres av subkloner, oppdages kanskje ikke ved diagnosetidspunktet, men vises når den får tilbakefall etter behandling.

Den tradisjonelle teknikken FISH eller cellekaryotypisering brukes til å oppdage endringer på kromosomnivå. FISH kan brukes til å oppdage genfusjoner, delesjoner og amplifiseringer, og regnes som «gullstandarden» for å oppdage slike varianter, med høy nøyaktighet og sensitivitet, men begrenset gjennomstrømning. Ved noen hematologiske maligniteter, spesielt akutt leukemi, brukes karyotyping fortsatt til å veilede diagnose og prognose, men denne teknikken blir gradvis erstattet av målrettede molekylære analyser som FISH, WGS og NGS.
Endringer i individuelle gener kan detekteres med PCR, både sanntids-PCR og digital dråpe-PCR. Disse teknikkene har høy sensitivitet, er spesielt egnet for deteksjon og overvåking av små gjenværende lesjoner, og kan gi resultater på relativt kort tid. Ulempen er at deteksjonsområdet er begrenset (vanligvis oppdages bare mutasjoner i ett eller få gener), og muligheten for flere tester er begrenset.
Immunhistokjemi (IHC) er et proteinbasert overvåkingsverktøy som ofte brukes til å oppdage uttrykket av biomarkører som ERBB2 (HER2) og østrogenreseptorer. IHC kan også brukes til å oppdage spesifikke muterte proteiner (som BRAF V600E) og spesifikke genfusjoner (som ALK-fusjoner). Fordelen med IHC er at det enkelt kan integreres i den rutinemessige vevsanalyseprosessen, slik at det kan kombineres med andre tester. I tillegg kan IHC gi informasjon om subcellulær proteinlokalisering. Ulempene er begrenset skalerbarhet og høye organisatoriske krav.
Andregenerasjonssekvensering (NGS) NGS bruker parallelle sekvenseringsteknikker med høy gjennomstrømning for å oppdage variasjoner på DNA- og/eller RNA-nivå. Denne teknikken kan brukes til å sekvensere både hele genomet (WGS) og genregionene av interesse. WGS gir den mest omfattende informasjonen om genomiske mutasjoner, men det er mange hindringer for klinisk anvendelse, inkludert behovet for ferske tumorvevsprøver (WGS er ennå ikke egnet for å analysere formalin-immobiliserte prøver) og den høye kostnaden.
Målrettet NGS-sekvensering inkluderer hel-ekson-sekvensering og et panel av målgenene. Disse testene beriker interesseområder med DNA-prober eller PCR-amplifisering, og begrenser dermed mengden sekvensering som kreves (hele eksomet utgjør 1 til 2 prosent av genomet, og selv store paneler som inneholder 500 gener utgjør bare 0,1 prosent av genomet). Selv om hel-ekson-sekvensering fungerer bra i formalinfikserte vev, er kostnadene fortsatt høye. Kombinasjoner av målgenene er relativt økonomiske og gir fleksibilitet i valg av gener som skal testes. I tillegg dukker sirkulerende fritt DNA (cfDNA) opp som et nytt alternativ for genomisk analyse av kreftpasienter, kjent som flytende biopsier. Både kreftceller og normale celler kan frigjøre DNA i blodet, og DNA-et som avgis fra kreftceller kalles sirkulerende tumor-DNA (ctDNA), som kan analyseres for å oppdage potensielle mutasjoner i tumorceller.
Valg av test avhenger av det spesifikke kliniske problemet som skal behandles. De fleste biomarkørene assosiert med godkjente behandlinger kan detekteres med FISH-, IHC- og PCR-teknikker. Disse metodene er rimelige for deteksjon av små mengder biomarkører, men de forbedrer ikke deteksjonseffektiviteten med økende gjennomstrømning, og hvis det oppdages for mange biomarkører, er det kanskje ikke nok vev til deteksjon. Ved noen spesifikke kreftformer, som lungekreft, hvor vevsprøver er vanskelige å få tak i og det er flere biomarkører å teste for, er bruk av NGS et bedre valg. Avslutningsvis avhenger valget av analyse av antall biomarkører som skal testes for hver pasient og antall pasienter som skal testes for biomarkøren. I noen tilfeller er bruk av IHC/FISH tilstrekkelig, spesielt når målet er identifisert, for eksempel deteksjon av østrogenreseptorer, progesteronreseptorer og ERBB2 hos brystkreftpasienter. Hvis det kreves mer omfattende utforskning av genomiske mutasjoner og søket etter potensielle terapeutiske mål, er NGS mer organisert og kostnadseffektivt. I tillegg kan NGS vurderes i tilfeller der IHC/FISH-resultatene er tvetydige eller ufullstendige.

Ulike retningslinjer gir veiledning om hvilke pasienter som bør være kvalifisert for genetisk testing. I 2020 utstedte ESMO Precision Medicine Working Group de første anbefalingene for NGS-testing for pasienter med avansert kreft, og anbefalte rutinemessig NGS-testing for avansert ikke-plateepitelkreft, ikke-småcellet lungekreft, prostatakreft, kolorektal kreft, gallegangskreft og eggstokkreft. I 2024 oppdaterte ESMO på dette grunnlaget og anbefalte inkludering av brystkreft og sjeldne svulster, som gastrointestinale stromale svulster, sarkomer, kreft i skjoldbruskkjertelen og kreft av ukjent opprinnelse.
I 2022 slo ASCOs kliniske uttalelse om somatisk genomtesting hos pasienter med metastatisk eller avansert kreft fast at dersom en biomarkørrelatert behandling godkjennes hos pasienter med metastatiske eller avanserte solide svulster, anbefales genetisk testing for disse pasientene. For eksempel bør genomtesting utføres hos pasienter med metastatisk melanom for å screene for BRAF V600E-mutasjoner, ettersom RAF- og MEK-hemmere er godkjent for denne indikasjonen. I tillegg bør genetisk testing også utføres dersom det er en klar markør for resistens for legemidlet som skal administreres til pasienten. Egfrmab er for eksempel ineffektivt ved KRAS-mutant kolorektal kreft. Når man vurderer en pasients egnethet for gensekvensering, bør pasientens fysiske status, komorbiditeter og tumorstadium integreres, fordi rekken av trinn som kreves for genomsekvensering, inkludert pasientens samtykke, laboratoriebehandling og analyse av sekvenseringsresultater, krever at pasienten har tilstrekkelig fysisk kapasitet og forventet levealder.
I tillegg til somatiske mutasjoner, bør noen kreftformer også testes for kimlinjegener. Testing for kimlinjemutasjoner kan påvirke behandlingsbeslutninger for kreftformer som BRCA1- og BRCA2-mutasjoner i bryst-, eggstok-, prostata- og bukspyttkjertelkreft. Kimlinjemutasjoner kan også ha implikasjoner for fremtidig kreftscreening og forebygging hos pasienter. Pasienter som potensielt er egnet for testing for kimlinjemutasjoner må oppfylle visse betingelser, som involverer faktorer som familiehistorie med kreft, alder ved diagnose og krefttype. Imidlertid oppfyller mange pasienter (opptil 50 %) som bærer patogene mutasjoner i kimlinjen ikke tradisjonelle kriterier for testing for kimlinjemutasjoner basert på familiehistorie. For å maksimere identifiseringen av mutasjonsbærere anbefaler derfor National Comprehensive Cancer Network (NCCN) at alle eller de fleste pasienter med bryst-, eggstok-, endometrie-, bukspyttkjertel-, kolorektal- eller prostatakreft testes for kimlinjemutasjoner.
Når det gjelder tidspunktet for genetisk testing, er det rimelig å utføre genetisk testing på pasienter samtidig som de aller fleste klinisk signifikante drivermutasjoner er klonale og relativt stabile gjennom kreftutviklingen. For senere genetisk testing, spesielt etter molekylær målrettet behandling, er ctDNA-testing mer fordelaktig enn tumorvevs-DNA, fordi blod-DNA kan inneholde DNA fra alle tumorlesjoner, noe som er mer gunstig for å innhente informasjon om tumorheterogenitet.
Analyse av ctDNA etter behandling kan muligens forutsi tumorrespons på behandling og identifisere sykdomsprogresjon tidligere enn standard avbildningsmetoder. Imidlertid er det ikke etablert protokoller for bruk av disse dataene til å veilede behandlingsbeslutninger, og ctDNA-analyse anbefales ikke med mindre det er i kliniske studier. ctDNA kan også brukes til å vurdere små gjenværende lesjoner etter radikal tumorkirurgi. ctDNA-testing etter kirurgi er en sterk prediktor for påfølgende sykdomsprogresjon og kan bidra til å avgjøre om en pasient vil ha nytte av adjuvant kjemoterapi, men det anbefales fortsatt ikke å bruke ctDNA utenfor kliniske studier for å veilede beslutninger om adjuvant kjemoterapi.

Databehandling Det første trinnet i genomsekvensering er å trekke ut DNA fra pasientprøver, forberede biblioteker og generere rådata for sekvensering. Rådataene krever videre behandling, inkludert filtrering av data av lav kvalitet, sammenligning med referansegenomet, identifisering av ulike typer mutasjoner gjennom ulike analytiske algoritmer, bestemmelse av effekten av disse mutasjonene på proteintranslasjon og filtrering av mutasjoner i kimlinjeform.
Drivergenannotasjon er utformet for å skille mellom driver- og passasjermutasjoner. Drivermutasjoner fører til tap eller forsterkning av tumorsuppressorgenaktivitet. Små varianter som fører til inaktivering av tumorsuppressorgener inkluderer nonsensmutasjoner, frameshift-mutasjoner og nøkkelmutasjoner i spleisingsstedet, samt sjeldnere startkodondelesjon, stoppkodondelesjon og et bredt spekter av introninnsettings-/delesjonsmutasjoner. I tillegg kan missense-mutasjoner og små introninnsettings-/delesjonsmutasjoner også føre til tap av tumorsuppressorgenaktivitet når de påvirker viktige funksjonelle domener. Strukturelle varianter som fører til tap av tumorsuppressorgenaktivitet inkluderer delvis eller fullstendig gendelesjon og andre genomiske varianter som fører til ødeleggelse av genets leserammer. Små varianter som fører til forbedret funksjon av onkogener inkluderer missense-mutasjoner og sporadiske introninnsettinger/delesjoner som retter seg mot viktige proteinfunksjonelle domener. I sjeldne tilfeller kan proteinavkortning eller spleisingsstedmutasjoner føre til aktivering av onkogener. Strukturelle variasjoner som fører til onkogenaktivering inkluderer genfusjon, gendelesjon og genduplisering.
Klinisk tolkning av genomisk variasjon vurderer den kliniske betydningen av identifiserte mutasjoner, dvs. deres potensielle diagnostiske, prognostiske eller terapeutiske verdi. Det finnes flere evidensbaserte graderingssystemer som kan brukes til å veilede den kliniske tolkningen av genomisk variasjon.
Memorial Sloan-Kettering Cancer Centers Precision Medicine Oncology Database (OncoKB) klassifiserer genvarianter i fire nivåer basert på deres prediktive verdi for legemiddelbruk: Nivå 1/2, FDA-godkjente, eller klinisk standard biomarkører som predikerer responsen på en spesifikk indikasjon på et godkjent legemiddel; Nivå 3, FDA-godkjente eller ikke-godkjente biomarkører som predikerer respons på nye målrettede legemidler som har vist lovende resultater i kliniske studier, og Nivå 4, ikke-FDA-godkjente biomarkører som predikerer respons på nye målrettede legemidler som har vist overbevisende biologisk bevis i kliniske studier. En femte undergruppe assosiert med behandlingsresistens ble lagt til.
Retningslinjene fra American Society for Molecular Pathology (AMP)/American Society of Clinical Oncology (ASCO)/College of American Pathologists (CAP) for tolkning av somatisk variasjon deler somatisk variasjon inn i fire kategorier: Grad I, med sterk klinisk betydning; Grad II, med potensiell klinisk betydning; Grad III, ukjent klinisk betydning; Grad IV, ikke kjent for å være klinisk signifikant. Bare grad I- og II-varianter er verdifulle for behandlingsbeslutninger.
ESMOs Molecular Target Clinical Operaability Scale (ESCAT) klassifiserer genvarianter i seks nivåer: Nivå I, mål som er egnet for rutinemessig bruk; Fase II, et mål som fortsatt studeres, vil sannsynligvis bli brukt til å screene pasientpopulasjonen som kan ha nytte av mållegemidlet, men det er behov for mer data for å støtte dette. Grad III, målrettede genvarianter som har vist klinisk fordel hos andre kreftarter; Grad IV, kun målrettede genvarianter støttet av preklinisk bevis; I grad V finnes det bevis som støtter den kliniske betydningen av å målrette mutasjonen, men enkeltlegemiddelbehandling mot målet forlenger ikke overlevelse, eller en kombinasjonsbehandlingsstrategi kan tas i bruk; Grad X, mangel på klinisk verdi.