اخبار

در دهه گذشته، فناوری تعیین توالی ژن به طور گسترده در تحقیقات سرطان و اقدامات بالینی مورد استفاده قرار گرفته و به ابزاری مهم برای آشکار کردن ویژگی‌های مولکولی سرطان تبدیل شده است. پیشرفت‌ها در تشخیص مولکولی و درمان هدفمند، توسعه مفاهیم درمان دقیق تومور را ارتقا داده و تغییرات بزرگی را در کل حوزه تشخیص و درمان تومور به ارمغان آورده است. آزمایش ژنتیک می‌تواند برای هشدار خطر سرطان، هدایت تصمیمات درمانی و ارزیابی پیش‌آگهی استفاده شود و ابزاری مهم برای بهبود نتایج بالینی بیمار است. در اینجا، مقالات اخیر منتشر شده در CA Cancer J Clin، JCO، Ann Oncol و سایر مجلات را خلاصه می‌کنیم تا کاربرد آزمایش ژنتیک در تشخیص و درمان سرطان را بررسی کنیم.

جهش‌های سوماتیک و جهش‌های ژرم‌لاین. به طور کلی، سرطان ناشی از جهش‌های DNA است که می‌توانند از والدین به ارث برسند (جهش‌های ژرم‌لاین) یا با افزایش سن به دست آیند (جهش‌های سوماتیک). جهش‌های ژرم‌لاین از بدو تولد وجود دارند و جهش‌دهنده معمولاً جهش را در DNA هر سلول بدن حمل می‌کند و می‌تواند به فرزندان منتقل شود. جهش‌های سوماتیک توسط افراد در سلول‌های غیر گامتی به دست می‌آیند و معمولاً به فرزندان منتقل نمی‌شوند. هر دو جهش ژرم‌لاین و سوماتیک می‌توانند فعالیت عملکردی طبیعی سلول‌ها را از بین ببرند و منجر به تبدیل بدخیم سلول‌ها شوند. جهش‌های سوماتیک عامل اصلی بدخیمی و پیش‌بینی‌کننده‌ترین نشانگر زیستی در انکولوژی هستند. با این حال، تقریباً 10 تا 20 درصد از بیماران توموری جهش‌های ژرم‌لاین را حمل می‌کنند که خطر ابتلا به سرطان را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و برخی از این جهش‌ها نیز درمانی هستند.
جهش محرک و جهش مسافر. همه انواع DNA بر عملکرد سلول تأثیر نمی‌گذارند. به طور متوسط، پنج تا ده رویداد ژنومی، که به عنوان "جهش‌های محرک" شناخته می‌شوند، طول می‌کشد تا باعث تخریب طبیعی سلول شوند. جهش‌های محرک اغلب در ژن‌هایی رخ می‌دهند که ارتباط نزدیکی با فعالیت‌های حیات سلولی دارند، مانند ژن‌های دخیل در تنظیم رشد سلولی، ترمیم DNA، کنترل چرخه سلولی و سایر فرآیندهای حیاتی، و پتانسیل استفاده به عنوان اهداف درمانی را دارند. با این حال، تعداد کل جهش‌ها در هر سرطان بسیار زیاد است، از چند هزار در برخی از سرطان‌های سینه تا بیش از 100000 در برخی از سرطان‌های کولورکتال و آندومتر بسیار متغیر. اکثر جهش‌ها اهمیت بیولوژیکی ندارند یا اهمیت بیولوژیکی محدودی دارند، حتی اگر جهش در ناحیه کدکننده رخ دهد، چنین رویدادهای جهشی ناچیزی "جهش‌های مسافر" نامیده می‌شوند. اگر یک نوع ژن در یک نوع تومور خاص، پاسخ یا مقاومت آن را به درمان پیش‌بینی کند، آن نوع از نظر بالینی قابل درمان در نظر گرفته می‌شود.
انکوژن‌ها و ژن‌های سرکوب‌کننده تومور. ژن‌هایی که اغلب در سرطان جهش می‌یابند را می‌توان تقریباً به دو دسته تقسیم کرد: انکوژن‌ها و ژن‌های سرکوب‌کننده تومور. در سلول‌های طبیعی، پروتئینی که توسط انکوژن‌ها کدگذاری می‌شود، عمدتاً نقش ترویج تکثیر سلولی و مهار آپوپتوز سلولی را ایفا می‌کند، در حالی که پروتئینی که توسط ژن‌های سرکوب‌کننده انکوژن کدگذاری می‌شود، عمدتاً مسئول تنظیم منفی تقسیم سلولی برای حفظ عملکرد طبیعی سلول است. در فرآیند تبدیل بدخیم، جهش ژنومی منجر به افزایش فعالیت انکوژن و کاهش یا از دست دادن فعالیت ژن سرکوب‌کننده انکوژن می‌شود.
تنوع کوچک و تنوع ساختاری. این دو نوع اصلی جهش در ژنوم هستند. انواع کوچک با تغییر، حذف یا اضافه کردن تعداد کمی از بازها، از جمله جهش‌های درج باز، حذف، تغییر چارچوب، از دست دادن کدون شروع، از دست دادن کدون پایان و غیره، DNA را تغییر می‌دهند. تنوع ساختاری یک بازآرایی بزرگ ژنوم است که شامل بخش‌های ژنی از چند هزار باز تا اکثر کروموزوم می‌شود، از جمله تغییرات تعداد کپی ژن، حذف کروموزوم، مضاعف شدن، وارونگی یا جابجایی. این جهش‌ها ممکن است باعث کاهش یا افزایش عملکرد پروتئین شوند. علاوه بر تغییرات در سطح ژن‌های منفرد، امضاهای ژنومی نیز بخشی از گزارش‌های توالی‌یابی بالینی هستند. امضاهای ژنومی را می‌توان به عنوان الگوهای پیچیده‌ای از تغییرات کوچک و/یا ساختاری، از جمله بار جهش تومور (TMB)، بی‌ثباتی ریزماهواره (MSI) و نقص‌های نوترکیبی همولوگ مشاهده کرد.

جهش کلونال و جهش زیرکلونال. جهش‌های کلونال در تمام سلول‌های تومور وجود دارند، در زمان تشخیص وجود دارند و پس از پیشرفت درمان نیز باقی می‌مانند. بنابراین، جهش‌های کلونال این پتانسیل را دارند که به عنوان اهداف درمانی تومور مورد استفاده قرار گیرند. جهش‌های زیرکلونال فقط در زیرمجموعه‌ای از سلول‌های سرطانی وجود دارند و ممکن است در ابتدای تشخیص تشخیص داده شوند، اما با عود بعدی ناپدید می‌شوند یا تنها پس از درمان ظاهر می‌شوند. ناهمگونی سرطان به وجود جهش‌های زیرکلونال متعدد در یک سرطان واحد اشاره دارد. نکته قابل توجه این است که اکثریت قریب به اتفاق جهش‌های محرک بالینی قابل توجه در تمام گونه‌های سرطانی رایج، جهش‌های کلونال هستند و در طول پیشرفت سرطان پایدار می‌مانند. مقاومت، که اغلب توسط زیرکلون‌ها ایجاد می‌شود، ممکن است در زمان تشخیص تشخیص داده نشود، اما پس از درمان با عود بیماری ظاهر می‌شود.

تکنیک سنتی FISH یا کاریوتایپ سلولی برای تشخیص تغییرات در سطح کروموزومی استفاده می‌شود. FISH می‌تواند برای تشخیص ادغام، حذف و تکثیر ژن‌ها مورد استفاده قرار گیرد و به عنوان "استاندارد طلایی" برای تشخیص چنین واریانت‌هایی با دقت و حساسیت بالا اما با توان عملیاتی محدود در نظر گرفته می‌شود. در برخی از بدخیمی‌های خونی، به ویژه لوسمی حاد، کاریوتایپ هنوز برای هدایت تشخیص و پیش‌آگهی استفاده می‌شود، اما این تکنیک به تدریج با سنجش‌های مولکولی هدفمند مانند FISH، WGS و NGS جایگزین می‌شود.
تغییرات در ژن‌های منفرد را می‌توان با PCR، چه PCR در زمان واقعی و چه PCR قطره‌ای دیجیتال، تشخیص داد. این تکنیک‌ها حساسیت بالایی دارند، به ویژه برای تشخیص و پایش ضایعات کوچک باقیمانده مناسب هستند و می‌توانند در مدت زمان نسبتاً کوتاهی به نتایج دست یابند، اما عیب آنها این است که محدوده تشخیص محدود است (معمولاً فقط جهش‌ها را در یک یا چند ژن تشخیص می‌دهند) و توانایی انجام چندین آزمایش محدود است.
ایمونوهیستوشیمی (IHC) یک ابزار پایش مبتنی بر پروتئین است که معمولاً برای تشخیص بیان نشانگرهای زیستی مانند ERBB2 (HER2) و گیرنده‌های استروژن استفاده می‌شود. IHC همچنین می‌تواند برای تشخیص پروتئین‌های جهش‌یافته خاص (مانند BRAF V600E) و ترکیب‌های ژنی خاص (مانند ترکیب‌های ALK) مورد استفاده قرار گیرد. مزیت IHC این است که می‌توان آن را به راحتی در فرآیند معمول تجزیه و تحلیل بافت ادغام کرد، بنابراین می‌توان آن را با سایر آزمایش‌ها ترکیب کرد. علاوه بر این، IHC می‌تواند اطلاعاتی در مورد محلی‌سازی پروتئین‌های زیر سلولی ارائه دهد. معایب آن مقیاس‌پذیری محدود و نیازهای سازمانی بالا است.
توالی‌یابی نسل دوم (NGS) NGS از تکنیک‌های توالی‌یابی موازی با توان عملیاتی بالا برای تشخیص تغییرات در سطح DNA و/یا RNA استفاده می‌کند. این تکنیک می‌تواند برای توالی‌یابی کل ژنوم (WGS) و نواحی ژنی مورد نظر استفاده شود. WGS جامع‌ترین اطلاعات جهش ژنومی را ارائه می‌دهد، اما موانع زیادی برای کاربرد بالینی آن وجود دارد، از جمله نیاز به نمونه‌های بافت تومور تازه (WGS هنوز برای تجزیه و تحلیل نمونه‌های تثبیت‌شده با فرمالین مناسب نیست) و هزینه بالا.
توالی‌یابی هدفمند NGS شامل توالی‌یابی کل اگزون و پنل ژن هدف است. این آزمایش‌ها نواحی مورد نظر را با استفاده از پروب‌های DNA یا تکثیر PCR غنی می‌کنند و در نتیجه میزان توالی‌یابی مورد نیاز را محدود می‌کنند (کل اگزوم ۱ تا ۲ درصد از ژنوم را تشکیل می‌دهد و حتی پنل‌های بزرگ حاوی ۵۰۰ ژن تنها ۰.۱ درصد از ژنوم را تشکیل می‌دهند). اگرچه توالی‌یابی کل اگزون در بافت‌های تثبیت‌شده با فرمالین عملکرد خوبی دارد، اما هزینه آن همچنان بالا است. ترکیبات ژن هدف نسبتاً اقتصادی هستند و امکان انعطاف‌پذیری در انتخاب ژن‌های مورد آزمایش را فراهم می‌کنند. علاوه بر این، DNA آزاد در گردش (cfDNA) به عنوان گزینه جدیدی برای تجزیه و تحلیل ژنومی بیماران سرطانی، که به عنوان بیوپسی مایع شناخته می‌شود، در حال ظهور است. هم سلول‌های سرطانی و هم سلول‌های طبیعی می‌توانند DNA را در جریان خون آزاد کنند و DNA ریخته شده از سلول‌های سرطانی، DNA تومور در گردش (ctDNA) نامیده می‌شود که می‌تواند برای تشخیص جهش‌های احتمالی در سلول‌های تومور تجزیه و تحلیل شود.
انتخاب آزمایش به مشکل بالینی خاصی که باید مورد بررسی قرار گیرد بستگی دارد. اکثر نشانگرهای زیستی مرتبط با درمان‌های تأیید شده را می‌توان با تکنیک‌های FISH، IHC و PCR شناسایی کرد. این روش‌ها برای تشخیص مقادیر کم نشانگرهای زیستی منطقی هستند، اما با افزایش توان عملیاتی، کارایی تشخیص را بهبود نمی‌بخشند و اگر نشانگرهای زیستی زیادی شناسایی شوند، ممکن است بافت کافی برای تشخیص وجود نداشته باشد. در برخی از سرطان‌های خاص، مانند سرطان ریه، که به دست آوردن نمونه‌های بافتی دشوار است و نشانگرهای زیستی متعددی برای آزمایش وجود دارد، استفاده از NGS انتخاب بهتری است. در نتیجه، انتخاب روش سنجش به تعداد نشانگرهای زیستی که باید برای هر بیمار آزمایش شوند و تعداد بیمارانی که باید برای نشانگر زیستی آزمایش شوند، بستگی دارد. در برخی موارد، استفاده از IHC/FISH کافی است، به خصوص زمانی که هدف شناسایی شده باشد، مانند تشخیص گیرنده‌های استروژن، گیرنده‌های پروژسترون و ERBB2 در بیماران سرطان پستان. اگر بررسی جامع‌تری از جهش‌های ژنومی و جستجوی اهداف درمانی بالقوه مورد نیاز باشد، NGS سازمان‌یافته‌تر و مقرون به صرفه‌تر است. علاوه بر این، NGS ممکن است در مواردی که نتایج IHC/FISH مبهم یا غیرقابل حل هستند، در نظر گرفته شود.

دستورالعمل‌های مختلف، راهنمایی‌هایی در مورد اینکه کدام بیماران باید واجد شرایط آزمایش ژنتیک باشند، ارائه می‌دهند. در سال ۲۰۲۰، گروه کاری پزشکی دقیق ESMO اولین توصیه‌های آزمایش NGS را برای بیماران مبتلا به سرطان پیشرفته صادر کرد و آزمایش روتین NGS را برای نمونه‌های تومور پیشرفته سرطان ریه سلول غیرکوچک غیرسنگفرشی، سرطان پروستات، سرطان روده بزرگ، سرطان مجرای صفراوی و سرطان تخمدان توصیه کرد و در سال ۲۰۲۴، ESMO بر این اساس به‌روزرسانی کرد و توصیه کرد سرطان سینه و تومورهای نادر مانند تومورهای استرومایی دستگاه گوارش، سارکوم‌ها، سرطان‌های تیروئید و سرطان‌های با منشا ناشناخته نیز در این آزمایش گنجانده شوند.
در سال ۲۰۲۲، نظر بالینی ASCO در مورد آزمایش ژنوم سوماتیک در بیماران مبتلا به سرطان متاستاتیک یا پیشرفته بیان می‌کند که اگر یک درمان مرتبط با نشانگر زیستی در بیماران مبتلا به تومورهای جامد متاستاتیک یا پیشرفته تأیید شود، آزمایش ژنتیکی برای این بیماران توصیه می‌شود. به عنوان مثال، آزمایش ژنومی باید در بیماران مبتلا به ملانوم متاستاتیک برای غربالگری جهش‌های BRAF V600E انجام شود، زیرا مهارکننده‌های RAF و MEK برای این اندیکاسیون تأیید شده‌اند. علاوه بر این، در صورت وجود نشانگر واضح مقاومت برای تجویز دارو به بیمار، آزمایش ژنتیکی نیز باید انجام شود. به عنوان مثال، Egfrmab در سرطان کولورکتال جهش‌یافته KRAS بی‌اثر است. هنگام بررسی مناسب بودن بیمار برای توالی‌یابی ژن، وضعیت جسمی بیمار، بیماری‌های همراه و مرحله تومور باید در نظر گرفته شود، زیرا مجموعه‌ای از مراحل مورد نیاز برای توالی‌یابی ژنوم، از جمله رضایت بیمار، پردازش آزمایشگاهی و تجزیه و تحلیل نتایج توالی‌یابی، مستلزم آن است که بیمار از ظرفیت جسمی کافی و امید به زندگی برخوردار باشد.
علاوه بر جهش‌های سوماتیک، برخی از سرطان‌ها نیز باید برای ژن‌های ژرم‌لاین آزمایش شوند. آزمایش جهش‌های ژرم‌لاین ممکن است بر تصمیمات درمانی برای سرطان‌هایی مانند جهش‌های BRCA1 و BRCA2 در سرطان‌های سینه، تخمدان، پروستات و پانکراس تأثیر بگذارد. جهش‌های ژرم‌لاین همچنین ممکن است پیامدهایی برای غربالگری و پیشگیری از سرطان در آینده در بیماران داشته باشند. بیمارانی که به طور بالقوه برای آزمایش جهش‌های ژرم‌لاین مناسب هستند، باید شرایط خاصی را داشته باشند که شامل عواملی مانند سابقه خانوادگی سرطان، سن در زمان تشخیص و نوع سرطان می‌شود. با این حال، بسیاری از بیماران (تا 50٪) که جهش‌های بیماری‌زا در ژرم‌لاین دارند، معیارهای سنتی آزمایش جهش‌های ژرم‌لاین بر اساس سابقه خانوادگی را ندارند. بنابراین، برای به حداکثر رساندن شناسایی حاملان جهش، شبکه ملی جامع سرطان (NCCN) توصیه می‌کند که همه یا اکثر بیماران مبتلا به سرطان سینه، تخمدان، آندومتر، پانکراس، کولورکتال یا پروستات برای جهش‌های ژرم‌لاین آزمایش شوند.
با توجه به زمان انجام آزمایش ژنتیک، از آنجا که اکثریت قریب به اتفاق جهش‌های محرک بالینی قابل توجه، کلونال هستند و در طول پیشرفت سرطان نسبتاً پایدار می‌باشند، انجام آزمایش ژنتیک بر روی بیماران در زمان تشخیص سرطان پیشرفته منطقی است. برای آزمایش‌های ژنتیکی بعدی، به ویژه پس از درمان هدفمند مولکولی، آزمایش ctDNA نسبت به DNA بافت تومور مزیت بیشتری دارد، زیرا DNA خون می‌تواند حاوی DNA از تمام ضایعات تومور باشد که برای به دست آوردن اطلاعات در مورد ناهمگونی تومور مفیدتر است.
تجزیه و تحلیل ctDNA پس از درمان ممکن است بتواند پاسخ تومور به درمان را پیش‌بینی کند و پیشرفت بیماری را زودتر از روش‌های تصویربرداری استاندارد شناسایی کند. با این حال، پروتکل‌هایی برای استفاده از این داده‌ها برای هدایت تصمیمات درمانی ایجاد نشده است و تجزیه و تحلیل ctDNA توصیه نمی‌شود، مگر در کارآزمایی‌های بالینی. ctDNA همچنین می‌تواند برای ارزیابی ضایعات کوچک باقیمانده پس از جراحی رادیکال تومور استفاده شود. آزمایش ctDNA پس از جراحی، پیش‌بینی‌کننده قوی پیشرفت بیماری بعدی است و ممکن است به تعیین اینکه آیا بیمار از شیمی‌درمانی کمکی سود خواهد برد یا خیر، کمک کند، اما هنوز استفاده از ctDNA در خارج از کارآزمایی‌های بالینی برای هدایت تصمیمات شیمی‌درمانی کمکی توصیه نمی‌شود.

پردازش داده‌ها اولین گام در توالی‌یابی ژنوم، استخراج DNA از نمونه‌های بیمار، تهیه کتابخانه‌ها و تولید داده‌های خام توالی‌یابی است. داده‌های خام نیاز به پردازش بیشتر، از جمله فیلتر کردن داده‌های کم‌کیفیت، مقایسه آن با ژنوم مرجع، شناسایی انواع مختلف جهش‌ها از طریق الگوریتم‌های تحلیلی مختلف، تعیین تأثیر این جهش‌ها بر ترجمه پروتئین و فیلتر کردن جهش‌های رده زایا دارند.
حاشیه‌نویسی ژن‌های محرک برای تشخیص جهش‌های محرک و مسافر طراحی شده است. جهش‌های محرک منجر به از دست دادن یا افزایش فعالیت ژن سرکوبگر تومور می‌شوند. انواع کوچکی که منجر به غیرفعال شدن ژن‌های سرکوبگر تومور می‌شوند شامل جهش‌های بی‌معنی، جهش‌های تغییر چارچوب و جهش‌های محل پیرایش کلیدی و همچنین حذف کدون شروع، حذف کدون پایان با فراوانی کمتر و طیف گسترده‌ای از جهش‌های درج/حذف اینترون می‌شوند. علاوه بر این، جهش‌های بدمعنی و جهش‌های درج/حذف اینترون کوچک نیز می‌توانند هنگام تأثیرگذاری بر دامنه‌های عملکردی مهم، منجر به از دست دادن فعالیت ژن سرکوبگر تومور شوند. انواع ساختاری که منجر به از دست دادن فعالیت ژن سرکوبگر تومور می‌شوند شامل حذف جزئی یا کامل ژن و سایر انواع ژنومی هستند که منجر به تخریب چارچوب خواندن ژن می‌شوند. انواع کوچکی که منجر به افزایش عملکرد انکوژن‌ها می‌شوند شامل جهش‌های بدمعنی و گاهی اوقات درج/حذف اینترون هستند که دامنه‌های عملکردی مهم پروتئین را هدف قرار می‌دهند. در موارد نادر، کوتاه شدن پروتئین یا جهش‌های محل پیرایش می‌تواند منجر به فعال شدن انکوژن‌ها شود. تغییرات ساختاری که منجر به فعال شدن انکوژن می‌شوند شامل ادغام ژن، حذف ژن و تکثیر ژن هستند.
تفسیر بالینی تنوع ژنومی، اهمیت بالینی جهش‌های شناسایی‌شده، یعنی ارزش تشخیصی، پیش‌آگهی یا درمانی بالقوه آنها را ارزیابی می‌کند. چندین سیستم درجه‌بندی مبتنی بر شواهد وجود دارد که می‌توانند برای هدایت تفسیر بالینی تنوع ژنومی مورد استفاده قرار گیرند.
پایگاه داده انکولوژی پزشکی دقیق (OncoKB) مرکز سرطان مموریال اسلون-کترینگ، گونه‌های ژنی را بر اساس ارزش پیش‌بینی‌کننده آنها برای مصرف دارو، به چهار سطح طبقه‌بندی می‌کند: سطح ۱/۲، نشانگرهای زیستی مورد تایید FDA یا استاندارد بالینی که پاسخ یک نشانه خاص به یک داروی تایید شده را پیش‌بینی می‌کنند؛ سطح ۳، نشانگرهای زیستی مورد تایید یا تایید نشده FDA که پاسخ به داروهای هدفمند جدید را که در آزمایش‌های بالینی نویدبخش بوده‌اند، پیش‌بینی می‌کنند و سطح ۴، نشانگرهای زیستی غیر تایید شده توسط FDA که پاسخ به داروهای هدفمند جدید را که شواهد بیولوژیکی قانع‌کننده‌ای در آزمایش‌های بالینی نشان داده‌اند، پیش‌بینی می‌کنند. یک زیرگروه پنجم مرتبط با مقاومت به درمان اضافه شد.
دستورالعمل‌های انجمن آمریکایی پاتولوژی مولکولی (AMP)/انجمن آمریکایی انکولوژی بالینی (ASCO)/کالج پاتولوژیست‌های آمریکایی (CAP) برای تفسیر تغییرات سوماتیک، تغییرات سوماتیک را به چهار دسته تقسیم می‌کنند: درجه I، با اهمیت بالینی قوی؛ درجه II، با اهمیت بالینی بالقوه؛ درجه III، اهمیت بالینی ناشناخته؛ درجه IV، اهمیت بالینی نامشخص. فقط انواع درجه I و II برای تصمیم‌گیری‌های درمانی ارزشمند هستند.
مقیاس عملکرد بالینی هدف مولکولی (ESCAT) ESMO، گونه‌های ژنی را در شش سطح طبقه‌بندی می‌کند: سطح I، گونه‌های ژنی مناسب برای استفاده روتین؛ فاز II، گونه‌های ژنی که هنوز در حال مطالعه هستند و احتمالاً برای غربالگری جمعیت بیمارانی که می‌توانند از داروی هدف بهره‌مند شوند، استفاده می‌شوند، اما برای پشتیبانی از آن به داده‌های بیشتری نیاز است. درجه III، گونه‌های ژنی هدف‌گیری شده که فواید بالینی را در سایر گونه‌های سرطان نشان داده‌اند؛ درجه IV، تنها گونه‌های ژنی هدف‌گیری شده که توسط شواهد پیش‌بالینی پشتیبانی می‌شوند؛ در درجه V، شواهدی برای پشتیبانی از اهمیت بالینی هدف‌گیری جهش وجود دارد، اما درمان تک دارویی علیه هدف، بقا را افزایش نمی‌دهد، یا می‌توان از یک استراتژی درمانی ترکیبی استفاده کرد؛ درجه X، فاقد ارزش بالینی.