انکولوژی شخصی با استفاده از NGS

انکولوژی تا خط مقدم پروفایل ژنومی جلو رفته است که برای شناسایی جهش های عملی و سایر نشانگر ها استفاده می شود. این نشانگرها می توانند در طراحی درمان و نظارت بر پاسخ بیمار به پزشکان کمک کنند و این کار احتمالا می تواند با استفاده از NGS (توالی یابی نسب جدید) آشکار شود. گروه های ذی نفع انکولوژی در حال همگرا کردن نمونه های درمانی جدید هستند.  

به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی در حال حاضر NGS به عنوان یک پلت فرم پژوهشی ایجاد شده است اما به سرعت در حال پذیرفته شدن به عنوان یک پلت فرم بالینی است (حداقل تا آنجا که مربوط به مسائل فنی و علمی می شود). با این حال به لحاظ اداری و عملی هنوز هم موانعی برای تصویب NGS  به عنوان یک ابزار بالینی وجود دارد که عبارتند از: مقررات، اختلاط در دستورالعمل های بالینی (NCCN، ASCO و غیره)، بازپرداخت و آموزش پزشک و بیمار

 بر این اساس، اگر NGS به طور کامل توسط پزشکی پذیرفته شود و اگر پتانسیل انکولوژی شخصی به تحقق بپیوندد، اشخاص علاقه مند مجبور به همکاری و ایجاد یک حس مشترک خواهند شد، حداقل این موضوع احساسات بیان شده توسط تعدادی از سخنرانان در کنفرانس جهانی پزشکی شخصی بود که اخیرا در Mountain View کالیفرنیا برگزار شد.

یکی از این مجریان دکتر John Leite (از مدیران ایلومینا) بود. او به منظور توسعه شواهد مورد نیاز برای حمایت از تصویب بالینی آن دسته از محصولات و تقاضای پزشک / بیمار بر نیاز به کار با همه سهامداران درگیر در جامعه انکولوژی تاکید کرد تا به این اجماع برسند که کدام محصولات می توانند به این بازار خدمت کنند.

برای بسیاری از سهامداران، پذیرش راه حل های NGS نیاز به داده های بالینی دارد که ارزش این راه حل ها را نشان می دهد. دکتر John Leite اضافه کرد که آزمایش های بالینی بهترین مکانیزم برای تولید داده های فنی و بالینی است که به عنوان نتیجه ای از اجرا تغییر در خروجی های بیماران را اندازه می گیرد.

بیوپسی های مایع

فن آوری Trovagene’s Next Generation SamplingSM را می توان برای بازخوانی یک توالی فوق العاده کوتاه DNA (در حدود 30 جفت باز) استفاده کرد و اطلاعات بدست آمده می تواند نشان دهد که چگونه جهش ها برای درمان واکنش نشان می دهند. وقتی سلول های تومور از طریق درمان یا فرآیندهای طبیعی می میرند، قطعات کوچکی از DNA به خون و ادرار آزاد می شود. اندازه گیری این DNA گردشی تومور راهی جدید برای پیگیری جهش های ژن مرتبط با سرطان در سطح مولکولی ارائه می دهد.

• دکتر Mark Erlander می گوید: یک تومور در حال رشد به طور مداوم مواد ژنومی سلول های مرده را خارج می کند که به خون و سپس ادرار می رود. او می گوید ما از ادرار به عنوان یک روش بیوپسی مایع غیر تهاجمی برای تشخیص و نظارت بیماران مبتلا به سرطان استفاده کردیم.
• DNA بشدت تخریب می شود. که طول متوسط آن در پلاسما در حدود 145-150 جفت باز ​​ و در خون و ادرار در حدود 75-100 جفت باز است. شما یک نمونه DNA تخریب شده دارید، اما واقعا مهم نیست که DNA پراکنده باشد، زیرا تا زمانی که توالی وجود دارد، شما می توانید آن را با NGS بازخوانی کنید. فناوری غنی سازی آلل جهش یافته ما تقویت نوع وحشی را مهار می کند و در نتیجه تقویت توالی جهش یافته به شما این امکان را می دهد که از نوع نوع وحشی به تمام توالی های جهش یافته برسیم.
• جهش های پیش ران پیش بینی می کنند که آیا یک بیمار به درمان خاصی پاسخ می دهد یا نه. دکتر Erlander noted خاطر نشان کرد که ما بر روی مرحله 4 بیماری تمرکز کردیم زیرا  آنجا جایی است که دارو ها برای اولین بار در جمعیت های بیمار مورد آزمایش قرار می گیرد و همچنین جایی است که در آن همه چیز برای بیمار وخیم است. نظارت بر جهش تعیین می کند که چگونه یک بیمار پاسخ می دهد.
• در یک مطالعه آینده نگر کور، PCM جهش های BRAFV600E را در بیماران مبتلا به اختلالات  histiocyticتشخیص داد که شامل اندازه گیری پاسخ به مهار کننده های BRAF و ظهور جهش های مقاوم در برابر درمان بود. پتانسیل بیوپسی مایع زمانی که یکی ادعا کرد که جهش های تشخیصی در بیوپسی بافت histiocytic به دلیل محتوای کم تومور و آلودگی استرومای بالا دشوار است، زیر سوال رفت.
• دکتر Erlander  مشاهده کرد که DNA گردشی تومور (ctDNA) به دو دلیل کلیدی مورد علاقه شدید است، اول، ctDNA  احتمالا از طریق آزمایشات غیر تهاجمی ارزیابی شده است. دوم، سرطان ناهمگن است. او اصرار داشت که چندین کلون تکثیر وجود دارد. همیشه یک سوال وجود داردکه شماکدام بیوپسی را انتخاب می کنید؟
• دکتر Leite می گوید: به تازگی ما دیده ایم که راه حل های  ایلومینا در مناطق جدیدی از انکولوژی وارد شده است و وعده های فوق العاده ای را برای مراقبت از بیمار فراهم آورده است، یکی از این مناطق هیجان انگیز تجزیه و تحلیل ctDNA است. ctDNA با پوشش بالا به ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی اجازه می دهد که درمان خاصی را برای ضایعات ژنتیکی خاص (از قبیل جابجایی ALK یا جهش های EGFR) در زمانی که بیوپسی تومور در دسترس یا امکان پذیر نیست، انتخاب کنند.
• توالی های ایمنی

تشخیص و تعیین خاصیت بیماری MRD (Minimal residual disease) با استفاده از فرایند ClonoSIGHT شامل دو مرحله است. در مرحله اول، آزمون ClonoSIGHT ID، توالی DNA سلول های سرطانی در نمونه های تشخیصی شناخته شده است. در مرحله دوم، آزمون ClonoSIGHT MRD، به منظور تشخیص بیماری MRD ، نمونه با توالی هایی که قبلا شناسایی شده اند، غربال گری می شود. این دو مرحله توسط Sequentaتوسعه داده شد.

• Tom Willis می گوید: پلت فرم ImmunoSEQ NGS ما به طور گسترده در تمام سرطان های سلول T و B (صرف نظر از اینکه آنها حاوی چه جهش انکوژنی باشند) قابل اجرا است. او اضافه کرد که پلت فرم قادر به پوشش گسترده ای است زیرا در گیرنده سلول ایمنی سلول های سرطانی و نه در خود جهش سرطانی جستجو می کند.
• دکتر Willis ادامه می دهد که:  ما بر این واقعیت تکیه داریم که سلول های ایمنی، از جمله سلول های ایمنی سرطانی، دارای امضا های DNA مشخصی هستند. این ها در اصطلاح توالی گیرنده سلول های ایمنی هستند که اساسا برای هر سلول B و T طبیعی و هر سلول B و T سرطانی منحصر به فرد است. تومور از گسترش کلونال سلول T یا B تشکیل شده است و بسیار محتمل است که هنگامی که شما آن مواد را مورد توالی قرار می دهید یک کلون با فرکانس بسیار بالا را می بینید که با سرطان بیمار همراه است.
• فرایند ClonoSIGHT یک آزمون آزمایشگاهی توسعه یافته برای نظارت بر بیماری MRD است. یک نمونه پیش درمان (بطور معمول یک نمونه آزمایشگاه پاتولوژی) برای شناسایی توالی کلون با فرکانس بسیار بالا استفاده می شود و سپس داده های این توالی برای پیگیری کلون هایی با فرکانس پایین استفاده می شود.
• دکتر Willis عنوان کرد: یکی از چیزهای خوب در مورد این رویکرد منحصر به فرد بودن این توالی ها است. آنها طولی در حدود 100 جفت باز دارند بنابراین حتی اگر جهش جدید پدیدار شود، همانطور که اغلب اتفاق می افتد، می توان کاملا اعتماد کرد که توالی جدید مرتبط با سرطان اصلی بوده و آن را ردگیری کرد.
• ClonoSIGHT توسط مراکز اصلی سرطان و شرکت های داروسازی در آزمایشات بالینی استفاده می شود. این تکنیک از فلوسایتومتری حساسیت بیشتری دارد و در بسیاری از نمونه ها استفاده می شود.
• Lanny Kirsch به مطالعه اولیه ای اشاره کرد که در آن ImmunoSEQ وضعیت گیرنده های سلول T را در لنفوسیت های توموری در بیماران ملانوم درمان شده با درمان death-1 receptor-targeted ردیابی کرده است. نتایج، تکثیر CD8 ⁺ کلونال از قبل موجود مرتبط با تومور را نشان داده که با پاسخ های درمان مثبت در ارتباط بوده است.
• دکتر Kirsch اضافه کرد که همگی درباره موضوع اخیری که Sequenta بدست آورد هیجان زده شدند. انتظار می رود که این موضوع استفاده از محصولات immunosequencing جدید را برای محققان و پزشکان در تشخیص، درمان و نظارت بر بیماران مبتلا به سرطان، بیماریهای اتوایمن و بیماری های عفونی تسریع و گسترش دهد.

• مدیریت اطلاعات بزرگ
• مشخصه NGS نسل داده های بزرگ است، یک عبارت مشهور که به مجموعه داده های بزرگ، پیچیده و گنده اشاره می کند.  NGSو داده بزرگ دست به دست به پیش می روند و زیر ساخت های محاسباتی ژنومیک بنیادی در حال تبدیل شدن به مجموعه توالی هایی در مقیاس پتابایت می باشند.

Michael Ball می گوید: سیستم مدیریت اطلاعات آزمایشگاه (LIMS) زیرساختی است که کمک می کند تا این اطمینان را فراهم سازد که آزمایشگاه بطور موثر کار می کند. فرایند آماده سازی نمونه برای NGS بسیار پیچیده است و معرفی NGS به یک آزمایشگاه بالینی چالش های کلیدی از جمله ملزومات نظارتی از قبیل CLIA،CAPو HIPAA را به همراه دارد.

LIMS توسط تقویت گردش کار، ردیابی نمونه مثبت و امنیت داده ها به این شرایط کمک می کند. Ball می گوید: LIMS همه چیز را در مورد یک نمونه به شما می گوید (از جمله اینکه از لحظه ای که وارد آزمایشگاه شده است چه اتفاقی برای آن افتاده است و چگونه پردازش شده است). LIMS همچنین تضمین می کند که یک نمونه هرگز با چیز دیگری در آزمایشگاه ترکیب نمی شود.

همچنین ما با استفاده از نرم افزار خودمان می توانیم هر مرحله ای را به طور مجازی انجام دهیم. از بین بردن تعامل انسان اجازه می دهد تا شما تعداد خطاهای احتمالی را کاهش دهید.

یکی از قابلیت های منحصر به فرد ما ساخت سیستم های نرم افزاری برای دیدن نیازهای تحقیقاتی و بالینی است. Ball ادعا کرد: این بسیار مهم است، زیرا تقریبا تمام آزمایشگاه های بالینی کهNGS انجام می دهند یک جزء پژوهشی دارند و نیازهای ردیابی بسیار متفاوت دارند.

 Ball می گوید: بخشی از مشکل داده های بزرگ NGS ، سازماندهی است، فقط مطمئن شوید که شما هیچ چیزی را از دست نمی دهید و شما هر چیز مرتبط با آن نمونه (هر فایل توالی، هر تجزیه و تحلیل توالی) را می دانید.

نرم افزارLIMS  ما به وضوح تشابهات را فراهم می کند بنابراین می دانید که هر چیزی کجا قرار دارد.

نکته دوم در مورد مقدار داده بزرگ است. برخی از مشتریان ما در حال رفتن به سمت اجرای LIMS مبتنی بر ابر (cloud-based) هستند چون یک راه مقیاس پذیر تر برای افزایش ظرفیت ذخیره سازی را فراهم می آورد و معمولا یک راه مقرون به صرفه برای نگهداری داده را آماده می کند. در ابر (cloud) می توان به آسانی و به مقدار فراوانی به منابع محاسباتی دسترسی داشت.

دکتر ویلیس توصیف کرد که استراتژی های داده های بزرگ تحقیقاتی - پزشکی تطبیقی ​​به شرح زیر است: چالش داده بزرگ در ImmunoSEQ در نرم افزار ما برطرف شده است .ما راه حل های کاملی را ایجاد کرده ایم که به نمونه های بیمار اجازه می دهد تمام راه را از طریق فرایند تولید و توالی پردازش داده ها (برای ایجاد پاسخ بالینی قوی برای پزشکان در قالب گزارش MR) طی کند.

با این حال محققان نیاز به دسترسی به داده های خام دارند، و تحلیلگر ImmunoSEQ ما یک نرم افزار مبتنی بر ابر قدرتمندی است که آنها را قادر می سازد تا داده های بزرگ خام مشترک خود را با روش های مختلف در دسترس داشته و پردازش کنیم.

Mike Pellini گفت که شرکت او یک پایگاه داده ای شامل پروفایل های جامع استاندارد در بیش از 35000 بیمار است که برای ارزیابی راه اندازهای مولکولی سرطان ها و تومور های بیماران استفاده می شود.

دکتر Pellini  یادآور شد پورتال بررسی سرطان تعاملی شرکت (ICE2) به منظور قادر ساختن پزشکان برای افزایش بهره وری مراقبت بیماران با استفاده از آزمون پزشکی موسسه و افزایش استفاده از پروفایل جامع ژنومی طراحی شده است.  ICE2 بطور ویژه Patient Match را برجسته می سازد که هسته مرکزی موسسه را برای کمک به افزایش قابلیت عملکرد آزمایشات تقویت می کند. پزشکان با استفاده از Patient Match می توانند به منظور به اشتراک گذاشتن درمان و سایر اطلاعات خروجی با سایر پزشکانی که بیماران را با پروفایل های تومری / ژنومی مشابه تحت درمان قرار می دهند، ارتباط داشته باشند.

• مشارکت کسب و کار

 به گفته Nolan، سرطان یک حریف توانمند است و ما با همکاری یکدیگر برای تقویت نقاط قوت در مدل همکار، می توانیم راه حل های بهتری را  به جامعه (که شامل بیماران، ارائه دهندگان مراقبت و محققان) ارائه دهیم. قدرت برنامه NGS ما در صدها هزار نفر از نتایجی که در آزمایشگاههای بالینی و با استفاده از فن آوری Torrent  ایجاد شده است، آشکار شده است.

Nolan ادامه داد که، ما با شرکت GlaxoSmithKline و Pfizer همکاری کرده ایم تا تست های آنکولوژی NGS را از طریق مراجع قانونی به شبکه های بهداشت و درمان محلی ارائه دهیم که در آن تقریبا 80٪ از بیماران مبتلا به سرطان تحت درمان قرار گرفتند. اولین آزمایش بر روی پلت فرم یون PGM DX  و با استفاده از تکنولوژی تقویت AmpliSeq توسعه یافت، این کار شامل محتوای انتخاب شده از پنل تحقیقات Oncomine ما بود که شامل بیش از 100 ژن سرطانی بوده و تشخیص همزمان انواع تک نوکلئوتید ها، indels، انواع کپی ها و اتصالات ژنی را قادر می سازد.