麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(Harvard)的研究人员、麻省理工学院(MIT)的科赫研究所(Koch Institute for Integrative Cancer Research)、达纳-法伯癌症研究所(dana - farber Cancer Institute)和麻省总医院(Massachusetts General Hospital)的研究人员已经开发出一种精确的、可扩展的方法来监测血液样本中的癌症DNA。
自然通讯报道,研究小组表明,近90%的肿瘤的遗传特性可以使用whole-exome测序,在血液样本被发现,该方法可以有效地应用于49%的晚期癌症患者——一个可能会增加数量随着测序变得便宜。这种侵入性较低的肿瘤样本，可以为癌症基因组提供一个窗口，有一系列潜在的应用。
“我们的最终希望是使用血液活检来彻底地寻找和描述肿瘤的最小残余，”维克多·阿达斯坦森解释道，他是该论文的第一作者，也是布罗德研究所的组长，在那里他领导着血液活检小组。“而且，随着肿瘤在更高级阶段的发展，发展阻力或转移，我们可能会获得时间点，这可能是决定哪一种疗法适合那个病人的关键。”
这种从病人血液样本中检测和分析癌症DNA的能力正在成为一种有希望的替代手术活检，这是一种很困难、痛苦和昂贵的方法，特别是当肿瘤出现在具有挑战性的位置时。
血液活检(也称为液体活检)将克服许多这些问题。他们有可能让医生实时追踪疾病和治疗的进展，并帮助研究人员了解肿瘤是如何以更大的分辨率抵抗治疗的。
了解癌症没有侵入性的程序
体内的细胞，包括肿瘤细胞，一旦死亡，就会定期将DNA片段排出到血液中。通过血液活检，临床医生从血液中提取出这种“无细胞”DNA，然后检测并综合分析源自癌细胞的片段。追踪这些数据可以使癌症复发，病人对治疗的反应，以及其他临床上重要的特征，从血液样本中得到。
血液活检的研究和发展领域经常受到学术和行业参与者的欢迎，但有可扩展的全外显子组测序，由Adalsteinsson和同事Gavin Ha、Sam Freeman、Matthew Meyerson、j . Christopher Love和Gad Getz领导的团队正在以一个新的和创新的方向来研究这个领域。爱是麻省理工学院的化学工程副教授，也是麻省理工学院综合癌症研究所的一名成员
从目前的DNA片段中提取出一个完整的外显子，需要血液样本中至少10%的肿瘤DNA，但血液中的肿瘤DNA的比例因人而异。由于这种变异，在尝试全基因组测序之前，团队首先需要一种不带偏见的方法来检测和测量癌症DNA的水平。
在整个领域，许多血液活组织检查方法通过筛选已知癌症相关基因的突变来检测肿瘤的DNA，但这种靶向性的测序在没有这些突变的情况下会忽略癌症。
联合第一作者Ha，来自Broad研究所和达纳-法伯癌症研究所(DFCI)的博士后，领导了一种名为ichorCNA的工具的开发，该工具可以分析几乎在癌症基因组中普遍存在的突变模式的DNA片段，并因此捕获已知和未知突变的癌症。Ha专注于检测肿瘤细胞中有少量或更大副本的DNA片段，与健康细胞相反。
该研究小组对在DFCI的520例转移性乳腺癌或前列腺癌患者的1439例血液样本进行了前瞻性的测试和改进，这是一项由医学肿瘤学家Atish Choudhury、Daniel Stover、Heather Parsons、Nikhil Wagle和同事所倡导的重大努力。
使用这种方法,研究人员发现,在33 49%的转移性乳腺癌和前列腺癌患者,根据是否一个或多个血样检查,肿瘤DNA由大于10%的血液中游离DNA——足以让whole-exome DNA测序的无细胞的可行性。
然后，为了确定这种无细胞肿瘤DNA的测序是否能像组织活检一样对癌症遗传学有同样的了解，研究小组比较了从一组41名患者的全基因组测序中获得的肿瘤活检数据。研究人员发现，血液全外显子测序和组织活检的基因数据在许多遗传特征上都有明显的匹配，如克隆体细胞突变(88%匹配)和拷贝数改变(80%匹配)。
这些结果支持无细胞DNA全外显子测序，从血液样本，作为许多患者转移肿瘤活检的潜在替代物。
“我们的研究表明，我们可以可靠地从血液中获得癌症。”这反映了肿瘤活检的结果;在加入这个广泛的研究所之前，他曾是爱的实验室的博士后。“这种验证表明，我们可以对转移性癌症患者的大规模基因组特征进行血液活检。”
“它释放了许多我们以前不能做的研究的潜力，”Getz补充道，他是麻省总医院癌症中心和病理学系的病理学和生物信息学副教授，同时也是癌症基因组计算分析小组的成员和主任。“这项技术将使我们能够追踪癌症的动态，了解药物耐药性的演变，或转移状态的发展，这是通过外科活检无法实现的。”
这项新的研究改进了血液活检的分析管道，并允许其在扩大的范围内进行。研究人员正在积极地将他们的工作应用到成千上万的转移性癌症患者身上，否则他们的肿瘤可能不会被活检。
“通过这项工作，我们现在有了一个框架，可以精确地测量和质量控制血浆中的肿瘤DNA，使血液活检的基因组分析具有很高的技术准确性，”Meyerson说，他是DFCI和哈佛医学院的病理学教授。
方法已经在癌症研究患者中使用
在团队成功的背后，ichorCNA和随后的无细胞DNA全外显子测序已被纳入与Broad研究所基因组平台的合作，以使从血液样本中得到的转移性和耐药肿瘤的全面映射。这一方法也被整合到包括转移性乳腺癌(MBC)项目的直接到患者的研究工作中，该项目是一种病人外展工作，收集唾液和组织样本，以及现在的血液样本——从转移性乳腺癌患者捐赠的DNA测序到进一步的治疗研究。在血管肉瘤项目和即将到来的转移性前列腺癌项目中，类似的合并血液活检的努力正在进行中。
“我们很兴奋使用血液活检理解转移性乳腺癌,耐药性,和肿瘤进化,并得到转移设置的快照的患者可能没有可用的转移性活检组织,“说Nikhil韦格尔准成员广泛研究所副主任DFCI癌症精密医学中心,和MBC领袖项目。“随着血液活检小组的最新成果，很明显，这项技术已经达到了我们应该纳入转移性乳腺癌项目的正确的程度。”
一种进行大规模血液活检的方法可以让研究人员和临床医生很容易地进入癌症基因组，这对医生监测治疗反应、观察复发以及更多的方式有令人兴奋的影响。经常和非侵入性地监测癌症及其治疗的能力可以改变临床试验，提高临床医生了解转移性癌症的分辨率，并有可能增加高质量的精确医学方法的可达性。
“使用无细胞DNA来追踪癌症并不是一个新想法，但我们正在开发这些工具，以了解我们如何更好地为这些类型的分析提供合适的材料，而且我们正在以一种让我们广泛跨越基因组的方式进行研究，”爱说。“我们已经建立了质量指标，以确保这项技术对成千上万的病人和样本每年都具有成本效益和可伸缩性。”
这项研究由Gerstner Family Foundation,Janssen Pharmaceuticals,Inc .和国家癌症研究所(National Cancer Institute)的科赫研究所支持(core)资助。
——文章发布于2017年11月6日
