nieuws

In het afgelopen decennium is gensequentietechnologie op grote schaal gebruikt in kankeronderzoek en de klinische praktijk en is het een belangrijk instrument geworden om de moleculaire kenmerken van kanker te onthullen. Vooruitgang in moleculaire diagnose en gerichte therapie heeft de ontwikkeling van concepten voor tumorprecisietherapie bevorderd en grote veranderingen teweeggebracht in het gehele veld van tumordiagnostiek en -behandeling. Genetische tests kunnen worden gebruikt om het risico op kanker te waarschuwen, behandelbeslissingen te sturen en de prognose te evalueren, en vormen een belangrijk instrument om de klinische resultaten bij patiënten te verbeteren. Hier vatten we de recente artikelen samen die zijn gepubliceerd in CA Cancer J Clin, JCO, Ann Oncol en andere tijdschriften om de toepassing van genetische tests bij de diagnose en behandeling van kanker te bespreken.

Somatische mutaties en kiembaanmutaties. Kanker wordt over het algemeen veroorzaakt door DNA-mutaties die van de ouders kunnen worden geërfd (kiembaanmutaties) of met de leeftijd kunnen worden verworven (somatische mutaties). Kiembaanmutaties zijn vanaf de geboorte aanwezig en de mutator draagt ​​de mutatie meestal in het DNA van elke cel in het lichaam en kan worden doorgegeven aan nakomelingen. Somatische mutaties worden door individuen verworven in niet-gametische cellen en worden meestal niet doorgegeven aan nakomelingen. Zowel kiembaan- als somatische mutaties kunnen de normale functionele activiteit van cellen verstoren en leiden tot maligne transformatie van cellen. Somatische mutaties zijn een belangrijke aanjager van maligniteit en de meest voorspellende biomarker in de oncologie; echter, ongeveer 10 tot 20 procent van de tumorpatiënten draagt ​​kiembaanmutaties die hun kankerrisico aanzienlijk verhogen, en sommige van deze mutaties zijn ook therapeutisch.
Drivermutatie en passengermutatie. Niet alle DNA-varianten beïnvloeden de celfunctie; gemiddeld zijn er vijf tot tien genomische gebeurtenissen, bekend als "drivermutaties", nodig om normale celdegeneratie te veroorzaken. Drivermutaties komen vaak voor in genen die nauw verwant zijn aan cellevensactiviteiten, zoals genen die betrokken zijn bij de regulatie van celgroei, DNA-herstel, celcycluscontrole en andere levensprocessen, en hebben het potentieel om als therapeutische doelen te worden gebruikt. Het totale aantal mutaties in elke kanker is echter vrij groot, variërend van een paar duizend bij sommige borstkankers tot meer dan 100.000 bij sommige zeer variabele colorectale en endometriumkankers. De meeste mutaties hebben geen of een beperkte biologische betekenis, zelfs als de mutatie in het coderende gebied voorkomt; dergelijke onbeduidende mutaties worden "passengermutaties" genoemd. Als een genvariant in een bepaald tumortype de respons op of resistentie tegen behandeling voorspelt, wordt de variant als klinisch operabel beschouwd.
Oncogenen en tumorsuppressorgenen. Genen die vaak gemuteerd zijn bij kanker, kunnen grofweg worden onderverdeeld in twee categorieën: oncogenen en tumorsuppressorgenen. In normale cellen speelt het eiwit dat gecodeerd wordt door oncogenen voornamelijk een rol bij het bevorderen van celproliferatie en het remmen van celapoptose, terwijl het eiwit dat gecodeerd wordt door oncosuppressorgenen voornamelijk verantwoordelijk is voor het negatief reguleren van celdeling om een ​​normale celfunctie te behouden. In het maligne transformatieproces leidt genomische mutatie tot een toename van de activiteit van oncogenen en een afname of verlies van de activiteit van oncosuppressorgenen.
Kleine variatie en structurele variatie. Dit zijn de twee belangrijkste typen mutaties in het genoom. Kleine varianten veranderen DNA door een klein aantal basen te veranderen, te verwijderen of toe te voegen, waaronder base-insertie, deletie, frameshift, startcodonverlies, stopcodonverliesmutaties, enz. Structurele variatie is een grote herschikking van het genoom, waarbij gensegmenten betrokken zijn die in grootte variëren van een paar duizend basen tot de meerderheid van het chromosoom, inclusief veranderingen in het aantal genkopieën, chromosoomdeletie, duplicatie, inversie of translocatie. Deze mutaties kunnen een vermindering of verbetering van de eiwitfunctie veroorzaken. Naast veranderingen op het niveau van individuele genen maken genomische signaturen ook deel uit van klinische sequentierapporten. Genomische signaturen kunnen worden gezien als complexe patronen van kleine en/of structurele variaties, waaronder tumormutatiebelasting (TMB), microsatellietinstabiliteit (MSI) en homologe recombinatiedefecten.

Klonale mutatie en subklonale mutatie. Klonale mutaties zijn aanwezig in alle tumorcellen, zijn aanwezig bij de diagnose en blijven aanwezig na voortzetting van de behandeling. Klonale mutaties hebben daarom de potentie om te worden gebruikt als therapeutische targets voor tumoren. Subklonale mutaties zijn slechts in een subgroep van kankercellen aanwezig en kunnen aan het begin van de diagnose worden gedetecteerd, maar verdwijnen bij een daaropvolgend recidief of verschijnen pas na behandeling. Kankerheterogeniteit verwijst naar de aanwezigheid van meerdere subklonale mutaties in één kanker. Opvallend is dat de overgrote meerderheid van de klinisch significante drivermutaties in alle veelvoorkomende kankersoorten klonale mutaties zijn en stabiel blijven gedurende de kankerprogressie. Resistentie, die vaak wordt gemedieerd door subklonen, wordt mogelijk niet gedetecteerd op het moment van diagnose, maar treedt op wanneer de ziekte na behandeling terugkeert.

De traditionele FISH-techniek, oftewel celkaryotypering, wordt gebruikt om veranderingen op chromosomaal niveau te detecteren. FISH kan worden gebruikt om genfusies, deleties en amplificaties te detecteren en wordt beschouwd als de "gouden standaard" voor het detecteren van dergelijke varianten, met een hoge nauwkeurigheid en gevoeligheid, maar met een beperkte throughput. Bij sommige hematologische maligniteiten, met name acute leukemie, wordt karyotypering nog steeds gebruikt om de diagnose en prognose te sturen, maar deze techniek wordt geleidelijk vervangen door gerichte moleculaire assays zoals FISH, WGS en NGS.
Veranderingen in individuele genen kunnen worden gedetecteerd met PCR, zowel real-time PCR als digitale druppel-PCR. Deze technieken hebben een hoge gevoeligheid, zijn bijzonder geschikt voor de detectie en monitoring van kleine restletsels en kunnen in relatief korte tijd resultaten opleveren. Het nadeel is dat het detectiebereik beperkt is (meestal worden mutaties in één of enkele genen gedetecteerd) en dat de mogelijkheid om meerdere tests uit te voeren beperkt is.
Immunohistochemie (IHC) is een eiwitgebaseerde monitoringtool die veel wordt gebruikt om de expressie van biomarkers zoals ERBB2 (HER2) en oestrogeenreceptoren te detecteren. IHC kan ook worden gebruikt om specifieke gemuteerde eiwitten (zoals BRAF V600E) en specifieke genfusies (zoals ALK-fusies) te detecteren. Het voordeel van IHC is dat het eenvoudig te integreren is in het routinematige weefselanalyseproces en dus kan worden gecombineerd met andere testen. Bovendien kan IHC informatie verschaffen over de subcellulaire eiwitlokalisatie. Nadelen zijn de beperkte schaalbaarheid en de hoge organisatorische eisen.
Second-generation sequencing (NGS) NGS maakt gebruik van high-throughput parallelle sequencingtechnieken om variaties op DNA- en/of RNA-niveau te detecteren. Deze techniek kan worden gebruikt om zowel het hele genoom (WGS) als de genregio's van interesse te sequencen. WGS biedt de meest complete genomische mutatie-informatie, maar er zijn veel obstakels voor de klinische toepassing ervan, waaronder de behoefte aan verse tumorweefselmonsters (WGS is nog niet geschikt voor de analyse van met formaline geïmmobiliseerde monsters) en de hoge kosten.
Gerichte NGS-sequencing omvat sequentiebepaling van hele exonen en een targetgenpanel. Deze testen verrijken interessante regio's met DNA-probes of PCR-amplificatie, waardoor de benodigde sequentie beperkt blijft (het hele exoom vormt 1 tot 2 procent van het genoom, en zelfs grote panels met 500 genen vormen slechts 0,1 procent van het genoom). Hoewel sequentiebepaling van hele exonen goed presteert in formalinegefixeerde weefsels, blijven de kosten hoog. Targetgencombinaties zijn relatief economisch en bieden flexibiliteit bij het selecteren van te testen genen. Daarnaast komt circulerend vrij DNA (cfDNA) in opkomst als een nieuwe optie voor genomische analyse van kankerpatiënten, bekend als vloeibare biopsieën. Zowel kankercellen als normale cellen kunnen DNA in de bloedbaan afgeven, en het DNA dat door kankercellen wordt afgescheiden, wordt circulerend tumor-DNA (ctDNA) genoemd, dat kan worden geanalyseerd om mogelijke mutaties in tumorcellen op te sporen.
De keuze van de test hangt af van het specifieke klinische probleem dat moet worden aangepakt. De meeste biomarkers die verband houden met goedgekeurde therapieën kunnen worden gedetecteerd met FISH-, IHC- en PCR-technieken. Deze methoden zijn geschikt voor de detectie van kleine hoeveelheden biomarkers, maar verbeteren de detectie-efficiëntie niet bij een toenemende throughput. Als er te veel biomarkers worden gedetecteerd, is er mogelijk niet voldoende weefsel beschikbaar voor detectie. Bij sommige specifieke vormen van kanker, zoals longkanker, waar weefselmonsters moeilijk te verkrijgen zijn en er meerdere biomarkers zijn om op te testen, is NGS een betere keuze. Concluderend kan worden gesteld dat de keuze van de assay afhangt van het aantal te testen biomarkers per patiënt en het aantal patiënten dat op de biomarker moet worden getest. In sommige gevallen is het gebruik van IHC/FISH voldoende, vooral wanneer het doelwit is geïdentificeerd, zoals de detectie van oestrogeenreceptoren, progesteronreceptoren en ERBB2 bij borstkankerpatiënten. Indien een uitgebreidere verkenning van genomische mutaties en de zoektocht naar potentiële therapeutische doelwitten vereist is, is NGS beter georganiseerd en kosteneffectiever. Daarnaast kan NGS worden overwogen in gevallen waarin de IHC/FISH-resultaten dubbelzinnig of niet doorslaggevend zijn.

Verschillende richtlijnen geven aan welke patiënten in aanmerking komen voor genetische tests. In 2020 publiceerde de ESMO Precision Medicine Working Group de eerste NGS-testaanbevelingen voor patiënten met gevorderde kanker. Deze aanbevelingen bevatten routinematige NGS-tests voor gevorderde niet-plaveiselcel niet-kleincellige longkanker, prostaatkanker, colorectale kanker, galwegkanker en eierstokkanker. In 2024 heeft ESMO deze aanbevelingen bijgewerkt en aanbevolen om borstkanker en zeldzame tumoren, zoals gastro-intestinale stromale tumoren, sarcomen, schildklierkanker en kanker met onbekende oorzaak, op te nemen.
In 2022 stelt de klinische opinie van ASCO over somatisch genoomonderzoek bij patiënten met gemetastaseerde of gevorderde kanker dat indien een biomarkergerelateerde therapie is goedgekeurd bij patiënten met gemetastaseerde of gevorderde solide tumoren, genetisch onderzoek voor deze patiënten wordt aanbevolen. Zo dient genomisch onderzoek te worden uitgevoerd bij patiënten met gemetastaseerd melanoom om te screenen op BRAF V600E-mutaties, aangezien RAF- en MEK-remmers voor deze indicatie zijn goedgekeurd. Daarnaast dient genetisch onderzoek ook te worden uitgevoerd als er een duidelijke resistentiemarker is voor het geneesmiddel dat aan de patiënt wordt toegediend. Egfrmab is bijvoorbeeld niet effectief bij KRAS-gemuteerd colorectaal carcinoom. Bij het beoordelen van de geschiktheid van een patiënt voor gensequencing moeten de fysieke status, comorbiditeiten en het tumorstadium van de patiënt worden geïntegreerd, omdat de reeks stappen die nodig zijn voor genoomsequencing, waaronder toestemming van de patiënt, laboratoriumverwerking en analyse van de sequencingresultaten, vereisen dat de patiënt over voldoende fysieke capaciteit en levensverwachting beschikt.
Naast somatische mutaties moeten sommige vormen van kanker ook getest worden op kiembaangenen. Testen op kiembaanmutaties kan van invloed zijn op behandelbeslissingen voor kankers zoals BRCA1- en BRCA2-mutaties in borst-, eierstok-, prostaat- en alvleesklierkanker. Kiembaanmutaties kunnen ook gevolgen hebben voor toekomstige kankerscreening en -preventie bij patiënten. Patiënten die mogelijk in aanmerking komen voor een test op kiembaanmutaties, moeten aan bepaalde voorwaarden voldoen, waaronder factoren zoals de familiegeschiedenis van kanker, de leeftijd bij diagnose en het type kanker. Veel patiënten (tot 50%) die drager zijn van pathogene mutaties in de kiembaan, voldoen echter niet aan de traditionele criteria voor testen op kiembaanmutaties op basis van familiegeschiedenis. Om de identificatie van mutatiedragers te maximaliseren, beveelt het National Comprehensive Cancer Network (NCCN) daarom aan dat alle of de meeste patiënten met borst-, eierstok-, baarmoeder-, alvleesklier-, colorectale of prostaatkanker getest worden op kiembaanmutaties.
Wat betreft de timing van genetische tests: aangezien de overgrote meerderheid van de klinisch significante drivermutaties klonaal en relatief stabiel zijn gedurende de progressie van de kanker, is het verstandig om genetische tests uit te voeren bij patiënten op het moment dat ze de diagnose gevorderde kanker krijgen. Voor latere genetische tests, met name na moleculair gerichte therapie, is ctDNA-testen voordeliger dan tumorweefsel-DNA, omdat bloed-DNA DNA van alle tumorlaesies kan bevatten, wat gunstiger is voor het verkrijgen van informatie over tumorheterogeniteit.
Analyse van ctDNA na behandeling kan mogelijk de respons van de tumor op de behandeling voorspellen en ziekteprogressie eerder identificeren dan standaard beeldvormingsmethoden. Er zijn echter geen protocollen vastgesteld voor het gebruik van deze gegevens als leidraad bij behandelbeslissingen en ctDNA-analyse wordt niet aanbevolen, tenzij in klinische studies. ctDNA kan ook worden gebruikt om kleine restlaesies na radicale tumorchirurgie te beoordelen. CtDNA-testen na een operatie zijn een sterke voorspeller van de verdere ziekteprogressie en kunnen helpen bepalen of een patiënt baat zal hebben bij adjuvante chemotherapie. Het wordt echter nog steeds afgeraden om ctDNA buiten klinische studies te gebruiken als leidraad bij beslissingen over adjuvante chemotherapie.

Gegevensverwerking: De eerste stap bij genoomsequencing is het extraheren van DNA uit patiëntmonsters, het voorbereiden van bibliotheken en het genereren van ruwe sequentiedata. De ruwe data moeten verder worden bewerkt, waaronder het filteren van data van lage kwaliteit, het vergelijken ervan met het referentiegenoom, het identificeren van verschillende soorten mutaties met behulp van verschillende analytische algoritmen, het bepalen van het effect van deze mutaties op de eiwittranslatie en het filteren van kiemlijnmutaties.
Driver-genannotatie is ontworpen om driver- en passenger-mutaties te onderscheiden. Driver-mutaties leiden tot verlies of versterking van de activiteit van tumorsuppressorgenen. Kleine varianten die leiden tot de inactivering van tumorsuppressorgenen zijn onder andere nonsense-mutaties, frameshift-mutaties en key splicing site-mutaties, evenals minder frequente startcodon-deletie, stopcodon-deletie en een breed scala aan intron-insertie-/deletiemutaties. Daarnaast kunnen missense-mutaties en kleine intron-insertie-/deletiemutaties ook leiden tot verlies van tumorsuppressorgenactiviteit wanneer ze belangrijke functionele domeinen beïnvloeden. Structurele varianten die leiden tot verlies van tumorsuppressorgenactiviteit zijn onder andere partiële of volledige gendeletie en andere genomische varianten die leiden tot vernietiging van het gen-leesraam. Kleine varianten die leiden tot een verbeterde functie van oncogenen zijn onder andere missense-mutaties en incidentele intron-inserties/deleties die zich richten op belangrijke functionele eiwitdomeinen. In zeldzame gevallen kunnen eiwitafkapping of mutaties in splicing sites leiden tot de activering van oncogenen. Structurele variaties die leiden tot oncogenactivering zijn onder andere genfusie, gendeletie en genduplicatie.
De klinische interpretatie van genomische variatie beoordeelt de klinische betekenis van geïdentificeerde mutaties, d.w.z. hun potentiële diagnostische, prognostische of therapeutische waarde. Er zijn verschillende evidence-based graderingssystemen die gebruikt kunnen worden als leidraad bij de klinische interpretatie van genomische variatie.
De Precision Medicine Oncology Database (OncoKB) van het Memorial Sloan-Kettering Cancer Center classificeert genvarianten in vier niveaus op basis van hun voorspellende waarde voor medicijngebruik: Niveau 1/2, door de FDA goedgekeurde of klinisch gestandaardiseerde biomarkers die de respons van een specifieke indicatie op een goedgekeurd geneesmiddel voorspellen; Niveau 3, door de FDA goedgekeurde of niet-goedgekeurde biomarkers die de respons voorspellen op nieuwe doelgerichte geneesmiddelen die veelbelovend zijn gebleken in klinische studies, en Niveau 4, niet door de FDA goedgekeurde biomarkers die de respons voorspellen op nieuwe doelgerichte geneesmiddelen waarvan overtuigend biologisch bewijs is geleverd in klinische studies. Er is een vijfde subgroep toegevoegd die verband houdt met behandelresistentie.
De richtlijnen van de American Society for Molecular Pathology (AMP)/American Society of Clinical Oncology (ASCO)/College of American Pathologists (CAP) voor de interpretatie van somatische variatie verdelen somatische variatie in vier categorieën: Graad I, met sterke klinische significantie; Graad II, met potentiële klinische significantie; Graad III, klinische significantie onbekend; Graad IV, waarvan de klinische significantie niet bekend is. Alleen varianten van graad I en II zijn waardevol voor behandelbeslissingen.
De Molecular Target Clinical Operability Scale (ESCAT) van ESMO classificeert genvarianten in zes niveaus: Niveau I, targets die geschikt zijn voor routinematig gebruik; Fase II, een target dat nog in onderzoek is, zal waarschijnlijk worden gebruikt om de patiëntenpopulatie te screenen die baat zou kunnen hebben bij het targetgeneesmiddel, maar er zijn meer gegevens nodig om dit te ondersteunen. Graad III, targetgenvarianten die klinisch voordeel hebben aangetoond bij andere kankersoorten; Graad IV, alleen targetgenvarianten die worden ondersteund door preklinisch bewijs; Bij graad V is er bewijs dat het klinisch belang van targeting op de mutatie ondersteunt, maar verlengt monotherapie tegen het target de overleving niet, of kan een combinatiebehandeling worden toegepast; Graad X, gebrek aan klinische waarde.