Полногеномное секвенирование: анализы, которые помогают подбирать персонализированную терапию при раке

За последние годы противоопухолевая терапия шагнула далеко вперед. Новые препараты дали надежду многим пациентам, но параллельно возникли и новые сложности.

Во-первых, на данный момент в мире зарегистрировано уже более 300 препаратов для борьбы с онкозаболеваниями. Во-вторых, к классическим химиопрепаратам добавились современные таргетные препараты и иммунопрепараты. Зачастую они более эффективны, лучше переносятся пациентами, но действуют не у всех, потому что каждый такой препарат направлен только против одной конкретной молекулы-мишени. Каждая злокачественная опухоль чувствительна только к определенным препаратам. Лечение рака становится всё более персонализированным. Но вручную подбирать среди сотен лекарств подходящие для каждого пациента – дело очень долгое, и ошибки грозят серьезными последствиями.

Эту проблему и помогает решать полногеномное секвенирование:

• В настоящее время уже проведено множество исследований, которые показали, какие мутации делают опухолевые клетки чувствительными к тем или иным препаратам, их комбинациям. Накоплена обширная база данных.
• С помощью полногеномного секвенирования (также употребляют термин «комплексное геномное профилирование») онколог может буквально «прочитать» гены злокачественных клеток, сопоставить эту информацию с имеющимися научными данными и понять, какие комбинации противоопухолевых средств помогут с максимальной вероятностью.

Такие исследования доступны в клинике МАММА в Одинцово. Мы работаем с ведущими продуктами от компаний Oncobox и Foundation Medicine, Inc. (FMI).

Что может показать анализ?

Слово «полногеномное» означает, что во время исследования анализируют весь геном, то есть все гены в клетке. Но цель – выявить только гены, связанные со злокачественной опухолью. Это помогает:

• подобрать наиболее эффективные методы лечения;
• более точно определить тип рака и прогнозировать, насколько он будет агрессивен;
• решить, является ли пациент подходящим участником для клинических испытаний новых препаратов, схем лечения;
• разобраться в причинах возникновения онкозаболевания;
• оценить риск развития других злокачественных опухолей в будущем;
• оценить риск у родственников онкологического больного.

Для врачей-онкологов в первую очередь представляют интерес два первых пункта из этого списка.

В каких случаях необходимо полногеномное секвенирование?

Конечно же, полностью «читать» геном раковых клеток нужно не всем пациентам. Как и любой диагностический инструмент, полногеномное секвенирование наиболее полезно в определенных случаях:

• У пациента нет перспективы хирургического лечения. Если можно провести операцию и полностью удалить опухоль, то смысла изучать ее гены нет.
• Перестали работать все схемы лечения из стандартных протоколов. У злокачественных клеток есть крайне неприятное свойство: со временем в них возникают новые мутации, и из-за этого лекарства рано или поздно становятся неэффективны, даже если поначалу очень хорошо работали. Когда исчерпаны возможности в рамках лечения по протоколам, подбор персонализированной терапии с помощью генетического тестирования становится для пациента последней надеждой.
• Препараты из стандартных схем вызывают тяжелые побочные эффекты, и из-за этого не получается проводить активное лечение.
• Непонятно, где изначально возникла опухоль. Удалось обнаружить только метастазы, но обследование не показало, в каком органе находится первичное новообразование. При таких опухолях без выявленного первичного очага зачастую сложно подобрать эффективное лечение. Но это можно сделать по результатам генетического тестирования.

Как проводят исследование?

Для анализа обычно используют непосредственно опухолевую ткань. Если уже была проведена биопсия, то можно отправить запрос в лабораторию и использовать сохранившиеся парафиновые блоки. Реже прибегают к так называемой жидкостной биопсии: исследуют циркулирующую опухолевую ДНК, которая попадает в кровь при разрушении раковых клеток.

Эти исследования в определенной степени взаимозаменяемы. Например, если не получается провести биопсию опухоли, или ткани слишком мало, чтобы выполнить анализ, то изучают кровь. Если же жидкостная биопсия оказалась неинформативной, и во время нее не получилось обнаружить значимых генетический изменений, то врач может назначить биопсию опухоли.

Процесс диагностики состоит из нескольких ключевых этапов:

1. Получение материала для исследования: биопсия или забор крови из вены.
2. Отправка материала в лабораторию.
3. Проведение полногеномного секвенирования. Для этого используют современную технологию секвенирования следующего поколения (Next Generation Sequencing, NGS).
4. Врач получает отчет и использует его, чтобы составить для пациента оптимальную схему лечения.

Что такое секвенирование следующего поколения?

Гены – это участки ДНК, состоящие из последовательности нуклеотидов – «букв» генетического кода. С помощью них закодирована структура всех белков в теле человека. Если в этой последовательности возникают ошибки, то структура белка тоже получается неправильной: он становится чрезмерно активным или, наоборот, перестает работать. Из-за этого клетка может стать раковой.

В биологии существуют методы «побуквенного прочтения» генетического кода. Они называются секвенированием. Есть разные методики. Более ранние были очень долгими, трудоемкими и дорогими. Речи о том, чтобы массово «читать» гены пациентов, даже и не шло. Это стало возможным с появлением технологи секвенирования следующего поколения (Next Generation Sequencing, NGS). Она позволяет одномоментно расшифровывать структуру тысяч фрагментов ДНК. Это и есть то самое полногеномное секвенирование, которое применяют современные онкологи.

Главные преимущества методики:

• помогает обнаружить все мутации, связанные с раком, а не только заданные заранее;
• для анализа нужно немного материала;
• можно использовать образцы опухолевой ткани, в том числе парафиновые блоки, а также кровь (в ней определяется циркулирующая ДНК опухолевых клеток);
• высокая точность, результаты не нужно дополнительно подтверждать другими исследованиями;
• позволяет выявлять редкие мутации.

Какие изменения в генах помогает выявлять NGS:

• Замены оснований – «букв» генетического кода. Из-за этого может произойти замена аминокислот в белке, и его функции изменятся.
• Инсерции – вставки в генетический материал лишних кусочков.
• Делеции – потеря участков генетического материала.
• Увеличение числа копий генов. Из-за этого может синтезироваться слишком много определенного белка, и он будет более активен.
• Фьюжн – когда два гена случайно сливаются и из них образуется новый гибридный.
• Микросателлитная нестабильность – не вдаваясь в сложные подробности, это такое состояние, при котором в клетке чаще происходят мутации.
• Мутационная нагрузка – число мутаций, возникших в опухолевых клетках.

Как выглядит результат анализа?

По результатам исследования онколог получает из лаборатории целую толстую брошюру. В ней есть вся необходимая информация:

• Данные об обнаруженных мутациях, связанных со злокачественными опухолями.
• Данные об отрицательном результате, то есть о том, какие мутации, связанные с раком, обнаружены не были.
• Данные о микросателлитной нестабильности и мутационной нагрузке опухолевых тканей.
• Данные о присутствии специфических маркеров. Например, контрольной точки PD-L1, которая делает опухоль чувствительной к иммунотерапии ингибиторами контрольных точек.
• Подробное описание схем противоопухолевой терапии, которые будут эффективны, в соответствии с обнаруженными генетическими изменениями. Эти данные опираются на результаты качественных крупных клинических исследований.
• Информация о том, в каких клинических исследованиях мог бы принять участие пациент.

Почему онколог просит снова выполнить биопсию?

После биопсии образцы опухолевой ткани определенное время хранятся в патоморфологической лаборатории. Их можно использовать для генетического тестирования, даже если материал был обработан и находится в виде парафиновых блоков.

Но иногда онколог говорит, что биопсию нужно провести повторно. Дело в том, что опухолевые клетки постоянно мутируют. Из-за этого они и становятся устойчивыми к противоопухолевым препаратам. Даже если лечение поначалу хорошо работало, то со временем его эффективность снижается.

Если использовать для генетического тестирования материал, полученный довольно давно, то результат может получиться неактуальным, потому что раковые клетки уже изменились. Из-за этого не получится назначить оптимальное лечение. Поэтому врач и назначает новую биопсию.

Продукты Oncobox

Тест Oncobox позволяет проанализировать более 22 тысяч генов. Специалисты в лаборатории проводят интерактомный анализ с применением современных биоинформатических механизмов, что позволяет прямо в компьютере смоделировать, как будут действовать на раковые клетки те или иные лекарственные средства. В итоге для пациента составляют индивидуальный рейтинг эффективности более 160 разных таргетных препаратов. После того как лаборатория получает материал, она проводит анализ в течение 20 дней.

Продукты FMI

Компания Roche представляет три продукта:

1. FoundationOne®CDx – продукт, позволяющий проанализировать связанные с раком мутации в 324 генах. Тест проводится на образцах опухолевой ткани. ДНК можно выделить и проанализировать, даже если материал был залит формалином и помещен в парафиновые блоки.
2. FoundationOne®Heme – тест для исследования при злокачественных заболеваниях крови, саркомах (опухолях соединительной ткани) и некоторых солидных опухолях. Позволяет проанализировать 406 генов ДНК и 265 генов РНК. В лабораторию можно отправить опухолевую ткань, кровь или пунктат красного костного мозга.
3. FoundationOne®Liquid CDx – тест на основе жидкостной биопсии. С помощью него можно выявлять генетические изменения при различных солидных опухолях. Для исследования нужна кровь из вены.

Среднее время исследования составляет 30 дней.

Почему стоит обратиться в клинику МАММА?

В России полногеномное секвенирование не входит в программу ОМС. На данный момент такую услугу можно получить только в частных клиниках.

Всегда очень важно, кто читает отчет из лаборатории. Это должен быть опытный врач, который хорошо понимает, что означает информация в брошюре, как ее правильно интерпретировать и применить на практике. Именно такие специалисты работают в клинике МАММА. Например, генетическим тестированием активно пользуется наш медицинский директор Антон Александрович Иванов, и он является экспертом в этой сфере.