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Benoit巴瑟,朱利安卢波,露西Sancey Stephane穆雷打造,帕特里斯·福尔、约尔•普卢默斯劳伦斯•Chaperot玛丽泰雷兹Leccia,让·吕克·科尔,含有杏仁的Hurbin,皮埃尔•埃诺朱莉·查尔斯, ”血浆循环肿瘤DNA水平对黑色素瘤患者的监测:景观可用的技术和临床应用”,生物医学研究的国际, 卷。2017年, 文章的ID5986129, 8 页面, 2017年。 https://doi.org/10.1155/2017/5986129
血浆循环肿瘤DNA水平对黑色素瘤患者的监测:景观可用的技术和临床应用
文摘
黑色素瘤是皮肤癌症越来越全球患病率和高死亡率由于不可切除的或转移性阶段。突变BRAF,国家管制当局方面,或工具包出现在超过60%的黑色素瘤病例,但有用的blood-based生物标志物仍缺乏黑色素瘤患者的临床监测。因此,分析循环肿瘤细胞(ctc)和/或从血液循环肿瘤游离DNA (ctDNA)分析(液体活检)似乎是一个有前途的无创,可重复,系统抽样检测和监测黑色素瘤的工具。在这里,我们审查的分子的基于策略用于ctDNA量化在黑色素瘤患者,以及他们的主要临床应用。液滴数字PCR (ddPCR)和下一代测序(上天)技术似乎是两个多才多艺的和互补的策略研究罕见的变异突变检测和监测的黑色素瘤进展。ctDNA不同临床使用中,我们突出的评估分子异质性和遗传因素的识别为靶向治疗以及获得性耐药分析。重要的是,ctDNA量化也可能是一种新的生物标志物与黑色素瘤患者的预后价值。
1。介绍
是良好的循环肿瘤DNA (ctDNA)是一个有效的代理肿瘤生物标志物监测肿瘤负荷和抗癌药物的治疗反应1,2]。这种微创方法访问cancer-derived DNA也可能有用的监测实体肿瘤,避免需要执行重复取活检程序(3]。
最近所示一个前瞻性概念验证研究,通过ctDNA转移性乳腺癌的监测是一个非常具体的和敏感的策略4]。甚至这些结果表明ctDNA具有更好的敏感性比成熟的乳房肿瘤生物标志物(TM)碳水化合物抗原(CA惊呼不已)。同样,血清癌胚抗原(CEA)、CA胜负,和前列腺特异性抗原(PSA)可以作为替代标记的肿瘤负荷变化结肠癌、胰腺癌、前列腺癌。然而,并没有有效的和特定的血液生物标志物评估是当前使用的黑色素瘤临床监测/复发或疾病负担。唯一TM接受为一个标准的生存预后因子对黑色素瘤是乳酸脱氢酶(LDH),这是一种非特异性的酶,这种酶可以提高各种良性或恶性疾病(5]。
黑色素瘤相关的常规临床血液生物标志物监测是高度和迫切需要的。黑色素瘤是癌症,港口每个肿瘤的突变数量最高(6]和ctDNA检测在大约80%的情况下,有超过1000突变体碎片每5毫升的等离子体(7]。突变、缺失或放大BRAF,国家管制当局方面,TP53,或工具包通常出现在大约85%的黑色素瘤(8]。这些高频基因改变可以在黑色素瘤患者的血,让它可以区分ctDNA循环正常DNA。他们可以共同作为特定的分子生物标志物跟踪ctDNA水平和个性化的黑色素瘤疾病的生物标记物。
BRAF黑色素瘤是最常见的突变基因(8]。从43皮肤黑色素瘤的66%BRAF突变,其中BRAFV600E颠换是最常见(80%),其次是V600K (12%)、V600R (5%)、V600M(4%),和V600D (< 5%)9]。这些激活BRAF突变引起本构下游mek erk信号通路的激活,导致肿瘤增殖和生存10]。
国家管制当局方面编码一个小GTPase,这是第一个protooncogene发现黑色素瘤(11),发现突变在大约20%的情况下(12]。这两个BRAF和国家管制当局方面突变预测贫穷的结果和更低的总生存期(OS)的患者比那些不变异黑色素瘤(13]。
工具包发现是一种基因突变在大约3%的黑色素瘤(8]。积极的检测工具包也被成功地执行在胃肠道间质瘤患者的外周血(14,15]。黑色素瘤患者窝藏工具包突变是合格的伊马替尼治疗(16]。
因此,有理由相信ctDNA会出乎意料的角色目前失踪的金本位blood-based生物标志物监测的黑色素瘤在不久的将来。
在这里,我们审查现有的分子生物学方法已用于ctDNA量化为黑色素瘤患者和描述主要的临床应用及相关结果。
2。技术策略ctDNA检测和量化
坚实的恶性血液病患者有更高水平的正常(野生型)循环DNA比健康人(游离37]。大多数常规pcr方法,如古典Sanger测序或焦磷酸测序,可以检测到突变的等位基因,但受限于不成比例的大量的野生型等位基因的存在。这两种方法只能满足ctDNA量化的要求非常高的突变患者ctDNA,这是罕见的在等离子体38]。
循环检测体细胞基因改变是具有挑战性的,但新方法促进敏感和具体检测在低水平。一些最近开发的方法,如allele-specific放大耐火突变系统PCR(武器),珠乳化放大和磁学(传送)技术,allele-specific PCR (AS-PCR),液滴数字PCR (ddPCR)和下一代测序(门店),被用来检测和量化罕见变异在黑色素瘤患者的血,与灵敏度分析(表从0.005到5%1)。
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第一个研究致力于创新型ctDNA量化的评估方法及其在黑色素瘤临床实用表明,定量实时夹逆转录PCR,肽核酸(机构)和锁锁核酸杂交探针(恢复)检测血清BRAFV600E灵敏度为0.001%。使用allele-specific阻滞剂抑制野生型等位基因的扩增也选择的筛选BRAF突变的等位基因在等离子体通过竞争allele-specific PCR (CastPCR) [25]。然而,分析灵敏度较低为0.5%。
的检测BRAF突变孤立ctcBRAF突变黑色素瘤患者已经完成义务后一步的全基因组扩增(WGA) [24]。作者的性能相比ddPCR CastPCR和得出结论,比CastPCR ddPCR更健壮、更敏感。在这项研究中,检测BRAF突变与ddPCR灵敏度达到0.0005%,这是200倍,获得使用CastPCR [24]。
AS-PCR方法最近已达到敏感性低于0.01%,允许他们使用罕见的变异检测(31日]。
喜气洋洋的技术非常敏感(0.01%,表1)可靠地检测突变ctDNA黑色素瘤患者的血浆。例如,BRAF突变检测患者的76%和81%BRAFV600E和V600K突变在732名患者参加四个最近的临床试验评价靶向治疗(34]。
的敏感性AS-PCR一般不低于0.1% (3,9,19,36]。然而,小说的最新发展,快速,廉价AS-PCR测定灵敏度达到0.005%由于使用一个机构,旨在抑制野生型等位基因的扩增(18]。
ddPCR技术是一种有效的方法,可以检测和量化非常少量的ctDNA无需校准曲线(28]。这的确是更精确的检测罕见的遗传变异,不如定量rt - pcr抑制剂敏感39,40]。在最近的一项研究中,ddPCR方法可靠区分从野生型等位基因突变没有假阳性(29日]。BRAFctDNA从来没有检测到在一个健康的病人群体,产生临床特异性为100%。使用相同的方法,国家管制当局方面ctDNA测试显示特异性高于75% (30.]。
大部分的技术提出了审查通常用于检测和量化改变。尽管是有用的纵向监测,他们不允许其他突变的发现,肿瘤中包含的其他无数的突变或新创突变发生在收购耐药机制。从这个角度看,测序ctDNA通过NGS-based技术是一个可靠的策略已经成功地识别小说改变频率低至一个突变体在几千野生型副本(副本41,42]。
因此,数字PCR和门店技术被认为是相关和互补的诊断工具,量化罕见变异在癌症患者的血40,43]。
等离子体是一个更好的比血清ctDNA[来源19),尤其是大量的野生型DNA凝血白细胞裂解释放。然而,不和谐的研究表明,高水平的ctDNA可以恢复从配对血清样本9]。也普遍使用的专用的血液采集管,防止血浆DNA污染的细胞游离DNA (44,45]或传统EDTA-containing管加上严格的协议从血细胞分离的等离子体连续两个离心抽血(后2 - 3小时内46]。
敏感性分析(表1)是指能被探测到的突变基因的估计分数在大量的野生型等位基因出现在等离子体。给定方法的敏感性是一个百分比,可以取决于感兴趣的等位基因,所使用的技术,或病人的病理生理状态。对等离子体ctDNA定量,非常敏感的方法的使用是特别必要的量化的存在非常小的分数的突变等位基因(< 1.0%)。我们相信,比较从不同的研究旨在获得绝对敏感性量化ctDNA不是信息。这些研究中使用的不同的实验协议引入偏差,防止他们的比较。ctDNA分析来自不同来源(血浆、血清或ctc),有或没有快速处理血液采集后,获得了使用不同的提取方法,其次是全基因组扩增,测序/量化使用不同的技术,阻碍任何试图选择最好的方法基于声称的ctDNA量化分析敏感性(或测量)(47]。重要的是,大多数血浆或血清ctDNA不是来源于ctc (7]。
3所示。ctDNA在黑色素瘤的临床应用
最新进展导致改善敏感性和特异性ctDNA分析已被证明是有用的在各种恶性肿瘤几个临床应用,包括早期癌症检测,评估整体分子异质性的疾病,肿瘤动态的监测,确定遗传因素有针对性的治疗,早期治疗反应,评价微小残留病的监测,实时评估演变的电阻(38]。这些应用程序的几个一直在黑色素瘤患者进行测试,结果支持严重需要常规串行ctDNA监控改善这些患者的临床管理(表2)。
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3.1。评估分子异质性
遗传异质性的评估是当前的主要技术挑战的临床重要性。作为一个例子,突变状态BRAF被发现不同站点之间的不同原发肿瘤(intratumor异质性),原发肿瘤和转移,和几个转移之间相同的病人21,48]。活检和随后的测序可以检测突变小姐因为它的网站。一个潜在的策略来克服这种偏见在常规测序序列等离子ctDNA。事实上,ctDNA理论上是一个有效的来源找到所有突变出现在所有肿瘤站点特定的病人(38]。
3.2。预后价值
循环的最高水平BRAFV600E被发现在疾病的更高级的阶段(17]。这一发现是按照另一个开创性的研究,致力于量化循环BRAF突变在黑色素瘤患者的血,这表明检测BRAF水平只有在高级阶段III / IV疾病[9]。这项研究的作者推测,这血液生物标志物不会代表一个有趣的早期黑色素瘤患者的标志,尽管这一事实BRAF突变发生在melanomagenesis早期(49]。
在黑色素瘤的预后意义ctDNA量化最近得到明确的证明。操作系统两年多的患者显著减少变异的副本BRAFV600E每毫升血浆比病人不到两年的操作系统(28]。ctDNA的预后价值水平也在第二阶段的黑色素瘤患者,其中包括患者组织学证实BRAF突变体四期黑色素瘤(32]。越来越多的循环BRAFV600E与减少总体响应率和较短的无进展生存(PFS)。ctDNA水平升高也显著相关短PFS和低操作系统在葡萄膜黑色素瘤(26]。此外,没有检测到ctDNA治疗前(基线)在一大群黑素瘤患者BRAF更好的疾病的突变是一个独立的预测结果。患者为阴性BRAFctDNA响应率较高dabrafenib trametinib, PFS长,OS高于病人为谁BRAF突变检测在等离子体(34]。也不再PFS与察觉ctDNA水平治疗后启动一个独立36-patient队列接收dabrafenib和trametinib31日]。在48例群体通过MAPK抑制剂或免疫疗法治疗,低基线ctDNA是一个很好的预测对治疗的反应和更长的PFS [30.]。最近,可检测水平的ctDNA基线的存在强烈的与时间相关的操作系统(20.]。所有这些研究表明,上升或ctDNA水平升高可能预测较贫穷的临床结果。
3.3。识别基因靶向治疗的决定因素
第二阶段研究的一大群BRAF突变的黑色素瘤患者没能证明ctDNA检测在先进的黑色素瘤的预后价值。然而,作者强调,有一个强有力的理由使用血液测试来确定是否有遗传因素相关靶向治疗(3]。的明确证据的好处使用等离子体而不是血清ctDNA研究提供了群体的黑色素瘤患者(19]。在这项研究中,作者建议BRAF从ctDNA V600突变测试应被视为第一个积极选择患者的筛检试验BRAF突变的靶向治疗。这种blood-based突变筛查的方法可以显著缩短所需的周转时间相对于从归档FFPE肿瘤突变测试19]。
3.4。疾病的监测
第一次尝试在黑色素瘤患者治疗前后监测ctDNA水平导致剩余的可检测血清水平显著正相关性BRAFV600E和缺乏应对生物/化疗(17]。另一项研究报告迅速而显著减少BRAFV600E血液治疗开始后,无论是手术还是基于目标anti-BRAF和/或anti-MEK疗法。对治疗的反应,减少相关成像所示(22]。
ctDNA水平的纵向变化的治疗黑色素瘤是对数28),以加强其潜在作用作为监测疗效的相关代理标记(减少和/或微小残留病)和复发黑色素瘤治疗的最低点后(增加)。唯一血液TM经常纳入黑色素瘤是LDH的管理,但它既不敏感也不具体,被认为是一个不可靠的监测治疗反应的标志(29日]。一系列小案例表明,ddPCR-based ctDNA量化允许监测治疗反应或肿瘤耐药性的出现更一致和内容详细的LDH (29日]。测量的优越性ctDNA在LDH水平在三个其他病人来说ctDNA水平更准确地反映疾病比LDH的进化,因为后者往往会增加后免疫疗法(35]。相比之下,另外两项研究报告ctDNA之间的正相关和LDH水平(20.,30.]。
ctDNA水平变化发生在患者接受免疫检查站阻止被治疗的有效性的预测(33]。在这项研究中,作者还假定(1)减少ctDNA水平可以帮助识别应对治疗的病人,(2)增加ctDNA水平可能预示肿瘤进展或肿瘤溶解前回归,(3)ctDNA水平上升一个长期治疗后可能反映肿瘤复发,和(4)ctDNA可以作为手术切除后微小残留病的一个标志。接受靶向治疗转移性黑色素瘤患者的监测也显示,ctDNA水平急剧下降在第一次周的治疗,有时减少到检测不到的水平,这也涉及对治疗的反应(30.]。增加ctDNA水平从未发现患者进行响应,但被发现在19/27进步疾病患者在靶向治疗,从而导致敏感性为70%,特异性为100% (31日]。
的兴趣这样一个纵向随访复发的肿瘤负荷时明显ctDNA分析放射分析分类的肿瘤依然稳定(30.]。生物复发先于放射复发的迹象,几个星期是良好的50,51]。
3.5。抗治疗
评估肿瘤耐药性的一个给定的治疗可以由ctDNA研究双重的方式。第一个选项包括检测水平的提高ctDNA携带原突变后长期的察觉或低价值。BRAF突变通常是守恒的复发/抗靶向治疗发生时,等离子体浓度ctDNA通常减少治疗后启动(30.]。因此,如果经过一段时间的肿瘤反应发生进行性疾病,很可能增加ctDNA水平基本相同BRAF突变的复发肿瘤细胞会被检测到。第二个选项包括检测电阻突变。为黑色素瘤治疗BRAF抑制剂,阻力通常发生在第一年,通常涉及重新激活MAPK通路的收购次要的国家管制当局方面或MEK突变或可变剪接或放大的BRAF基因本身(52]。跟踪这样的二次突变是一种方法,已经表明其效用在常规临床监测肺癌的早期复发(53]。黑色素瘤患者,ctDNA监测七进行性疾病患者之前应对anti-BRAF治疗后允许二次电阻突变的识别国家管制当局方面他们三个基因(30.]。同样,肿瘤患者的回顾性分析ctDNA阻力也由全外显子组测序(韦斯)[35),确定二次国家管制当局方面突变。特定10-gene面板进一步发展和成功地用于评估在等离子体的二次突变调解抵抗BRAF和MEK抑制剂(35]。
4所示。一般的结论
液体活检是一个前景看好的领域调查改善固体恶性血液病患者的临床监控(7)和ctDNA已经证明了多个应用程序是一个诊断,预后和预测生物标志物几个恶性肿瘤(47]。最近进展的分析灵敏度数字基因组技术允许的调查非常罕见突变ctDNA变体,代表一个无可争辩的优势大部分策略要求CTC隔离(7]。的常规测序BRAF(外显子15),国家管制当局方面(外显子2)工具包(外显子9、11、13、17)临床用途,如分子靶向治疗,表明定制监测等离子体动力学ctDNA可能在不久的将来用于黑色素瘤患者的基因突变检测。
事实上,ctDNA也可以港表观遗传修饰,如甲基化已被认定为黑色素瘤患者的预后相关因素(54,55]。数字PCR和门店策略似乎是最多才多艺的两个技术研究罕见变异,如癌症或单核苷酸多态性变异遗传药理学,以及甲基化(56]。
鉴于肿瘤的异质性突变主要与转移性网站,或在几个转移性网站,ctDNA突变的可能提供更相关的表示状态的病人比从单一病变活检或网站(3,20.,28]。液体活检,尤其是等离子ctDNA,抗癌治疗获得性耐药的分析可能的(50]。最近的研究表明,等离子体的监测ctDNA准确反映实时采样多病灶的肿瘤进化(57]。这些发现是完全转座的黑色素瘤患者,这种监测将帮助临床医生更好地理解个体的分子进化主要和转移性肿瘤的患者。需要进一步研究在大群前瞻性评估的好处使用串行ctDNA调查在黑色素瘤患者的监测。
的利益冲突
作者没有利益冲突的声明。
确认
这项研究是由协会生物结构等癌症,罗氏,和诺华。
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