Naukowcy donoszą, że technologia, która umożliwia bezprecedensowe wyszukiwanie w wysokiej rozdzielczości wszystkich wariantów strukturalnych w naszych genach, o których wiadomo, że powodują raka, może przewyższyć standardowe testy stosowane obecnie w przypadku typowych nowotworów krwi, takich jak białaczka.

Nazywa się to optycznym mapowaniem genomu lub OGM, wieloletnim narzędziem badawczym, które teraz trafia do opieki zdrowotnej.

Teraz pierwsze badanie mające na celu dokładne ujednolicenie sposobu stosowania OGM u pacjentów z szeroką gamą nowotworów krwi wskazuje, że może ono powielać to, co wykrywają istniejące testy, zapewniać lepszy wgląd w warianty, które te testy identyfikują i znajdować dodatkowe warianty, informacje, które powinny poprawić wyniki pacjentów.

„To pierwsze badanie mające na celu standaryzację sposobu, w jaki musimy badać te zmiany strukturalne w nowotworach hematologicznych za pomocą OGM dla pacjentów” — mówi dr n. med. Ravindra Kolhe, patolog molekularny i tymczasowy przewodniczący Wydziału Patologii w Medical College Gruzji na Uniwersytecie Augusta.

„Najważniejsze jest to, że dzięki zastosowaniu takiej technologii będziemy w stanie postawić lepszą, bardziej szczegółową diagnozę, lepiej sklasyfikować raka, dać lepsze rokowanie w oparciu o tę klasyfikację i umożliwić lepszy wybór terapii” – mówi Kolhe, autor korespondencji badania opublikowanego w The Journal of Molecular Diagnostics .

Odkrycia pokazują potencjał OGM jako pierwszego testu w diagnostyce nowotworów krwi lub nowotworów hematologicznych, mówi Kolhe, zastępca dyrektora ds. genomiki w Georgia Cancer Center. Często więcej niż jeden z trzech obecnych testów jest wykonywany na jednym pacjencie, a OGM może wyeliminować potrzebę wielu testów, twierdzą badacze.

OGM umożliwia bezpośrednie spojrzenie na DNA, które, jak sama nazwa wskazuje, zapewnia perspektywę 20 000 razy bliższą niż konwencjonalne, powszechnie stosowane kariotypowanie. Kariotypowanie, które wyszukuje nieprawidłowości chromosomalne, jest jedną z technik stosowanych do analizy nowotworów krwi. Inne obejmują mikromacierze chromosomowe, które wyszukują delecje lub duplikacje genetyczne w wyższej rozdzielczości niż kariotypowanie, ale nigdzie w pobliżu rozdzielczości OGM; oraz fluorescencyjna hybrydyzacja in situ lub FISH, która również patrzy bezpośrednio na DNA, ale w znacznie mniejszej i mniej wysokiej rozdzielczości skali niż OGM.

Kluczowym problemem była stosunkowo niska rozdzielczość technologii, którą Kolhe porównuje do patrzenia w niebo gołym okiem.

„To jest tak zwane mapowanie całego genomu” – mówi Kolhe. „Wygląda to na cały genom dla wariantów strukturalnych”.

DNA jest podstawową jednostką naszego materiału genetycznego, który nas tworzy, geny są segmentami naszego DNA, a DNA jest przenoszone w chromosomach, które znajdują się w naszych komórkach. To symptomy pacjenta i zwykle późniejsze spojrzenie na komórki we krwi, które jako pierwsze wskazują na obecność raka. Ale to właśnie te warianty strukturalne w genach w tych komórkach są główną przyczyną raka i mogą powiedzieć ci o konkretnym typie i stadium raka, mówi Kolhe.

Warianty strukturalne, które mogą zmienić normalną funkcję genu w mechanizm promujący raka, obejmują rzeczy takie jak duplikacja lub delecja genu oraz zamiana dwóch genów miejscami w procesie zwanym translokacją, co na przykład może sprawić, że gen będzie bardziej aktywny. Geny mogą nawet „wypaść”, co może być problematyczne, jeśli na przykład jeden z tych genów jest naturalnym supresorem nowotworów, takim jak gen p53.

Kolhe zauważa swoją frustrację na przestrzeni lat, gdy przyglądał się odkryciom technik o niskiej rozdzielczości, takich jak kariotypowanie, które uniemożliwiły identyfikację określonych wariantów strukturalnych.

Na przykład, przy dzisiejszych standardowych technologiach, patolodzy mają kategorię zwaną „kariotypowo normalną białaczką”, prawdziwy oksymoron, mówi, ponieważ jest wyraźnie jedna lub więcej nieprawidłowości powodujących raka, ale patolodzy, którzy ich szukają, nie mogą ich zobaczyć i/lub nie moge ich dobrze zobaczyc

Kolhe i współpracownicy z MCG, Wydziału Patologii Uniwersytetu Emory i Bionano Genomics Inc. z siedzibą w San Diego, którzy opracowali system OGM o nazwie Saphyr, postanowili przyjrzeć się, jak ustandaryzować użycie OGM w analizie szerokiego zakresu nowotworów krwi i zobaczyć, jak jego wyniki pokrywają się z obecnymi metodami.

Przyjrzeli się 59 próbkom krwi, izolowanym komórkom i węzłom chłonnym oraz szpikowi kostnemu, niektóre z nich wielokrotnie w celu walidacji. Pacjenci cierpieli na różne powszechne nowotwory krwi, takie jak przewlekła białaczka limfatyczna i chłoniak, a 10 próbek kontrolnych pochodziło od osób bez raka. Jeden lub więcej standardowych testów przeprowadzono na próbkach każdego pacjenta, w tym 10 próbek białaczki, które zostały sklasyfikowane jako normalne na podstawie kariotypowania, 45 sklasyfikowano jako przypadki proste, co oznacza, że ​​znaleziono mniej niż cztery warianty strukturalne, a 14 jako złożone z czterema lub więcej wariantami .

Jako przykłady tego, co znalazł OGM, potwierdził wszystkie oprócz dwóch ze 164 wariantów znalezionych tradycyjnymi metodami. Ale w 10 próbkach białaczki, które zostały sklasyfikowane jako normalne przez kariotypowanie, zmiany strukturalne wykryto w 40% przez OGM. Stwierdzono, że siedem próbek, które zostały sklasyfikowane jako proste zarówno przez FISH, jak i kariotypowanie, ma cztery lub więcej aberracji, które klasyfikują nowotwory jako złożone. Pięć z siedmiu próbek sklasyfikowanych jako proste na podstawie samego testu FISH wykazało cztery lub więcej aberracji z OGM, a OGM był w stanie dalej nakreślić niektóre indywidualne warianty w obu tych grupach. Na przykład w przewlekłej białaczce limfocytowej OGM był w stanie rozróżnić drobne zmiany we wspólnych delecjach związanych z rakiem, które zmieniły rokowanie z dobrego na złe. Był również w stanie wykryć 106 nowych fuzji genów. Według National Cancer Institute fuzje genów mają miejsce, gdy nowy gen powstaje w wyniku połączenia części dwóch różnych genów, co może prowadzić do rozwoju niektórych typów raka. Obecne techniki, takie jak FISH, nie są skuteczne w identyfikowaniu nowych fuzji genów.

Kolhe zauważa, że ​​stosowanie OGM powinno skutkować przynajmniej u około 20% pacjentów zmianą klasyfikacji ich nowotworu, powiedzmy z niskiego do łagodnego ryzyka, co ma wpływ na wybór leczenia. Zauważa, że ​​te bardziej wyrafinowane diagnozy są potrzebne, aby optymalnie wykorzystać bezprecedensową liczbę opcji leczenia celowanego.

„Naszym pierwszym celem było potwierdzenie tych nieprawidłowości za pomocą tej techniki” – mówi Kolhe. „Ponadto wykazaliśmy, że optyczne mapowanie genomu dodaje istotną warstwę istotnych klinicznie informacji o tym pacjencie”.

Standaryzacja tej techniki była konieczna, aby dokładnie ustalić, w jaki sposób stosować OGM na pacjentach, aby uzyskać spójne, dokładne wyniki.

Inni badacze również badali potencjał OGM w określonych nowotworach, takich jak ostre białaczki limfoblastyczne i większe grupy typów nowotworów.

Istnieje już pewien ruch w miejscach takich jak Europa i Kanada, aby odejść od długotrwałych podejść, takich jak FISH, i przejść w kierunku OGM. Kolhe ma nadzieję, że nowo opublikowane informacje o tym, jak korzystać z OGM dla pacjentów, pomogą zrobić to samo w tym kraju.

Kolhe mówi, że jeszcze w tym miesiącu Georgia Cancer Center jako pierwsze użyje OGM do opieki nad pacjentem w Stanach Zjednoczonych. Chociaż wiele ośrodków nie ma technologii OGM, dostawcy mogą wysyłać komórki swoich pacjentów do Georgia Esoteric and Molecular Lab firmy MCG w celu natychmiastowego skutecznego przetestowania.

Istnieją warianty strukturalne, z którymi możesz się urodzić, które są odpowiedzialne za zaburzenia genetyczne, lub możesz je nabyć poprzez narażenie środowiskowe, takie jak dym papierosowy lub otyłość.

Przeczytaj całe badanie.