Ultra-rask ampliconbasert neste generasjons sekvensering i ikke-plateepitel ikke-småcellet lungekreft
Summary
Økningen av molekylære biomarkører som skal testes for ikke-plateepitel ikke-småcellet lungekreft (NS-NSCLC) omsorgsstyring har ført til utvikling av raske og pålitelige molekylære deteksjonsmetoder. Vi beskriver en arbeidsflyt for genomisk endringsvurdering for NS-NSCLC-pasienter ved hjelp av en ultra-rask-neste generasjons sekvensering (NGS) tilnærming.
Abstract
Antall molekylære endringer som skal testes for målrettet terapi av ikke-plateepitel ikke-småcellet lungekreft (NS-NSCLC) pasienter har økt betydelig de siste årene. Påvisning av molekylære abnormiteter er obligatorisk for optimal behandling av avanserte eller metastatiske NS-NSCLC-pasienter, slik at målrettede behandlinger kan administreres med en forbedring i total overlevelse. Likevel utvikler disse svulstene resistensmekanismer som potensielt kan målrettes ved hjelp av nye terapier. Noen molekylære endringer kan også modulere behandlingsresponsen. Den molekylære karakteriseringen av NS-NSCLC må utføres på kort behandlingstid (TAT), på mindre enn 10 virkedager, som anbefalt av de internasjonale retningslinjene. I tillegg er opprinnelsen til vevsbiopsiene for genomisk analyse mangfoldig, og deres størrelse reduseres kontinuerlig med utviklingen av mindre invasive metoder og protokoller. Følgelig blir patologer utfordret til å utføre effektiv molekylær teknikk samtidig som de opprettholder en effektiv og rask diagnosestrategi. Her beskriver vi den ultraraske amplikonbaserte arbeidsflyten for neste generasjons sekvensering (NGS) som brukes i daglig rutinepraksis ved diagnose for NS-NSCLC-pasienter. Vi viste at dette systemet er i stand til å identifisere de nåværende molekylære målene som brukes i presisjonsmedisin i thorax onkologi i en passende TAT.
Introduction
I løpet av det siste tiåret har utviklingen av målrettede og immunterapier signifikant økt den totale overlevelsen (OS) av ikke-plateepitel ikke-småcellet lungekreft (NS-NSCLC)1,2. I denne forbindelse har antall obligatoriske gener og molekylære mål for å analysere ved behandling av NS-NSCLC økt de siste årene 3,4.
Gjeldende internasjonale retningslinjer anbefaler å teste EGFR, ALK, ROS1, BRAF, NTRK, RET og MET ved diagnostisering av avansert NS-NSCLC5. Dessuten, ettersom nye legemidler nylig har gitt svært lovende resultater i kliniske studier, vil ytterligere genomiske endringer snart bli screenet i en rekke tilleggsgener, spesielt KRAS og HER2, sammen med BRAC1 / BRAC2, PI3KA, NRG1 og NUT 6,7,8,9. I tillegg kan statusen til forskjellige assosierte gener, som STK11, KEAP1 og TP53, være av sterk interesse for en bedre prediksjon av respons eller motstand mot noen målrettede terapier og/eller immunkontrollpunkthemmere (ICI)10,11,12.
Det er viktig at de molekylære endringene rapporteres uten betydelig forsinkelse for å sikre nøye klinisk beslutningstaking. Fraværet av molekylær karakterisering av en svulst kan føre til initiering av ikke-målrettede terapier som kjemoterapi med / uten immunterapi, noe som fører til en suboptimal behandlingsstrategi, da kjemoterapirespons er begrenset hos pasienter med handlingsbare endringer, som EGFR-mutasjoner eller genfusjoner13.
Videre kan den nåværende utviklingen av målrettede terapier / immunterapier i neoadjuvante og / eller adjuvante innstillinger føre til systematisk å lete etter, i det minste, EGFR – og ALK-endringer i tidlig stadium NS-NSCLC, da ICI bare skal administreres i svulster som er villtype for EGFR og ALK14. Det er nå også obligatorisk å teste for tilstedeværelse av EGFR-mutasjoner i tidlig stadium NS-NSCLC, siden osimertinib (en tredjegenerasjons EGFR-tyrosinkinasehemmer ) kan brukes som adjuvant behandling ved EGFR-mutert NS-NSCLC15.
Strategien for vurdering av de ulike biomarkørene for å forutsi respons på ulike målrettede terapier og/eller immunterapier hos NS-NSCLC-pasienter går raskt, noe som gjør identifiseringen av disse biomarkørene sekvensielt vanskelig 3,16. I denne forbindelse er Next-Generation Sequencing (NGS) nå den optimale tilnærmingen for parallell vurdering av genendringer med høy gjennomstrømning i NS-NSCLC 5,17.
NGS-arbeidsflyten kan imidlertid være vanskelig å mestre og kan utføre til lengre TAT 18,19. Dermed utfører mange sentre fortsatt sekvensielle tilnærminger (immunhistokjemi (IHC), fluorescens in situ hybridisering (FISH) og / eller målrettet sekvensering). Denne strategien er imidlertid begrenset i tilfelle av liten prøvestørrelse og fremfor alt på grunn av det økte antallet handlingsbare mutasjoner som kreves for å bli testet i NS-NSCLC20. Dermed har ultra-raske og enkle testmetoder som tillater rask vurdering av genendringer, blitt stadig viktigere for optimal klinisk beslutningstaking. Videre blir godkjente og akkrediterte systemer for molekylær testing obligatorisk for forskrivning av spesifikke målrettede terapier.
Her beskriver vi en ultrarask og automatisert forsterkerbasert DNA / RNA NGS-analyse for molekylær testing av NS-NSCLC som brukes i laboratoriet for klinisk og eksperimentell patologilaboratorium (LPCE), Nice universitetssykehus, Frankrike og er akkreditert i henhold til ISO 15189-normen av den franske akkrediteringskomiteen (COFRAC) (https://www.cofrac.fr/). COFRAC sertifiserer at laboratoriet oppfyller kravene i standarden ISO 15189 og COFRAC-bruksregler for aktivitetene testing / kalibrering i molekylær analyse i automatisert NGS på en sequencer med panelet utført av laboratoriet. Akkreditering i henhold til anerkjent internasjonal standard ISO 15189 demonstrerer laboratoriets tekniske kompetanse for et definert omfang og riktig drift av et passende styringssystem i dette laboratoriet. Fordelene og begrensningene ved denne arbeidsflyten, fra utarbeidelse av vevsbiopsiprøver til innhenting av rapporten, diskuteres.
Protocol
Representative Results
Discussion
Utviklingen av en ultrarask forsterkerbasert NGS-tilnærming som reflekstesting for molekylær endringsvurdering ved diagnose av ethvert stadium NS-NSLC er et optimalt alternativ for påvisning av alle retningslinjeanbefalte og nye biomarkører i NS-NSCLC 5,22,23. Mens sekvensielle metoder (IHC, PCR, FISH) bare fokuserer på spesifikke gener og kan resultere i utmattelse av vevsmateriale, tillater denne NGS-arbeidsflyten en spes…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker Thermo Fisher Scientific for å gi oss muligheten til å bruke deres enhet og materialer.
Materials
| 96 well hard shell plate clear | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | 4483354 | |
| Adhesive PCR Plate Foil | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | AB0626 | |
| AutoLys M tube | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A38738 | FFPE sample processing tubes |
| Genexus Barcodes 1-32 HD | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A40261 | |
| Genexus GX5 Chip and Genexus Coupler | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A40269 | |
| Genexus Pipette Tips | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A40266 | |
| Genexus Purification Instrument | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A48148 | Automated purification instrument (API) |
| Genexus Sequencing Kit | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A40271 | |
| Genexus Templating Strips 3-GX5 and 4 | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A40263 | |
| Genexus Integrated Sequencer | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A45727 | |
| Ion Torrent Genexus FFPE DNA/RNA Purification Combo Kit | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A45539 | |
| Oncomine Precision Assay GX (OPA) Panel (included Strips 1 and 2-HD) | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A46291 |
References
- Howlader, N., et al. The effect of advances in lung-cancer treatment on population mortality. New England Journal of Medicine. 383 (7), 640-649 (2020).
- Melosky, B., et al. The rapidly evolving landscape of novel targeted therapies in advanced non-small cell lung cancer. Lung Cancer. 160, 136-151 (2021).
- Hanna, N. H., et al. Therapy for stage IV non-small-cell lung cancer with driver alterations: ASCO and OH (CCO) joint guideline update. Journal of Clinical Oncology. 39 (9), 1040-1091 (2021).
- Kerr, K. M., et al. The evolving landscape of biomarker testing for non-small cell lung cancer in Europe. Lung Cancer. 154, 161-175 (2021).
- Mosele, F., et al. Recommendations for the use of next-generation sequencing (NGS) for patients with metastatic cancers: a report from the ESMO precision medicine working group. Annals of Oncology. 31 (11), 1491-1505 (2020).
- Kazdal, D., Hofman, V., Christopoulos, P., Ilié, M., Stenzinger, A., Hofman, P. Fusion-positive non-small cell lung carcinoma: Biological principles, clinical practice, and diagnostic implications. Genes Chromosomes and Cancer. 61 (5), 244-260 (2022).
- Li, B. T., et al. Trastuzumab deruxtecan in HER2 -mutant non-small-cell lung cancer. New England Journal of Medicine. 386 (3), 241-251 (2022).
- Bontoux, C., Hofman, V., Brest, P., Ilié, M., Mograbi, B., Hofman, P. Daily practice assessment of KRAS status in NSCLC patients: A new challenge for the thoracic pathologist is right around the corner. Cancers. 14 (7), 1628 (2022).
- Skoulidis, F., et al. Sotorasib for lung cancers with KRAS p.G12C mutation. New England Journal of Medicine. 384 (25), 2371-2381 (2021).
- Hellyer, J. A., et al. Impact of tumor suppressor gene co-mutations on differential response to EGFR TKI therapy in EGFR L858R and Exon 19 deletion lung cancer. Clinical Lung Cancer. 23 (3), 264-272 (2022).
- Mograbi, B., Heeke, S., Hofman, P. The importance of stk11/lkb1 assessment in non-small cell lung carcinomas. Diagnostics. 11 (2), 196 (2021).
- Nadal, E., et al. Two patients with advanced-stage lung adenocarcinoma with radiologic complete response to nivolumab treatment harboring an STK11/LKB1 mutation. JCO Precision Oncology. 4, 1239-1245 (2022).
- Smeltzer, M. P., et al. The international association for the study of lung cancer global survey on molecular testing in lung cancer. Journal of Thoracic Oncology. 15 (9), 1434-1448 (2020).
- Ahern, E., Solomon, B. J., Hui, R., Pavlakis, N., O’Byrne, K., Hughes, B. G. M. Neoadjuvant immunotherapy for non-small cell lung cancer: Right drugs, right patient, right time. Journal for ImmunoTherapy of Cancer. 9 (6), e002248 (2021).
- Wu, Y. -. L., et al. Osimertinib in resected EGFR-mutated non-small-cell lung cancer. New England Journal of Medicine. 383 (18), 1711-1723 (2020).
- Hanna, N. H., et al. Therapy for stage IV non-small-cell lung cancer without driver alterations: ASCO and OH (CCO) joint guideline update. J Clin Oncol. 38 (14), 1608-1632 (2020).
- de Maglio, G., et al. The storm of NGS in NSCLC diagnostic-therapeutic pathway: How to sun the real clinical practice. Critical Reviews in Oncology/Hematology. 169, 103561 (2022).
- DiStasio, M., Chen, Y., Rangachari, D., Costa, D. B., Heher, Y. K., VanderLaan, P. A. Molecular testing turnaround time for non-small cell lung cancer in routine clinical practice confirms feasibility of CAP/IASLC/AMP guideline recommendations: A single-center analysis. Clinical Lung Cancer. 18 (5), e349-e356 (2017).
- Heeke, S., et al. Use of the ion PGM and the genereader NGS systems in daily routine practice for advanced lung adenocarcinoma patients: A practical point of view reporting a comparative study and assessment of 90 patients. Cancers. 10 (4), 88 (2018).
- Hofman, P. The challenges of evaluating predictive biomarkers using small biopsy tissue samples and liquid biopsies from non-small cell lung cancer patients. Journal of Thoracic Disease. 11, S57-S64 (2019).
- Ilié, M., et al. Setting up an ultra-fast next-generation sequencing approach as reflex testing at diagnosis of non-squamous non-small cell lung cancer; experience of a single center (LPCE, Nice, France). Cancers. 14 (9), 2258 (2022).
- Zacharias, M., et al. Reflex testing in non-small cell lung carcinoma using DNA-and RNA-based next-generation sequencing-a single-center experience. Translational Lung Cancer Research. 10 (11), 4221-4234 (2021).
- Miller, T. E., et al. Clinical utility of reflex testing using focused nextgeneration sequencing for management of patients with advanced lung adenocarcinoma. Journal of Clinical Pathology. 71 (12), 1108-1115 (2018).
- Al-Ahmadi, A., et al. Next generation sequencing of advanced non-small cell lung cancer: utilization based on race and impact on survival. Clinical Lung Cancer. 22 (1), 16.e1-22.e1 (2021).
- Kim, J. H., Yoon, S., Lee, D. H., Jang, S. J., Chun, S. M., Kim, S. W. Real-world utility of next-generation sequencing for targeted gene analysis and its application to treatment in lung adenocarcinoma. Cancer Medicine. 10 (10), 3197-3204 (2021).
- Sheffield, B. S., et al. Point of care molecular testing: Community-based rapid next-generation sequencing to support cancer care. Current Oncology. 29 (3), 1326-1334 (2022).
- Camidge, D. R., Doebele, R. C., Kerr, K. M. Comparing and contrasting predictive biomarkers for immunotherapy and targeted therapy of NSCLC. Nature Reviews Clinical Oncology. 16 (6), 341-355 (2019).
- Rosas, D., Raez, L. E., Russo, A., Rolfo, C. Neuregulin 1 gene (Nrg1). A potentially new targetable alteration for the treatment of lung cancer. Cancers. 13 (20), 5038 (2021).
- Shapiro, G. I., et al. A Phase 1 study of RO6870810, a novel bromodomain and extra-terminal protein inhibitor, in patients with NUT carcinoma, other solid tumours, or diffuse large B-cell lymphoma. British Journal of Cancer. 124 (4), 744-753 (2021).
- Schoenfeld, A. J., et al. The genomic landscape of SMARCA4 alterations and associations with outcomes in patients with lung cancer. Clinical Cancer Research. 26 (21), 5701-5708 (2021).
- Zhang, K., et al. Identification of deleterious NOTCH mutation as novel predictor to efficacious immunotherapy in NSCLC. Clinical Cancer Research. 26 (14), 3649-3661 (2020).
- Shen, C. I., et al. Real-world evidence of the intrinsic limitations of PCR-based EGFR mutation assay in non-small cell lung cancer. Scientific Reports. 12 (1), 13566 (2022).
- Zou, D., et al. Diagnostic value and cost-effectiveness of next-generation sequencing-based testing for treatment of patients with advanced/metastatic non-squamous non-small-cell lung cancer in the United States. Journal of Molecular Diagnostics. 24 (8), 901-914 (2022).
- Zhong, Y., Xu, F., Wu, J., Schubert, J., Li, M. M. Application of next generation sequencing in laboratory medicine. Annals of Laboratory Medicine. 41 (1), 25-43 (2020).
- Bruno, R., Fontanini, G. Next generation sequencing for gene fusion analysis in lung cancer: A literature review. Diagnostics. 10 (8), 521 (2020).
- Hofman, V., et al. Ultra-fast gene fusion assessment for non-squamous non-small cell lung cancer. JTO Clinical and Research Reports. 4 (2), 100457 (2022).
- Horgan, D., et al. Personalized medicine perspective identifying the steps required to effectively implement next-generation sequencing in oncology at a national level in Europe. Journal of Personalized Medicine. 12 (1), 72 (2022).
- Cohen, D., et al. Optimizing mutation and fusion detection in NSCLC by sequential DNA and RNA sequencing. Journal of Thoracic Oncology. 15 (6), 1000-1014 (2020).
- Goswami, R. S., et al. Identification of factors affecting the success of next-generation sequencing testing in solid tumors. American Journal of Clinical Pathology. 145 (2), 222-237 (2016).
- Ilie, M., Hofman, P. Pitfalls in Lung Cancer Molecular Pathology: How to Limit them in Routine Practice. Current Medicinal Chemistry. 19 (16), 2638-2651 (2012).
