Жидкая биопсия выявляет больше мутаций устойчивости в клетках рака

Клетки раковой опухоли в ответ на терапию нередко начинают эволюционировать и приобретают устойчивость, механизм которой уникален у каждого пациента, поскольку возникает в результате эволюции. Перед онкологами стоят задачи: как можно быстрее выявлять развитие устойчивости и предлагать новую терапию, к которой опухоль будет чувствительна.

Сейчас для этих целей широко применяется геномный анализ биопсии ткани опухоли. Однако данный метод не может представить все разнообразие субклонов опухолевых клеток, так как анализируется лишь небольшой участок опухоли.

С другой стороны, жидкая биопсия позволяет анализировать ДНК из клеток опухоли, циркулирующую в кровотоке (внеклеточную ДНК, вкДНК). При этом есть возможность уловить мутации, приводящие к развитию устойчивости, которые не детектирует биопсия ткани.

Ученые из Института Брода Массачусетского технологического университета и Гарварда совместно с исследователями из Массачусетской больницы общего профиля (MGH), IBM Research и других организаций решили продемонстрировать преимущества жидкой биопсии перед тканевой. Они проанализировали образцы крови и опухолей 42 пациентов с диагностированным раком желудочно-кишечного тракта и лекарственной устойчивостью. У всех пациентов взяли на анализ кровь, однако только у 23 было возможно взять биопсию ткани (и отсюда следует еще одно преимущество жидкой биопсии). Результаты секвенирования были проанализированы с помощью пакета бионформатических программ, разработанных в Институте Брода.

Среди 23 пациентов, которым сделали оба вида биопсии, тканевая биопсия выявила мутации резистентности у 11 (48%), множественные мутации — всего у двух (9%). Жидкая биопсия нашла мутации резистентности у 20 из 23 (87%), а среди всех пациентов — у 76%, при этом у 40% была обнаружена устойчивость к более чем одному лекарству. Всего в 78% случаев (у 18 человек из 23) жидкая биопсия находила дополнительные мутации, которые не обнаружила тканевая биопсия, и лишь у одного человека тканевая биопсия оказалась более успешной.

Анализ ДНК некоторых пациентов не выявил четких механизмов резистентности. Чтобы прояснить эти сложные случаи, исследователи из IBM разработали алгоритмы машинного обучения, которые позволили сгруппировать пациентов со сходными паттернами генетических изменений, связанных с лекарственной устойчивостью, и предположить возможные механизмы резистентности.

Сравнение методов делает очевидным преимущество жидкой биопсии над биопсией ткани опухоли. Кроме того, анализ вкДНК облегчает выявление точного механизма развития устойчивости опухоли к лечению — ранее множественная устойчивость считалась редким событием, однако теперь становится понятным, что это скорее правило, чем исключение.

«Наши результаты показывают, что жидкая биопсия может стать предпочтительным клиническим методом для оценки того, как эволюционирует опухоль после развития устойчивости к терапии», — говорит ведущий автор исследования Райан Коркоран.