ריצוף הדור הבא מבוסס אמפליקון מהיר במיוחד בסרטן ריאות של תאים לא קטנים שאינם קשקשיים
Summary
העלייה של סמנים ביולוגיים מולקולריים להיבדק עבור סרטן ריאה לא קשקשי של תאים לא קטנים (NS-NSCLC) ניהול הטיפול הניע את הפיתוח של שיטות זיהוי מולקולרי מהיר ואמין. אנו מתארים זרימת עבודה להערכת שינויים גנומיים עבור חולי NS-NSCLC באמצעות גישת ריצוף הדור הבא (NGS) מהירה במיוחד.
Abstract
מספר השינויים המולקולריים שייבדקו לטיפול ממוקד בחולי סרטן ריאות מסוג תאים לא קטנים שאינם קשקשיים (NS-NSCLC) גדל משמעותית בשנים האחרונות. זיהוי הפרעות מולקולריות הוא הכרחי לטיפול מיטבי בחולי NS-NSCLC מתקדמים או גרורתיים, ומאפשר מתן טיפולים ממוקדים עם שיפור בהישרדות הכוללת. עם זאת, גידולים אלה מפתחים מנגנוני עמידות שעשויים להיות ממוקדים באמצעות טיפולים חדשניים. שינויים מולקולריים מסוימים יכולים גם לווסת את תגובת הטיפול. האפיון המולקולרי של NS-NSCLC צריך להתבצע בזמן אספקה קצר (TAT), תוך פחות מ-10 ימי עבודה, בהתאם להמלצות ההנחיות הבינלאומיות. בנוסף, מקורן של ביופסיות הרקמה לניתוח גנומי הוא מגוון, וגודלן הולך ופוחת עם התפתחות שיטות ופרוטוקולים פחות פולשניים. כתוצאה מכך, פתולוגים מאותגרים לבצע טכניקה מולקולרית יעילה תוך שמירה על אסטרטגיית אבחון יעילה ומהירה. במאמר זה, אנו מתארים את זרימת העבודה של ריצוף הדור הבא (NGS) המבוססת על אמפליקון מהיר במיוחד המשמשת בתרגול שגרתי יומיומי בעת האבחנה עבור חולי NS-NSCLC. הראינו כי מערכת זו מסוגלת לזהות את המטרות המולקולריות הנוכחיות המשמשות ברפואה מדויקת באונקולוגיה של בית החזה ב- TAT מתאים.
Introduction
במהלך העשור האחרון, הפיתוח של טיפולים ממוקדים ואימונותרפיה הגדיל באופן משמעותי את ההישרדות הכוללת (OS) של סרטן ריאות של תאים לא קטנים שאינם קשקשיים (NS-NSCLC)1,2. בהקשר זה, מספר הגנים ההכרחיים והמטרות המולקולריות לנתח בעת טיפול NS-NSCLC גדל בשנים האחרונות 3,4.
ההנחיות הבינלאומיות הנוכחיות ממליצות לבדוק EGFR, ALK, ROS1, BRAF, NTRK, RET ו- MET בעת אבחון NS-NSCLC5 מתקדם. יתר על כן, מכיוון שתרופות חדשות נתנו לאחרונה תוצאות מבטיחות מאוד בניסויים קליניים, שינויים גנומיים נוספים ייבדקו בקרוב במספר גנים נוספים, בעיקר KRAS ו– HER2, יחד עם BRAC1/BRAC2, PI3KA, NRG1 ו– NUT 6,7,8,9. בנוסף, מצבם של גנים קשורים שונים, כגון STK11, KEAP1 ו-TP53 עשוי להיות בעל עניין רב לחיזוי טוב יותר של התגובה או העמידות לטיפולים ממוקדים מסוימים ו/או מעכבי בקרה חיסונית (ICIs)10,11,12.
חשוב לציין, יש לדווח על השינויים המולקולריים ללא דיחוי משמעותי כדי להבטיח קבלת החלטות קלינית זהירה. היעדר אפיון מולקולרי של הגידול עלול להוביל להתחלת טיפולים לא ממוקדים כגון כימותרפיה עם/בלי אימונותרפיה, מה שיוביל לאסטרטגיית טיפול לא אופטימלית, שכן התגובה הכימותרפית מוגבלת בחולים עם שינויים מעשיים, כגון מוטציות EGFR או איחוי גנים13.
יתר על כן, הפיתוח הנוכחי של טיפולים ממוקדים / אימונותרפיה בסביבה ניאו-אדג’ובנטית ו / או אדג’ובנטית יכול להוביל לחיפוש שיטתי, לפחות, שינויים ב- EGFR ו- ALK בשלב מוקדם NS-NSCLC מכיוון ש- ICIs צריכים להינתן רק בגידולים מסוג פראי עבור EGFR ו- ALK14. כעת חובה גם לבדוק נוכחות של מוטציות EGFR בשלב מוקדם NS-NSCLC, שכן אוסימרטיניב (מעכב EGFR טירוזין קינאז מהדור השלישי) יכול לשמש כטיפול אדג’ובנטי ב- NS-NSCLC15 מוטנטי EGFR.
האסטרטגיה להערכת הסמנים הביולוגיים השונים בחיזוי התגובה לטיפולים ממוקדים שונים ו / או אימונותרפיה בחולי NS-NSCLC נעה במהירות, מה שהופך את זיהוי הסמנים הביולוגיים הללו לקשה ברצף 3,16. בהקשר זה, ריצוף הדור הבא (NGS) הוא כעת הגישה האופטימלית להערכה מקבילית בתפוקה גבוהה של שינויים גנטיים ב- NS-NSCLC 5,17.
עם זאת, זרימת עבודה של NGS עשויה להיות קשה לשליטה ועשויה להתבצע לזמן ארוך יותר של TAT18,19. לפיכך, מרכזים רבים עדיין מבצעים גישות רציפות (אימונוהיסטוכימיה (IHC), הכלאה פלואורסצנטית באתרו (FISH) ו / או ריצוף ממוקד). עם זאת, אסטרטגיה זו מוגבלת במקרה של גודל מדגם קטן, ומעל לכל, בגלל מספר גדל של מוטציות מעשיות הנדרשות להיבדק NS-NSCLC20. לפיכך, שיטות בדיקה מהירות ופשוטות במיוחד המאפשרות הערכה מהירה של שינויים גנטיים הפכו חשובות יותר ויותר לקבלת החלטות קליניות אופטימליות. יתר על כן, מערכות מאושרות ומוסמכות לבדיקות מולקולריות הופכות לחובה עבור מרשם של טיפולים ממוקדים ספציפיים.
כאן, אנו מתארים בדיקת DNA/RNA NGS מבוססת אמפליקון מהירה ואוטומטית במיוחד לבדיקה מולקולרית של NS-NSCLC המשמשת במעבדה לפתולוגיה קלינית וניסויית (LPCE), בית החולים האוניברסיטאי ניס, צרפת ומוסמכת על פי הנורמה ISO 15189 על ידי ועדת ההסמכה הצרפתית (COFRAC) (https://www.cofrac.fr/). ה- COFRAC מאשר כי המעבדה עומדת בדרישות התקן ISO 15189 וכללי היישום של COFRAC לפעילות בדיקה/כיול באנליזה מולקולרית ב- NGS אוטומטי על רצף עם הפאנל המבוצע על ידי המעבדה. הסמכה לפי התקן הבינלאומי המוכר ISO 15189 מדגימה את יכולתה הטכנית של המעבדה בהיקף מוגדר ואת פעולתה התקינה של מערכת ניהול מתאימה במעבדה זו. היתרונות והמגבלות של זרימת עבודה זו, החל מהכנת דגימות ביופסיית רקמות ועד לקבלת הדו”ח, נדונים.
Protocol
Representative Results
Discussion
פיתוח גישת NGS מבוססת אמפליקון אולטרה-מהיר כבדיקת רפלקס להערכת שינויים מולקולריים בעת אבחון של כל שלב NS-NSLC היא אפשרות אופטימלית לזיהוי כל הסמנים הביולוגיים המומלצים והמתפתחים ב- NS-NSCLC 5,22,23. בעוד ששיטות רציפות (IHC, PCR, FISH) מתמקדות רק בגנים ספצי…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנו מודים ל-Thermo Fisher Scientific שנתנו לנו את האפשרות להשתמש במכשיר ובחומרים שלהם.
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).
