בדיקת רקמה לאבחון פרופיל גנומי בגידולים סרטניים - FoundationOne

מתוך ויקירפואה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
בדיקת רקמה לאבחון פרופיל גנומי בגידולים סרטניים
FoundationOne
יוצר הערך פרופ' איתן פרידמן
 

לערכים נוספים הקשורים לנושא זה, ראו את דפי הפירושים: – איתור ומניעת מחלות ממאירות, בדיקות גנטיות

עד לתחילת המאה ה-21, סיווג הסרטן נעשה על פי האיבר בגוף שבו אובחן הגידול (ריאות, שד, מעי גס וכדומה) והיבטים נוספים כמו גודלו של הגידול, האם הגידול נראה אלים תחת מיקרוסקופ (Microscopic), האם חדר לכלי דם וקשרי לימפה (Lymph nodes) ומדדים נוספים אחרים. על בסיס נתונים אלה, חולים עם סרטן באותו איבר ובעל מאפיינים אחרים דומים קיבלו אותו טיפול כימותרפי (Chemotherapy). אך לגישה זו יש מגבלות. שני אנשים עם "אותו" סרטן, המסווג על פי האיבר והמדדים הקליניים (Clinical) והפתולוגיים (Pathological), יגיבו בצורה שונה לאותו טיפול. הסיבה לכך נעוצה במבנה הגנומי (Genomic) השונה של כל גידול. מיפוי הגנום האנושי סימן אבן דרך משמעותית בהבנת מחלות, בהן סרטן. עם זיהוי מאות גנים הקשורים להתפתחות סרטן, חוקרים הבינו כי קיימת שונות ברמה המולקולארית (Molecular) הבסיסית בין גידולים ובתוכם, והחלו לקשר סוגי סרטן שונים לחתימה גנטית - לכל גידול ולכל צורה פתולוגית שונה של גידול מאותו איבר יש גנים סצפציפיים (Specific). לדוגמה, נמצאו גנים שיש בהם מוטציות (Mutations) בסרטן השד ועל סמך זה פותחו תרופות המכוונות לטיפול בסרטן השד שמבטא ביטוי יתר של חלבון HER2‏ (Human Epidermal growth factor Receptor 2).

מתחילת המאה ה-21, פותחו טכנולוגיות לריצוף מלא מהדור החדש (Next Generation Sequencing - NGS) שמאפשרות לאתר במקביל את כל המוטציות הגנומיות השכיחות בגידול המסוים שגרמו להתפתחות סרטן. טכנולוגיית NGS, המאפשרת לאבחן את הפרופיל (Profile) הגנומי (דנ"א, DeoxyriboNucleic Acid, DNA) של הגידול, הובילה לעידן שבו רפואה מותאמת אישית באונקולוגיה (Oncology) רותמת טיפולים ממוקדי מטרה כדי להגביר את יעילות הטיפול בסרטן ולהפחית רעילות. FoundationOne היא בדיקה גנומית מקיפה לאבחון פרופיל גנומי של גידולים סרטניים, שמטרתה להתאים טיפול אישי לחולה לפי הפרופיל הגנומי היחודי שלו. FoundationOne מספקת לרופא המטפל מידע מולקולרי וביולוגי (Biological) הדרוש על מנת להתאים טיפולים ממוקדי מטרה המותאמים למוטציות הגנומיות בגידול שנבדק. בהתאם לתוצאות המתקבלות ב-FoundationOne ניתן להתאים את הפרופיל הגנומי של הגידול הייחודי של החולה לאפשרויות טיפול זמינות – טיפולים ממוקדי מטרה הנמצאים בשימוש, גם אם להתוויות אחרות, ו/או לתרופות שנמצאות עדיין בשלב של מחקר. לעיתים, אפשרויות טיפול אלה לא היו נלקחות בחשבון לולא הבדיקה.

תוכן עניינים

שינוי גנטי מולד לעומת נרכש

שינוי גנטי (מוטציה) הוא פגם ברצף הדנ"א.

שינוי גנטי העובר בתורשה נמצא באדם מלידתו ולאורך כל חייו, ומצוי בכל תא ותא בגופו. כ- 5 עד 10 אחוזים מכלל מקרי הסרטן נגרמים בשל שינוי גנטי תורשתי המתבטא קלינית בצבר מקרי סרטן במשפחה, בגיל אבחנה צעיר יותר של סרטן יחסית לאוכלוסייה הכללית, או במספר סוגי סרטן שונים אצל אותו אדם או באותה משפחה. כאמור, סרטן תורשתי הוא מצב יחסית נדיר בקרב חולי הסרטן.

שינוי גנטי נרכש הוא מוטציה הנרכשת לאורך החיים שאינה עוברת בהורשה, והיא ממוקמת רק ברקמה מסויימת - שינויים גנטיים סומטיים (Somatic). שינויים אלה מתפתחים בעקבות נזק שנגרם לגנים בשל גורמים שונים כגון עישון, חשיפה לקרינה מייננת או חומרים קרצינוגנים (Carcinogens) אחרים, גיל ועוד. שינוי גנטי מסוג זה משותף לכל סוגי הסרטן באשר הם והוא מתפתח בגנים בודדים, בתאים מסוימים, ולא בכל תא בגוף. הצטברות של מוטציות סומאטיות בעשרות רבות של גנים בתהליך הדרגתי לאורך שנים - תהליך הנקרא התמרה סרטנית - הוא זה שגורם לתא הסרטני לצמוח ולשגשג בצורה לא מבוקרת ברקמה המקורית וגם מעניק לו את היכולת לשלוח גרורות לאברים מרוחקים.

בדיקות גנומיות, המבוצעות לרוב על רקמת הגידול עצמו, מיועדות לחולי סרטן ומטרתן היא לאבחן את הפרופיל הגנומי הייחודי של הגידול הסרטני, כלומר לאתר את המוטציות הגנומיות (שיבושים בחומר הגנטי) שהובילו להתפתחות הסרטן.

ריצוף דנ"א ובדיקות גנומיות בסרטן

בדיקת FoundationOne מאבחנת את הפרופיל הגנומי של הגידול הסרטני על ידי איתור המוטציות הגנומיות שהתרחשו בו. ישנם 4 סוגים עיקריים של מוטציות גנומיות הקשורות לתהליך הסרטני (החלפות בסיס, הוספה/השמטה של מקטעי DNA, שינוי במספר עותקים, ואיחוי/ארגון מחדש), ואלה יכולות להתרחש באזורים שונים בגן, לעיתים מוגדרים היטב ולעיתים בכל אתר לאורך הגן.

מדדים נוספים הכלולים בבדיקות FoundationOne הם עומס מוטציות (Tumor Mutational Burden, TMB) ואי-יציבות גנומית (Micro Satellite Instability, MSI). עומס מוטציות עולה בשל סיבות שונות, כגון חשיפה לקרינה מייננת ב-Melanoma‏,[1], [2] עישון בסרטן ריאות[3], [4] או בשל קיום אי-יציבות גנומית (MSI)‏[5], [6], [7]. מחקרים שונים דיווחו שרמות TMB גבוהות קשורות לניבוי מדוייק יותר של תגובה לאימונותרפיה (Immunotherapy) בגידולים שונים.[4], [8], [9], [10], [11] ההשערה היא שאימונותרפיה יעילה בגידולים עם עומס מוטציות גבוה. אי-יציבות גנומית היא מצב שבו יש ריבוי של מוטציות גנטיות והוא נגרם בשל פעילות פגומה של פעולת אנזימי תיקון פגמי ה-DNA הנוצרים בשלב שכפול ה-DNA‏ (MisMatch repair, MMR) בגידול.[12] מידע אודות TMB MSI, בשילוב עם פרופיל גנומי מקיף, מאפשר לרופא לנבא את תגובת החולה לאימונותרפיה, וכן לזהות טיפולים ממוקדים ותרופות מחקר המתאימים לחולה.

משמעות התיקוף בבדיקות גנומיות בסרטן

טכנולוגיית ריצוף מלא מהדור החדש (NGS) היא דרך מהירה וחדשה יותר לפענח רצפים של DNA ולמצוא מוטציות הגורמות לגידול להתפתח. אמינותן ויכולתן של בדיקות גנומיות מבוססות-NGS לחשוף במדויק את כל סוגי המוטציות הגנומיות האפשריות תלויות בתכנון ותיקוף (Validation) של פלטפורמת (Platform) הבדיקה. תיקוף של בדיקות גנומיות נחוץ על מנת לקבוע את תקפותן ואמינותן בבדיקת דגימות סרטניות. תיקוף של פרופיל גנומי משמעו כי קיימת הוכחה מתועדת שהבדיקה יכולה לאתר במדויק ובאמינות את כל השינויים הגנומיים הנמצאים בדגימה (ללא תוצאות שליליות שגויות, False negative), שהיא לא מזהה שינויים גנומיים שאינם נמצאים למעשה בגידול (ללא תוצאות חיוביות שגויות, False positive), וכי אותן תוצאות תתקבלנה בכל פעם ובכל מקום שתתבצע הבדיקה.

כאשר מרכיבי הבדיקה, כגון איכות הרקמה, בידוד חומצת הגרעין, אלגוריתמים (Algorithms) של הבדיקה ועוד, אינם עוברים תיקוף עלולות להתקבל תוצאות שליליות שגויות או חיוביות שגויות. תוצאות כאלה יכולות לשנות את מהלך הטיפול בחולה ולמנוע ממנו קבלת טיפולים בעלי פוטנציאל (Potential) להארכת חיים או לחשוף אותו לתופעות לוואי מטיפולים שאינם מתאימים לו.

בדיקות מולקולריות שגרתיות, כגון בדיקת FISH‏ (Fluorescence In Situ Hybridization) ובדיקת אימונו היסטוכימיה IHC‏ (ImmunoHistoChemistry), מזהות רק גן אחד או מספר מצומצם של גנים והן יודעות לזהות סוג מסוים אחד בלבד של שינוי בגן (ארגון מחדש וביטוי ביתר או בחסר), אך בדיקות אלה לא תזהנה שינויים מסוגים אחרים כגון מוטציות נקודתיות. בדיקות מסוג נוסף, המכונות Hotspot, אמנם מבוססות NGS, אולם הן בודקות מספר מצומצם של גנים ומוטציות מוגדרות בגנים סרטניים, בחלקים מוגדרים מראש, שבהם ידוע על סבירות גבוהה למוטציה. מכיוון שבדיקות אלה יכולות למצוא מוטציות שכיחות, אך לא תזהנה מוטציות אחרות, עשויה להתקבל תשובה שלילית שגויה. לעומת זאת, בדיקת FoundationOne סורקת במקביל את הרצף המלא של מאות גנים הקשורים לסרטן, ובאופן ייחודי מזה ברמת דיוק גבוהה את כל המוטציות הגנטיות האפשריות בגנים המניעים (Drivers) סרטן.

לדוגמה, בסרטן ריאות, בדיקה לאיתור גן יחיד לא תזהה עד 35 אחוזים של מוטציות בגן ALK‏ (Anaplastic Lymphoma Kinase) ו- 17 אחוזים בגן EGFR‏ (Epidermal Growth Factor Receptor)‏[13] בדיקות גנומיות מבוססות NGS מסוג Hotspot לא תזהנה 50 אחוזים מהמוטציות אם לא תבוצע גם בדיקת פיש FISH לזיהוי הפרעות כרומוזומליות.[14] מכיוון ש-FoundationOne לאבחון פרופיל גנומי מקיף עברה תהליך תיקוף מחמיר, הבדיקה מבטיחה דיוק ורגישות מרביים. בדיקה זו תאתר בבדיקה יחידה את כל סוגי המוטציות הרלוונטיות מבחינה קלינית לסרטן ריאות.[15]


FoundationOne -1.png


בדיקת FoundationOne מזהה יותר מפי 3 אפשרויות טיפול ממוקדות מטרה בסרטן מכל שיטת אבחון אחרת[16].

תיאור הבדיקה

בדיקת FoundationOne מזהה את הפרופיל הגנומי של גידול סרטני ועל סמך זאת ממליצה על אפשרויות טיפול ממוקד מטרה שמתאימים לחולה. FoundationOne היא הבדיקה היחידה, נכון לזמן כתיבת המאמר, המאפשרת אבחון גנומי המזהה בו-זמנית את כל סוגי המוטציות הגנומיות האפשריות, וכן עומס מוטציות (TBM) ואי-יציבות גנומית (MSI).

הבדיקות FoundationOne ו-FoundationOne Heme מתבצעות בדגימה קטנה של רקמה סרטנית השמורה ב-Paraffin (אין צורך ברקמה טרייה). במקרים בהם רקמה אינה זמינה, ניתן לבצע בדיקת דם (בדיקה נוזלית) לאבחון גנומי. במקרה זה יעשה שימוש בבדיקה מסוג FoundationAct:


סוג הבדיקה FoundationOne FoundationOne Heme FoundationAct
סוג הגידול גידולים סולידיים ללא תלות באיבר הרקמה. גידולים המטולוגיים (Hematologic)‏ (Leukemia‏, Lymphoma‏ ו-Myeloma‏) ו-Sarcoma, ללא תלות באיבר הרקמה. גידולים שונים. מתבצעת כאשר הרקמה שנלקחה בביופסיה (Biopsy) הראשונית אינה מספקת או אינה אפשרית, או כשלא ניתן לדגום מספיק רקמה מהגידול
סוג הדגימה דגימה נלקחת מרקמת הגידול. לרוב ניתן לבצע את הבדיקה בדגימה מביופסיה שנלקחה באבחון הראשוני של הגידול, או לפני ההתקדמות למצב גרורתי (כולל ביופסיות ליבה באמצעות מחט או ביופסיית שאיבת מחט דקה). יכולה להתבצע גם על דגימות Low Purity לרוב ניתן לבצע את הבדיקה בדגימה מביופסיה שנלקחה באבחון הראשוני של הגידול, או לפני ההתקדמות למצב גרורתי. הדגימה נלקחת באמצעות בדיקת דם הקפי או שאיבת מח עצם באבחון הראשוני של הגידול או לפני ההתקדמות למצב גרורתי דגימת דם (ביופסיה נוזלית)
סוגי מוטציות כלל המוטציות האפשריות כלל המוטציות האפשריות כלל המוטציות האפשריות
רשימת גנים סריקה מקבילה של כל האזור המקודד של 315 גנים הידועים כמניעים של סרטן ואינטרונים (Introns) מ-28 גנים הנוטים להתארגן מחדש או להשתנות בגידולים סולידיים (Solid) סריקה מקבילה של 406 גנים הקשורים לסרטן ואינטרונים מ-31 גנים הנוטים להתארגן מחדש או להשתנות. בנוסף לריצוף ה-DNA, בדיקה זו מרצפת גם את ה-RNA‏ (RiboNucleic Acid) לאורך 265 גנים על מנת לאתר איחוי במגוון רחב של גנים, מוטציה שכיחה המניעה גידולים סרטניים בסרטן המטולוגי ו-Sarcoma סריקה מקבילה של 62 גנים הקשורים לסרטן
רמת דיוק >99 אחוזים >99 אחוזים >99 אחוזים
למי מומלץ? מאובחנים חדשים עם סרטן ריאה מסוג תאים שאינם קטנים (Non Small Cell Lung Carcinoma, NSCLC) עם דרגת מחלה שלב 4; מאובחנים חדשים עם גידול נדיר או לא שכיח, בשלב 4, ללא טיפול קיים או כאשר הטיפול מוגבל; חולים עם גידול סולידי אגרסיבי (Aggressive) (שלב 4) שאינם מגיבים לטיפולים סטנדרטיים (Standard); חולים עם גידול ממקור לא ידוע- כאשר קיים קושי לבחור טיפול; חולים עם גידול סולידי שלב 4 אשר מיצו את כל הטיפולים הסטנדרטיים או הזקוקים לאבחון מולקולרי, אך משמרים רמת תפקוד סבירה חולים שאינם יכולים לבצע בדיקה גנומית באמצעות דגימת רקמה – לדוגמה, כאשר הרקמה שנלקחה בביופסיה הראשונית אינה מספקת או אינה רלוונטית בגלל הטיפול הביולוגי שקיבל החולה, או כשלא ניתן לדגום מספיק רקמה מהגידול. בדיקה זו משמשת גם למעקב אחר התקדמות המחלה בעקבות הטיפול (Disease monitoring).

פענוח תוצאות הבדיקה

תוצאות FoundationOne מתקבלות באמצעות דו"ח מפורט הכולל את מרב המידע הדרוש לרופא המטפל על מנת לקבל החלטות טיפול המבוססות על הפרופיל המולקולרי של הגידול הספציפי:

  • העמוד הראשון של הדו"ח מכיל את מספר השינויים (המוטציות) הגנומיים שאותרו בגידול וזוהו כמניעים של הגידול, ואת רשימת הטיפולים המתאימים לאותן מוטציות. אפשרויות הטיפול כוללות תרופות המאושרות על ידי ה-FDA‏ ( Food and Drug Administration) להתוויה של הגידול או להתוויות אחרות. כמו כן, הדו"ח כולל רשימה של מחקרים קליניים פעילים בתרופות מחקר, להם החולה מתאים
  • בעמוד השני יש פירוט נרחב יותר של הממצאים, כולל תדירות השינויים הגנומיים, השפעתם הביולוגית וכיצד הם משפיעים על החולה
  • סעיף הטיפולים של הדו"ח מספק פרטים לגבי טיפולים ממוקדי מטרה מאושרים, להם הגידול של החולה עשוי להיות רגיש או לא להגיב, בהתבסס על הפרופיל הגנומי שלו
  • סעיף המחקרים הקליניים נותן מידע לגבי מחקרים להם החולה עשוי להתאים על סמך הפרופיל הגנומי של הגידול שלו. בנוסף, הרופא מקבל הנחיות כיצד לאתר מחקרים נוספים המתאימים לחולה
  • חלקו האחרון של הדו"ח כולל פרטים טכניים על הבדיקה ורשימה מלאה של הגנים שנמצאו בגידול, וכך ניתן לדעת באילו גנים לא נמצאו מוטציות

ביבליוגרפיה

  1. Pfeifer, G. P., You, Y.-H. & Besaratinia, A. Mutations induced by ultraviolet light. Mutat. Res. 571, 19–31 (2005).
  2. Hill, V. K., Gartner, J. J., Samuels, Y. & Goldstein, A. M. The genetics of melanoma: recent advances. Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. 14, 257–279 (2013).
  3. Pfeifer, G. P. et al. Tobacco smoke carcinogens, DNA damage and p53 mutations in smoking-associated cancers. Oncogene 21, 7435–7451 (2002).
  4. 4.0 4.1 Rizvi, N. A. et al. Cancer immunology. Mutational landscape determines sensitivity to PD-1 blockade in non-small cell lung cancer. Science 348, 124–128 (2015).
  5. Cancer Genome Atlas Research Network et al. Integrated genomic characterization of endometrial carcinoma. Nature 497, 67–73 (2013).
  6. Cancer Genome Atlas Network. Comprehensive molecular characterization of human colon and rectal cancer. Nature 487, 330–337 (2012).
  7. Roberts, S. A. & Gordenin, D. A. Hypermutation in human cancer genomes: footprints and mechanisms. Nat. Rev. Cancer 14, 786–800 (2014).
  8. Campesato, L. F. et al. Comprehensive cancer-gene panels can be used to estimate mutational load and predict clinical benefit to PD-1 blockade in clinical practice. Oncotarget 6, 34221–34227 (2015).
  9. Snyder, A. et al. Genetic basis for clinical response to CTLA-4 blockade in melanoma. N. Engl. J. Med. 371, 2189–2199 (2014).
  10. Rosenberg, J. E. et al. Atezolizumab in patients with locally advanced and metastatic urothelial carcinoma who have progressed following treatment with platinum-based chemotherapy: a single-arm, multicentre, phase 2 trial. Lancet Lond. Engl. (2016). doi:10.1016/S0140-6736(16)00561-4
  11. Le, D. T. et al. PD-1 Blockade in Tumors with Mismatch-Repair Deficiency. N. Engl. J. Med. 372, 2509–2520 (2015).
  12. Kocarnik JM, et al. Molecular phenotypes of colorectal cancer and potential clinical applications. Gastroenterol Rep (Oxf) 3(4):269-76 (2015).
  13. Ali S, Hensing T, Schrock A, et al. Comprehensive genomic profiling identifies a subset of crizotinib-responsive ALK-rearranged non-small cell lung cancer not detected by FISH. [Published online ahead of print May 31, 2016]. Oncologist. doi:10.1634/theoncologist.2015-0497.
  14. Schrock AB, Frampton GM, Herndon D, et al. Clin Cancer Res. 2016. Mar 1. pii: clincanres.1668.2015. [Epub ahead of print].
  15. Suh J, Johnson A, Albacker L, et al. [published online ahead of print May 6, 2016] Oncologist. http://dx.doi.org/10.1634/theoncologist.2016-0030.
  16. Frampton, GM et al. Development and validation of a clinical cancer genomic profiling test based on massively parallel DNA sequencing . Nat Biotechnol. 2013 Oct 20

קישורים חיצוניים


המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ איתן פרידמן, מייסד ומנהל היחידה לאונקוגנטיקה במכון הגנטי במרכז הרפואי שיבא, פרופסור מן המניין במסלול חוקרים בחוג לרפואה פנימית ובחוג לגנטיקה וביוכימיה באוניברסיטת תל אביב (יוצר\י הערך)