Flytende biopsier gir et komplett bilde av genetiske endringer knyttet til kreftmedisinresistens

Mange pasienter ser svulstene krympe som respons på et stoff, bare for å få dem til å komme tilbake med en hevn når de utvikler seg for å avverge behandlingen. Onkologer vil raskt kunne oppdage kreftmedisinresistens slik den dukker opp hos pasientene og identifisere et annet legemiddel svulstene fortsatt vil svare på.

En ny studie fra en gruppe forskere ved Broad Institute of MIT og Harvard, Massachusetts General Hospital (MGH), IBM Research, og andre organisasjoner er et skritt fremover i den retningen. Forskerne undersøkte en ny metode for prøvetaking av svulster kjent som flytende biopsi - en blodprøve fra en pasient som inneholder DNA -utslipp fra svulster, kalt sirkulerende tumor -DNA, eller ctDNA, som kan isoleres og analyseres.

Forskerteamet sammenlignet resultatene av både flytende og standard vevsbiopsier fra pasienter som ble behandlet for gastrointestinal kreft, men utviklet medikamentresistens. Funnene, publisert i dag i Naturmedisin , avslører at flytende biopsier gir et mer komplett bilde av både det genetiske mangfoldet av en pasients kreft og hvordan svulster utvikler medikamentresistens på molekylært nivå. Dette bildet utfordrer synet på hvordan kreftmedisinresistens vanligvis dukker opp, med viktige konsekvenser for behandlingen.

Bemerkelsesverdig, vi fant ut at nesten hver pasient vi analyserte hadde utviklet ikke bare en, men flere medikamentresistensmekanismer samtidig, og dette kan være mer vanlig enn vi tidligere trodde. Dette er et reelt paradigmeskifte og vil tvinge oss til å revurdere ikke bare biologien mot kreftmedisinresistens, men også hvordan vi behandler det terapeutisk i fremtiden. "

Gad Getz, med seniorforfatter av studien, direktør for Cancer Genome Computational Analysis Group at the Broad og Paul C. Zamecnik -stolen i onkologi ved MGH Cancer Center

Resultatene kan forklare hvorfor kreft, når den har utviklet medikamentresistens, er så vanskelig å beseire. Studien antyder også mulige molekylære mekanismer som ligger til grunn legemiddelresistens, som kan vise veien til nye og mer tilpassede terapier.

Vevsbiopsier er en bærebjelke i kreftdiagnosen, men de er invasive og gir et glimt av bare ett sted i en enkelt svulst. Likevel svulstceller, selv i nærheten, kan være genetisk forskjellige fra hverandre. Flytende biopsier, som inneholder informasjon fra flere svulstlesjoner, er et lovende alternativ, men brukes sjelden på klinikken.

For å undersøke nytten av flytende biopsier for å påvise ervervet medisinresistens ved kreft, Getz, med seniorforfatter Ryan Corcoran, en etterforsker ved MGH og Harvard Medical School, og deres kolleger, inkludert de første forfatterne Aparna Parikh, Ignaty Leshchiner, og Liudmila Elagina, studerte 42 pasienter med forskjellige former for gastrointestinal kreft som ble behandlet med målrettede legemidler. Når pasientene viste tegn på medikamentresistens, forskerne analyserte svulstene sine ved hjelp av både flytende og vevsbiopsier. De utnyttet en rekke beregningsverktøy utviklet ved Broad Institute, kjent som PhylogicNDT, å analysere tumor -DNA og deres resistensmutasjoner. En head-to-head sammenligning av væske- og vevsbiopsier avslørte at i nesten 80% av tilfellene, væskebiopsiene avdekket klinisk relevante genetiske endringer knyttet til medikamentresistens som ikke ble identifisert gjennom standard vevsbiopsier.

"Denne studien er den hittil største til å direkte sammenligne væskebiopsi med tumorbiopsi når det gjelder kreftresistens, "sa Corcoran." Våre funn tyder på at flytende biopsi kan være den foretrukne kliniske metoden for å vurdere hvordan pasienters svulster har utviklet seg etter at de har blitt resistente mot terapi. "

Analyse av DNA fra flere av pasientene i studien viste ikke klare motstandsmekanismer. For å lære mer om disse sakene, IBM -forskerne i teamet utviklet maskinlæringsalgoritmer for å gruppere pasienter i henhold til delte eller lignende mønstre av genetiske endringer knyttet til legemiddelresistens. Ved å gjøre dette, forskerne var i stand til å foreslå mulige motstandsmekanismer for disse tilfellene.

Studien er en del av et femårig samarbeid mellom Broad Institute og IBM Research for å analysere svulster før og etter begynnelsen av legemiddelresistens, for å oppdage underliggende mekanismer som driver motstand. Samarbeidet vokste ut av et prosjekt for kreftmedisin og blodbiopsi støttet av Gerstner Family Foundation.

"IBM, Brede og MGH -team bringer komplementær kompetanse og verktøy til bordet mens de sliter med det vanskelige problemet med å trekke mening ut av dataene, og denne interaksjonen har vist seg å være veldig fruktbar, "sa Laxmi Parida, IBM -stipendiat, Computational Genomics, og co-PI, sammen med Getz, om Broad/IBM -samarbeidet. "Samarbeidet har vært spesielt spennende, ikke bare på grunn av den eksepsjonelle synergien mellom teamene, men også de uvurderlige dataene som samles inn for bruk av hele forskningsmiljøet."

Selv om denne nye studien viste noen spennende funn, forfatterne understreker at større, det er behov for mer omfattende innsats for å forstå kreftmedisinresistensen fullt ut. "For å virkelig kartlegge hele landskapet av kreftresistensmekanismer, vi trenger mye større studier som spenner over en rekke medisiner og kreftformer, "sa Getz.

• Tarmmikrobiom kan brukes til å forutsi individers risiko for tarmkreft
• Tidlig antibiotikaeksponering forårsaker langvarig kollateral skade hos premature babyer