Жидкостная биопсия - это минимально инвазивная процедура, обычно основанная на заборе образцов крови, а также спинномозговой жидкости, мочи, мокроты, асцитической жидкости и теоретически любой другой жидкости организма.
За последнее десятилетие были разработаны различные методы обнаружения ЦОК и цДНК в периферической крови онкологических больных . В то время как надежную информацию можно легко получить у пациентов с запущенным заболеванием, пациенты с ранней стадией рака обычно имеют очень низкие концентрации ЦОК и ctDNA. В настоящее время большинство анализов ЦОК основывается на эпителиальных маркерах, и большинство обнаруженных ЦОК представляют собой отдельные изолированные клетки. Клиническая значимость «мезенхимальных» ЦОК, лишенных каких-либо эпителиальных маркеров, а также кластеров ЦОК, в настоящее время еще исследуется. Биология EpCAM (молекула клеточной адгезии эпителия ) и ее роль до конца не изучены; Однако, данные свидетельствуют о том, что экспрессия этого поверхностного белка эпителиальных клеток имеет решающее значение для метастазирования компетентных ЦОК и не могут быть полностью утрачены во время эпителиально-мезенхимального перехода . Хотя большинство опубликованных исследований было проведено на пациентах с карциномами и меланомами, ЦКО также были обнаружены в периферической крови пациентов с первичными опухолями головного мозга (глиобластомами), вопреки гематоэнцефалическому барьеру .
В настоящее время проверяются методы жидкостной биопсии для раннего выявления рака, что, как предполагается, снизит смертность. Несмотря на значительный прогресс, обнаружение ранних стадий солидного рака на основе жидкой биопсии остается проблемой. Новые биомаркеры на основе крови для раннего обнаружения, утвержденные в настоящее время в клинических испытаниях, включают miRNA (микроРНК), экзосомы и тромбоциты измененные опухолью .
У пациентов с диагностированным раком анализы ЦОК и ctDNA дадут независимый прогноз на ранних и поздних стадиях заболевания. В частности, подсчет ЦОК при первоначальном диагнозе может уточнить текущую стратификацию риска по стадированию рака молочной железы на ранней стадии и поэтому был включен в классификацию AJCC 2018 года. Более того, раннее выявление рецидива с помощью последовательного анализа ctDNA (или CTCs) образцов крови, полученных после операции, может быть использовано в будущих исследованиях для стратификации пациентов, получающих «постадьювантную» терапию .
С растущим объемом данных, касающихся прогностической ценности ЦОК, ученые и клиницисты начали исследовать клиническую полезность ЦОК с помощью интервенционных клинических испытаний. STIC CTC METABREAST - первое исследование, которое продемонстрировало клиническую значимость ЦОК при назначении пациентам с метастатическим раком молочной железы химиотерапии или гормонально терапии . В частности, пациенты с повышенным содержанием ЦОК, которые были отнесены к группе низкого риска, получали лучшие результаты от химиотерапии.
Еще одно ключевое применение жидкостной биопсии - определение терапевтических целей или механизмов резистентности метастатических клеток у пациентов. В то время как анализ ctDNA фокусируется на мутациях, релевантных для лечения рака (включая мутации EGFR, KRAS или ESR1), CTCs предлагают широкий спектр анализов на уровнях ДНК, РНК и белка. Метастатические клетки имеют уникальные характеристики, которые могут отличаться от основной массы раковых клеток в первичной опухоли, которая в настоящее время используется для стратификации пациентов для системной терапии. Более того, мониторинг ЦОК и ctDNA до, во время и после системной терапии (например, химиотерапии, гормональной терапии, терапии антителами) предоставляет уникальную информацию для будущего клинического ведения больного раком и может служить маркером для ответа на терапия. В контексте недавнего успеха в опосредованной антителами блокаде контрольных молекул иммунных контрольных точек , экспрессия PD-L1 на ЦОК может представлять интерес как потенциальный прогностический маркер . Более того, поступили сведения, что зондирование ДНК в опухолевых клетках необходимо для противоопухолевого иммунитета, вызванного системой репарации неспаренных оснований (dMMR). Это недавнее исследование предоставляет новые механизмы и биомаркеры для иммунотерапии против dMMR рака. Кроме того, экспрессия варианта 7 рецептора андрогена в ЦКО может предсказывать устойчивость к антиандрогенной терапии при раке простаты, в то время как мутации в гене рецептора эстрогена (ESR1) предоставляют информацию о резистентности к гормональной терапии при раке груди. Дополнительные терапевтические мишени, обнаруженные на ЦОК у онкологических больных, включают рецептор эстрогена и онкоген HER-2.
Для функционального анализа ЦОК началась разработка тест-систем in vitro и in vivo , которые также могут служить моделями для тестирования лекарств. В частности, разработка клеточных линий и ксенотрансплантатов, полученных из ЦОК, может дать новое понимание биологии распространения опухолевых клеток и может быть использована для открытия новых путей нацеливания на специфические метастатические клетки.
Помимо ЦОК и ctDNA, анализ циркулирующих микроРНК, экзосом или тромбоцитов измененных опухолью, может предоставить дополнительную информацию в виде «жидкостной биопсии». Показательно, что состав экзосом, по-видимому, определяет место метастатических ниш в органе, а характер экспрессии РНК тромбоцитов крови раскрывает информацию об опухолях у онкологических больных.
Также были разработаны чувствительные методы для захвата диссеминированных опухолевых клеток (DTCs) в костном мозге у онкологических больных, которые позволяют по-новому взглянуть на процесс «покоя рака». Природа спящих клеток рака молочной железы и механизмы, приводящие к их разрастанию, плохо изучены. Попыткам выяснить природу покоя рака препятствует отсутствие чувствительных методов для обнаружения спящих клеток у больных раком. Совсем недавно Albrengues et al . обнаружили, что воспаление легких (вызванное воздействием табачного дыма или введением липополисахарида в нос) пробуждает спящие раковые клетки и превращает их в агрессивные метастазы в легких смоделированное на мышах. В настоящее время необходимо проверить потенциальную корреляцию между воспалением или курением, нетозом (NET) и рецидивом после покоя у людей. Если такая связь будет установлена, NET и их нижестоящие эффекторы могут быть нацелены на снижение риска рецидива рака у людей. Разработка новых методов лечения, предназначенных для уничтожения спящих остаточных опухолевых клеток или поддержания их в спокойном состоянии, является очень привлекательным подходом для предотвращения позднего рецидива. Такой подход, однако, потребовал бы гораздо более подробного понимания состояния покоя и рецидива опухоли, чем существует сегодня. а также биомаркеры, позволяющие отслеживать этот процесс и прогнозировать рецидив. Анализ DTCs приводит к открытию новых молекул, имеющих отношение к биологии метастазов, таких как предполагаемый супрессор метастазов RAI2 .
ЦОК - Vasseur et al . суммируют доказательства того, что ЦОК являются независимым прогностическим фактором при нескольких типах рака (клиническая валидность), как в локализованных, так и в метастатических условиях, с особым акцентом на рак груди, а также опубликованные или текущие фазы II-III. клинические испытания, призванные продемонстрировать клиническую полезность ЦКО. Более того, Labib et al . рассматривают ключевые технологии, используемые для выделения и анализа ЦОК, и обсуждают недавние клинические исследования, в которых изучались ЦОК на предмет геномных и протеомных предикторов реакции на терапию. Наконец, указываются существующие ограничения, которые все еще препятствуют внедрению ЦКО в клиническую практику.
ctDNA - Filipska и Rosell сосредотачиваются на обнаружении и клинической значимости ctDNA при раке легкого, который является подходящим модельным типом опухоли для мутаций, вызываемых лекарственными препаратами, и использования иммунотерапии. В частности, обнаружение мутаций, вызываемых лекарственными препаратами, открыло новые возможности для жидкостной биопсии для стратификации и мониторинга таргетной терапии, а определение мутационной нагрузки опухоли было исследовано в качестве прогностического биомаркера для иммунотерапии при НМРЛ (немелкоклеточный рак легкого).
Эпигенетические биомаркеры в ЦОК и ctDNA. Эпигенетические биомаркеры на основе крови имеют высокий потенциал для раннего выявления рака, поскольку известно, что специфические для опухоли паттерны метилирования ДНК в плазме возникают на ранних этапах патогенеза рака. На метилирование ДНК также может влиять специфическая ткань, на которой расположены ЦОК, и, следовательно, может быть предоставлена информация о локализации опухоли. Lianidou обобщает последние данные о маркерах метилирования ДНК в ctDNA для раннего обнаружения, прогноза, , риска рецидива, выбора лечения и устойчивости для четырех наиболее часто встречающихся опухолевых образований (рака груди, простаты, легких и колоректального рака).
Содержание ДНК в EVs (EV-ДНК). Хотя большинство исследований EV до сих пор были сосредоточены на содержании РНК или белка, различные типы ДНК были связаны с экзосомами, включая митохондриальную ДНК и геномную ДНК. Elzanowska et al . обсудить биологию и клиническое применение EV-ДНК. Подробно они рассматривают биогенез EV-ДНК и механизмы загрузки ДНК в EV, а также различные функции несущих ДНК EV. Важно отметить, что они исследуют текущее значение EV-ДНК в клинических условиях, особенно в диагностике рака.
Белковые биомаркеры - белки, обнаруженные в плазме крови, давно используются в качестве биомаркеров рака, что предшествовало появлению нескольких недавно введенных классов биомаркеров для жидкостной биопсии. Одним из известных биомаркеров является простатоспецифический антиген (ПСА), который используется в диагностике рака простаты, хотя часто приводит к ложноположительным результатам. Медленно расширяющийся диапазон других белковых маркеров, обычно используемых для выявления злокачественных новообразований, включает AFP (альфа-фетопротеин), CA-125, CEA (карциноэмбриональный антиген), CA15-3, CA19-9 и некоторые другие, но их клиническое применение ограничено , даже когда они применяются в комбинации . Ландегрен и Хаммонд комментируют низкую чувствительность молекулярного обнаружения текущих анализов белков по сравнению с реакциями обнаружения нуклеиновых кислот и обсуждают требования для достижения обнаружения исчезающе малых количеств белков, чтобы гарантировать обнаружение ранних стадий злокачественного роста с помощью жидкой биопсии.
Тромбоциты измененные опухолью. Способность тромбоцитов поглощать белки и нуклеиновые кислоты и изменять свои транскрипты и белки мегакариоцитов в ответ на внешние сигналы делает их интересным источником жидкой биопсии. Даже если тромбоциты обычно выделяются с помощью хорошо зарекомендовавших себя и быстрых методов клинической диагностики, их ценность как источника биомаркеров рака была представлена только недавно.
Antunes-Ferreira et al . подчеркнули тот факт, что тромбоциты являются важными хранилищами потенциальных биомаркеров рака, включая несколько типов РНК и белков. Авторы перечислили доклинические исследования, показывающие потенциал тромбоцитов измененных опухолью, в качестве источника жидкостной биопсии для выявления различных типов и стадий рака, и включили ценную дискуссию об отсутствии информации для их внедрения в клиническую практику.
В заключение, анализ жидкой биопсии можно использовать для получения новых сведений о биологии метастазов, а также в качестве сопутствующей диагностики для улучшения стратификации методов лечения и получения информации о селекции раковых клеток, вызванной терапией. В этом контексте неоднородность опухоли пациента может представлять собой важный механизм, позволяющий избежать полного уничтожения всех клонов опухоли с помощью таргетной терапии. Исследователи и клиницисты знали о клиническом потенциале жидкой биопсии на протяжении многих лет. Чтобы подтолкнуть их к широкому использованию, сейчас необходимы дополнительные интервенционные клинические испытания, а также разработка алгоритма для комбинирования соответствующих циркулирующих биомаркеров. Новое поколение жидких биопсий все больше направляется на анализ сложных данных жидкой биопсии рака и потребует большей роли машинного обучения и искусственного интеллекта. Валидация технических и клинических анализов очень важна и может быть достигнута в международных консорциумах, таких как сеть Европейского общества жидкой биопсии (ELBS) ( www.elbs.eu ).
Liquid biopsy: from discovery to clinical implementation - Alix‐Panabières - 2021 - Molecular Oncology - Wiley Online Library
Alix-Panabières, C. and Pantel, K. (2021), Liquid biopsy: from discovery to clinical implementation. Mol Oncol, 15: 1617-1621. https://doi.org/10.1002/1878-0261.12997
Комментарии (0)
Зарегистрируйтесь, чтобы добавить комментарий