تسلسل الجيل التالي القائم على Amplicon فائق السرعة في سرطان الرئة ذو الخلايا غير الحرشفية غير الصغيرة
Summary
دفعت زيادة المؤشرات الحيوية الجزيئية التي سيتم اختبارها لإدارة رعاية سرطان الرئة ذو الخلايا غير الحرشفية غير الصغيرة (NS-NSCLC) إلى تطوير طرق سريعة وموثوقة للكشف الجزيئي. نحن نصف سير عمل لتقييم التغيير الجينومي لمرضى NS-NSCLC باستخدام نهج تسلسل الجيل التالي فائق السرعة (NGS).
Abstract
زاد عدد التعديلات الجزيئية التي سيتم اختبارها للعلاج الموجه لمرضى سرطان الرئة ذو الخلايا غير الحرشفية غير الصغيرة (NS-NSCLC) بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية. يعد اكتشاف التشوهات الجزيئية إلزاميا للرعاية المثلى لمرضى NS-NSCLC المتقدمين أو النقيلي ، مما يسمح بإدارة العلاجات المستهدفة مع تحسين البقاء على قيد الحياة بشكل عام. ومع ذلك ، فإن هذه الأورام تطور آليات مقاومة يمكن استهدافها باستخدام علاجات جديدة. يمكن لبعض التغيرات الجزيئية أيضا تعديل استجابة العلاج. يجب إجراء التوصيف الجزيئي ل NS-NSCLC في وقت قصير (TAT) ، في أقل من 10 أيام عمل ، على النحو الموصى به في المبادئ التوجيهية الدولية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أصل خزعات الأنسجة للتحليل الجينومي متنوع ، ويتناقص حجمها باستمرار مع تطوير طرق وبروتوكولات أقل توغلا. وبالتالي ، يواجه أخصائيو علم الأمراض تحديا لأداء تقنيات جزيئية فعالة مع الحفاظ على استراتيجية تشخيص فعالة وسريعة. هنا ، نصف سير عمل تسلسل الجيل التالي (NGS) فائق السرعة القائم على amplicon المستخدم في الممارسة الروتينية اليومية عند التشخيص لمرضى NS-NSCLC. لقد أظهرنا أن هذا النظام قادر على تحديد الأهداف الجزيئية الحالية المستخدمة في الطب الدقيق في علم الأورام الصدري في TAT مناسب.
Introduction
على مدى العقد الماضي ، أدى تطوير العلاجات المستهدفة والمناعية إلى زيادة كبيرة في البقاء على قيد الحياة بشكل عام (OS) لسرطان الرئة ذو الخلايا غير الحرشفية غير الصغيرة (NS-NSCLC) 1,2. في هذا الصدد ، زاد عدد الجينات الإلزامية والأهداف الجزيئية التي يجب تحليلها عند معالجة NS-NSCLC خلال السنوات القليلة الماضية 3,4.
توصي الإرشادات الدولية الحالية باختبار EGFR و ALK و ROS1 و BRAF و NTRK و RET و MET عند تشخيص NS-NSCLC5 المتقدم. علاوة على ذلك ، نظرا لأن الأدوية الجديدة أعطت مؤخرا نتائج واعدة للغاية في التجارب السريرية ، سيتم قريبا فحص تعديلات جينومية إضافية في عدد من الجينات الإضافية ، ولا سيما KRAS و HER2 ، جنبا إلى جنب مع BRAC1 / BRAC2 و PI3KA و NRG1 و NUT6،7،8،9. بالإضافة إلى ذلك ، قد تكون حالة الجينات المرتبطة المختلفة ، مثل STK11 و KEAP1 و TP53 ذات أهمية قوية للتنبؤ بشكل أفضل بالاستجابة أو المقاومة لبعض العلاجات المستهدفة و / أو مثبطات نقاط التفتيش المناعية (ICIs)10،11،12.
الأهم من ذلك ، يجب الإبلاغ عن التغيرات الجزيئية دون تأخير كبير لضمان اتخاذ القرارات السريرية بعناية. قد يؤدي غياب التوصيف الجزيئي للورم إلى بدء علاجات غير مستهدفة مثل العلاج الكيميائي مع / بدون علاج مناعي ، مما يؤدي إلى استراتيجية علاج دون المستوى الأمثل ، حيث أن استجابة العلاج الكيميائي محدودة في المرضى الذين يعانون من تغيرات قابلة للتنفيذ ، مثل طفرات EGFR أو اندماج الجينات13.
علاوة على ذلك ، فإن التطوير الحالي للعلاجات المستهدفة / العلاجات المناعية في الإعدادات المساعدة الجديدة و / أو المساعدة يمكن أن يؤدي إلى البحث بشكل منهجي ، على الأقل ، عن تغييرات EGFR و ALK في المرحلة المبكرة من NS-NSCLC حيث يجب إعطاء ICIs فقط في الأورام البرية ل EGFR و ALK14. أصبح الآن إلزاميا أيضا اختبار وجود طفرات EGFR في المرحلة المبكرة من NS-NSCLC ، حيث يمكن استخدام osimertinib (الجيل الثالث من مثبطات EGFR التيروزين كيناز) كعلاج مساعد في NS-NSCLC15 المتحور EGFR.
تتحرك استراتيجية تقييم المؤشرات الحيوية المختلفة في التنبؤ بالاستجابة للعلاجات المستهدفة المختلفة و / أو العلاجات المناعية لدى مرضى NS-NSCLC بسرعة ، مما يجعل تحديد هذه المؤشرات الحيوية أمرا صعبا بالتتابع 3,16. في هذا الصدد ، يعد تسلسل الجيل التالي (NGS) الآن هو النهج الأمثل للتقييم المتوازي عالي الإنتاجية للتغيرات الجينية في NS-NSCLC 5,17.
ومع ذلك ، قد يكون من الصعب إتقان سير عمل NGS وقد يستمر لفترة أطولTAT 18,19. وبالتالي ، لا تزال العديد من المراكز تؤدي مناهج متسلسلة (الكيمياء الهيستولوجية المناعية (IHC) ، التهجين الفلوري في الموقع (FISH) و / أو التسلسل المستهدف). ومع ذلك ، فإن هذه الاستراتيجية محدودة في حالة صغر حجم العينة ، وقبل كل شيء ، بسبب زيادة عدد الطفرات القابلة للتنفيذ المطلوب اختبارها في NS-NSCLC20. وبالتالي ، أصبحت طرق الاختبار فائقة السرعة والمباشرة التي تسمح بالتقييم السريع للتغيرات الجينية ذات أهمية متزايدة لاتخاذ القرارات السريرية المثلى. علاوة على ذلك ، أصبحت الأنظمة المعتمدة والمعتمدة للاختبار الجزيئي إلزامية لوصف علاجات مستهدفة محددة.
هنا ، نصف مقايسة DNA / RNA NGS فائقة السرعة والآلية القائمة على amplicon للاختبار الجزيئي ل NS-NSCLC المستخدم في مختبر مختبر علم الأمراض السريري والتجريبي (LPCE) ، مستشفى جامعة نيس ، فرنسا وهو معتمد وفقا لمعيار ISO 15189 من قبل لجنة الاعتماد الفرنسية (COFRAC) (https://www.cofrac.fr/). تشهد COFRAC بأن المختبر يفي بمتطلبات قواعد تطبيق ISO 15189 و COFRAC القياسية لأنشطة الاختبار / المعايرة في التحليل الجزيئي في NGS الآلي على جهاز التسلسل مع اللوحة التي يقوم بها المختبر. يوضح الاعتماد وفقا للمعيار الدولي المعترف به ISO 15189 الكفاءة الفنية للمختبر لنطاق محدد والتشغيل السليم لنظام إدارة مناسب في هذا المختبر. تتم مناقشة فوائد وقيود سير العمل هذا ، بدءا من إعداد عينات خزعة الأنسجة إلى الحصول على التقرير.
Protocol
Representative Results
Discussion
يعد تطوير نهج NGS فائق السرعة القائم على amplicon كاختبار منعكس لتقييم التغيير الجزيئي عند تشخيص أي مرحلة NS-NSLC خيارا مثاليا للكشف عن جميع المؤشرات الحيوية الموصى بها والناشئة في NS-NSCLC5،22،23. في حين أن الطرق المتسلسلة (IHC ، PCR ، FISH) تركز فقط على جينا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر Thermo Fisher Scientific لمنحنا إمكانية استخدام أجهزتهم وموادهم.
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).
