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第二代测序技术(NGS)推动个性化肿瘤学发展

首页 » 研究 » 肿瘤 2015-03-24 生物探索 赞(15)
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导读
目前,肿瘤学已经上升到基因组分析的前沿,它可以被用于识别驱动突变和其他标记, 临床医生也可以借此设计疗法,监测病人的反应,而突变和标记可以通过NGS技术(第二代测序技术,一个生成gigabases数据的大规模平行 ...

  目前,肿瘤学已经上升到基因组分析的前沿,它可以被用于识别驱动突变和其他标记, 临床医生也可以借此设计疗法,监测病人的反应,而突变和标记可以通过NGS技术(第二代测序技术,一个生成gigabases数据的大规模平行测序技术)显现出来。

  何为NGS?它面临着哪些问题?

  NGS已经成为一个研究平台,虽然在科学和技术领域迅速获得认可,但就管理和实践层面,仍面临着许多障碍要跨越,包括相关规定,临床方针(ASCO NCCN等)方面的合并,报销,以及医生和病人对它的认知问题。

  因此,如果个性化肿瘤学的潜力被意识到,NGS技术被诊所完全接受,利益相关团体就必须建立一个共同承诺,最近在山景城举行的个性化医疗世界会议上,部分发言人提出了此观点。

  发言人之一John Leite是Illumina公司肿瘤市场开发和产品管理副总裁。Leite博士强调:需要同所有肿瘤团体的利益相关者达成一些共识,如什么样的产品最符合市场需求,开发这些临床应用产品所需的资料支持,以及医生和病人的诉求等等。这些利益相关者包括监管机构,宣传组,购买者和科学家。

  “对许多利益相关者而言,要他们采用NGS的解决方案,就需要临床数据来证明这些方案的价值,” Leite博士补充说。 “如果要评估病人治疗结果的改变,临床试验将是最优的临床数据的生成机制。”

  何为液体活检?为何要选择液体活检?

  Mark Erlander博士说:“一个成长中的肿瘤会不断释放坏死的细胞,喷洒它的基因物质,它们会进入血液和尿液,因而 我们使用精密癌症患者监控平台(PCM),即利用尿液进行非侵入式的癌症检测,监测式的液体活检。”
  “DNA正在极度退化中。中等长度的DNA在等离子体中约为145 - 150 bp,在尿液中约为75 – 100bp。 即便你拥有DNA样本序列是支离破碎的也没有关系,只要它还存在,就可以通过NGS进行检测。 我们的突变等位基因浓缩技术可抑制野生型等位基因的放大,从而致使突变序列扩增,把绝大多数的野生型基因变成完全的突变序列。”

  驱动突变可预测患者是否会对特定的治疗做出反应。Erlander博士提到:“我们关注疾病的第四阶段的,因为这阶段是分子靶向药物首次进行大规模人群实验,这也是对病人而言最可怕的事情。 ”变异监测可以确定病人实际的反应。

  在在一个前瞻性双盲实验中,PCM从组织细胞疾病患者身上探测到了BRAFV600E突变,收集到的数据包括测对BRAF抑制剂和抗治疗突变的反应。当细胞组织切片的肿瘤含量低并含有高基质污染的时候,通常检测较为困难,此时液体活检的潜力也就凸显出来了。

  为什么ctDNA如此火热?

  Erlander博士认为,循环肿瘤DNA(ctDNA)成为长期研究的热点有两个关键原因:一是ctDNA可以通过非侵入性测试被检测。 二是癌症的复杂多变性,癌症细胞会不断增殖克隆,但有一个问题,当血液尿液提供的扫描影响显示癌症患者已经开始扩散的时候,你会选择哪一种活检?

  Erlander博士还表示:“最近,Illumina公司的解决方案被应用于肿瘤学ctDNA分析领域,十分令人兴奋。循环肿瘤DNA(ctDNA),除了可以作为分子标志物以外,重复进行ctDNA试验还可以用于检测治疗效果,阐明耐药性产生的机制,确定进一步治疗方案。循环肿瘤DNA为诊断试验提供了可靠的材料,从而弥补了组织缺少的不足。ctDNA分析的敏感性和精确度很高,足以进行肿瘤负荷的监测,包括微小残留病灶和抵抗性产生机制的鉴定,监测新生的疾病和新抗治疗突变。”

  赛默飞世尔肿瘤学业务副总裁、总经理Mike Nolan表示,他们的公司负责分销Cynvenio Biosystems公司的用于血流中肿瘤标志物基因组分析的液态切片(LiquidBiopsy)。他认为赛默飞的Ion Torrent测序平台可补充PGM工作流程,仅用一小管血液便可分析游离DNA和血液循环肿瘤细胞,从而为客户提供一个基因组样品数据的解决方案。
  免疫组库测序技术

  适应生物技术血液学产品的高级副总裁兼总经理Tom Willis博士说:“我们免疫组库测序技术NGS平台能够适用于所有的T 细胞和B细胞癌症,不管包含什么样的致瘤突变。该平台覆盖面很广泛,因为它针对的是癌细胞的免疫细胞受体,而不是癌症突变本身。”

  免疫组库测序(Immune Repertoire sequencing(IR-SEQ))是以 T/B 淋巴细胞为研究目标,以多重PCR或5’RACE技术目的扩增决定B细胞受体(BCR)或T细胞受体(TCR)多样性的互补决定区(CDR区),再结合高通量测序技术,全面评估免疫系统的多样性,深入挖掘免疫组库与疾病的关系。

  “我们依赖于免疫细胞,包括致癌的免疫细胞,这些所谓的免疫细胞受体序列对每个正常T细胞或B细胞而言本质上是独特的,” Tom Willis继续说道, “肿瘤由T细胞或B细胞的克隆扩张组成,并且很有可能在你排列材料的时候,它已经开始癌细胞的超高频克隆。”

  ClonoSIGHT是实验室开发的监控最小残余疾病(MRD)的测试程序,一个预处理样品,典型的病理学实验室标本,通常用于识别超高频克隆的序列,然后用那些序列数据是来跟踪治疗后的低频克隆,探测血液或骨髓中的MRD。

  Tom Willis博士指出:“这种方法的好处之一是这些序列的独特性,经鉴定它们长约100 bp,因此,即使新的突变出现,正如经常发生的那样,这个方法也能很快识别新的序列并且跟踪它。”
  重点癌症中心和制药公司用ClonoSIGHT进行临床试验。 “它显然要比流式细胞术更敏感,它可以用于更多种类的标本,” Tom Willis补充道。

  关于Adaptive收购Sequenta

  最近Adaptive公司收购Sequenta让整个行业很兴奋。合并后公司表示,此举预计将加速新型免疫测序产品的使用,进一步发展对感染性疾病、自身免疫性疾病和癌症进行诊断和治疗。

  Adaptive和Sequenta两家公司,均在免疫研究领域有着一定的影响力。并且,两家公司进行的检测都不需要长期支付昂贵的检测费用,也无需保险公司支付数百美元的保险费。从长远来看,两家合并后能惠及数百万计的传染病患者、自身免疫性疾病患者以及肿瘤患者。两公司的技术服务将有助于疾病的早期诊断和疗效监测。

  大数据管理的优势

  NGS的特点之一是大数据的生成,大数据是一个流行词,指的是大型、复杂的,难处理的数据组。 NGS和大数据齐头并进,传统的基因组学计算设施已经跟不上pb级别的序列数据。基因大数据
  GenoLogics的CEO Michael Ball说:“清晰实验室信息管理系统(LIMS)是一种确保实验室高效顺畅运行的基础设施, NGS的样品制备过程非常复杂,引入NGS到临床实验室带来的重要挑战包括会议监管需求CLIA,CAP和美国的HIPAA和国际ISO, LIMS通过工作流的强制执行,阳性样品的跟踪和数据安全可以满足这些需求,它告诉你病人样本的一切信息——从它进入实验室开始它发生了什么,它是如何处理的。 LIMS还可以确保样品绝不会和实验室的其他任何东西混合。”

  Ball称:“我们还可以把我们软件中的每个步骤都实现虚拟自动化。 例如,我们可以设计搬运液体的机器人取缔人工交涉,从而减少潜在错误。我们的独特功能之一是构建同时满足研究和临床需求的软件系统,这是至关重要的,因为事实上几乎NGS的临床实验都包含研究的部分,并且跟踪需求是非常困难的。”例如,研究和临床环境分别强调的是灵活性和法规遵从性。

  “NGS大数据的一部分问题是组织管理,确保你不会失去任何东西,并且知道关于样本的所有细节——每个序文件,每个序列分析,”Ball继续说,“显然我们的LIMS软件提供了这样的接口让你知悉一切的进展。一些客户要求我们的LIMS实现云计算,提供了一个可伸缩的方式来增加存储容量。 在云中,很容易便可访问到大量的计算资源。”

  Willis博士对Adaptive的临床做了描述,对大数据战略做了研究,结果如下:“大数据在免疫组库测序临床方面的问题已经在我们的软件管道中解决了。 我们构建的完整的解决方案,可以让患者样本在生成和处理序列数据的过程中去到任何地方,针对医生MRD形式的报告进行强有力的临床回答。”

  “我们的免疫组库测序分析仪是一种强大而直观的云计算软件,使他们能够以多样的方式访问、处理以及分享他们的原始大数据。”

  Mike Pellini医学博士,基础医学的总裁兼首席执行官表示,他的公司利用的是FoundationCore,一个包含35000多名病人的病例的标准化综合资料的数据库。大数据把细胞按照FoundationOne和FoundationOne血红素综合基因组分析NGS测试来分类,然后检测病人的实体肿瘤和血癌的分子驱动。

  公司的互动癌症探测门户ICE2,旨在使医生能够利用基础医学测试来提高病人护理的效率,从而加强全面基因组分析的实用性, ICE2利用FoundationCore在 PatientMatch?中起着重要作用,它增加了测试的可控诉情形。 使用PatientMatch,医生可以联系其他用相似的基因/肿瘤资料来治疗患者的医生一同分享治疗方法和结果信息。

 商业伙伴关系

  Mike Nolan表示,癌症是一个劲敌,然而通过合作伙伴模式可以共同进步,我们可以开发更好的解决方案,加快他们运送到社区的速度,包括患者、护理提供者和研究人员,NGS计划的力量是很明显的,离子激流技术生成的成千上万的结果都是最好的证明。

  我们与葛兰素史克和辉瑞的合作将推动NGS肿瘤学测试通过监管当局向前发展,进入本地交付医疗网络,大约80%的癌症患者在那里进行治疗。第一个测试将在我们的离子PGM DX平台上开发使用离子AmpliSeq放大技术,它将合并我们从Oncomine研究小组选定的内容,其中包括超过100个癌症基因的同步检测单核苷酸变异,插入或缺失,拷贝数变异,和基因融合。
  参考阅读:NGS Propels Personalized Oncology
(转化医学网360zhyx.com)

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