Секвенирование опухолевой ДНК в крови дает надежные результаты на поздних стадиях рака

Исследователи из 12 лабораторий в США, Великобритании, Китае и Австралии оценили эффективность пяти коммерчески доступных анализов циркулирующей опухолевой ДНК (цоДНК) от компаний Roche Sequencing Solutions, Illumina, Integrated DNA Technologies, Burning Rock Dx и Thermo Fisher Scientific. «На сегодняшний день наше исследование представляет собой наиболее полную оценку аналитических характеристик тестов цоДНК», — говорит первый автор статьи, Айра Девисон из Института медицинских исследований Гарвана (Австралия).

Циркулирующая опухолевая ДНК попадает в кровь из разрушающихся раковых клеток. Выделение и высокопроизводительное секвенирование этой ДНК обнаруживает характерные мутации; такой анализ может применяться для выявления и мониторинга онкозаболеваний, как альтернатива биопсиям тканей. Получение цоДНК — быстрый, дешевый и малоинвазивный процесс, его можно повторять многократно, отслеживая эволюцию новообразования или реакцию на терапию. Кроме того, для этого анализа не нужна информация о локализации опухоли. Теоретически с помощью секвенирования цоДНК можно выявлять минимальную остаточную болезнь после терапии или даже проводить скрининг здоровых людей.

Исследования цоДНК уже используются в прецизионной медицине, однако неясно, насколько они точны и какие аспекты технологии нуждаются в улучшении. Внеклеточная ДНК обычно представлена короткими фрагментами — длиной около 160 пар нуклеотидов, а ее концентрации обычно не превышают 10 нг, или менее 3000 копий генома на миллилитр плазмы у больных раком. При этом только небольшая ее часть — обычно менее 1% аллелей — происходит из опухоли. Обнаружение редких соматических мутаций в таком исходном материале становится крайне сложной задачей.

Новое исследование проводилось в рамках проекта FDA по контролю качества высокопроизводительного секвенирования в прецизионной медицине. Для сравнения тестов авторы получили синтетические ДНК, имитирующие в общей сложности 134 мутации в 87 генах, ассоциированных с раком. Также использовали фрагментированную ДНК из злокачественных и незлокачественных клеток человека.

Сравнивали системы на основе гибридизационного захвата от компаний Roche Sequencing Solutions, Illumina, Integrated DNA Technologies, Burning Rock Dx и панель секвенирования ампликонов от Thermo Fisher. Секвенирование проводили с помощью инструментов Illumina (NovaSeq или NextSeq), за исключением анализа Thermo Fisher, для которого использовали Ion Torrent.

Все пять анализов в разных лабораториях с высокой чувствительностью, точностью и воспроизводимостью выявляли мутации, характерные для цоДНК, при ее относительной частоте выше 0,5% от общего количества циркулирующей ДНК. Такая частота соответствует поздним стадиям рака и метастазирующим опухолям. Более низкие уровни цоДНК (соответствующие ранней стадии рака или ранним признакам рецидива) выявлялись ненадежно. Ложноотрицательные результаты были более частыми, чем ложноположительные.

Конечно, это не значит, что данные аналитические системы бесполезны. «Наши результаты показывают, что исследованные анализы цоДНК подходят для молекулярной стратификации и профилирования эволюции опухолей у пациентов с запущенным раком. Это поможет расчистить путь для более продвинутых клинических испытаний анализов цоДНК», — говорит один из ведущих авторов, Дональд Йохан-младший из Университета медицинских наук Арканзаса.

Применимость теста в той или иной области онкодиагностики зависит от охвата мишеней в цоДНК и типов мутаций. Например, большие панели, как у Illumina, идеально подходят для геномной характеристики запущенного метастазирующего рака, но неэкономичны, если требуется мониторинг известных драйверных мутаций во время терапии и после нее.

Очевидно, что для отслеживания рецидивов с помощью анализа цоДНК необходимы дальнейшие разработки, и тем более для раннего обнаружения рака в здоровой популяции. Потребуются значительные улучшения существующих анализов, а также снижение себестоимости секвенирования, отмечают авторы. Они перечисляют и другие ключевые принципы дальнейшего развития онкодиагностики с помощью секвенирования цоДНК.