معلومة

الطفرات النسيليّة وتحت النسيليّة في السرطان

الطفرات النسيليّة وتحت النسيليّة في السرطان


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

من المحتمل أن يبدو هذا سؤالًا سخيفًا ، لكني لا أعرف من أسأل. حسنا ، هنا يذهب.

وجد رابط McGranahan et al أن الأورام ذات الحمل المرتفع للمستضد النسيلي من المرجح أن تستجيب لانسداد نقطة التفتيش المناعي.

اقترح Bozic et al link (في نفس الوقت) نموذجًا احتماليًا لتحديد عدد الطفرات النسيليّة والطفرات النسيليّة. ووجدوا أن أنواع السرطان سريعة النمو (حيث يكون النمو هو انقسام الخلايا على حساب موت الخلايا) من المرجح أن تولد عددًا أكبر من الطفرات تحت النسلية.

مع العلم أن سرطان الجلد و NSCLC من أنواع السرطان سريعة النمو ، يبدو أن هذه النتائج تتعارض مع بعضها البعض. نحن نعلم أنها سريعة ونعلم أن كلا من الورم الميلانيني و NSCLC من أنواع السرطان حيث يكون العلاج المناعي أكثر فعالية.

بالإضافة إلى ذلك ، ما مدى احتمالية وجود الكثير من الطفرات المشتركة في آفات سرطانية معينة؟ آفة متجانسة وراثيًا تمامًا بدون فروع بها عدد كبير جدًا من الطفرات.

أو (على الأرجح) أفتقد شيئًا ما.


إنهم لا يتعارضون حقًا مع بعضهم البعض ؛ تضيف استنساخ المستضدات الجديدة طبقة إضافية فوق الحمل الطفري الإجمالي ؛ لكن الحمل الطفري الإجمالي (وبالتالي العبء الكلي للمستضدات الجديدة ، لأن الطفرات في سياق تسلسل ثابت تولد المستضدات الجديدة بمعدل معين) هي أيضًا تنبؤية.

تميل الأورام ذات العبء المرتفع للمستضدات الجديدة إلى الاستجابة بشكل أفضل على أي حال (انظر Snyder et al، NEJM، Rizvi et al، Science and Van Allen et al، Science) وكذلك حقيقة أن السرطانات التي تعاني من نقص إصلاح عدم التطابق تميل عمومًا إلى الاستجابة.

لذلك إذا كنت تأخذ أورام المستضدات الجديدة العالية بالفعل (كل من الرئة والأورام الميلانينية لها أعباء طفرة عالية للغاية) ، ثم قمت بتقسيمها إلى طبقات بناءً على استنساخ المستضدات الجديدة ، فإنك تميل إلى تقسيم المرضى بشكل أكبر من خلال الاستجابة المرتبطة بحصار نقطة التفتيش.

كان الهدف الأساسي من McGranahan et al هو الإشارة إلى أنه من الممكن رفع الاستجابات المناعية التي تستهدف الكل الخلايا في الورم ، وأن القدرة على القيام بذلك قد تملي البقاء بشكل عام واستجابة حاجز نقطة التفتيش بشكل خاص ، ولكن فقط عندما يكون عرض المستضد والتسلل المناعي سليمين. لاحظ ماكجراناهان وآخرون أن المستضدات المستنسخة المستنسخة لا تفعل شيئًا في سرطانات الرئة الحرشفية بسبب استنفاد تسلل CD8 وتعبير الفئة الأولى من معقد التوافق النسيجي الكبير وهناك عمل آخر (انظر http://www.pnas.org/content/113/48/E7759. الملخص)

أما بالنسبة لهذا الشيء

بالإضافة إلى ذلك ، ما مدى احتمالية وجود الكثير من الطفرات المشتركة في آفات سرطانية معينة؟ آفة متجانسة وراثيًا تمامًا بدون فروع بها عدد كبير جدًا من الطفرات.

هذا أمر معقد للغاية للإجابة ؛ ولكن كقاعدة عامة ، يجدر بنا أن نتذكر أنه مع زيادة عدد الانقسامات وعدد الطفرات (والنسخ الفرعية المحتملة من ergo) ، لكي تظل الأورام نسيليًا ، فإنها تتطلب عمليات مسح انتقائية قوية للغاية بحيث يكون عددًا صغيرًا جدًا في أي وقت. تميل الحيوانات المستنسخة إلى السيادة ، وعلى الأقل في الأورام غير المعالجة / ما قبل المعالجة ، هناك ميل لكثير منها لإظهار أنماط تطور محايدة بشكل فعال (http://www.nature.com/ng/journal/v48/ n3 / abs / ng.3489.html)


اتجاهات

كشف تسلسل الجيل التالي عن تعقيد تطور الورم. تتكون السرطانات عادة من عدة نسائل فرعية متميزة مرتبطة وراثيا تتطور بالتوازي. يمثل هذا تحولًا عن النموذج التقليدي للتطور المستمر لنسخة أكثر عدوانية.

إن القوى التطورية في الأورام غير المتجانسة معقدة. قد يكون هناك تنافس وتعاون بين الحيوانات الفرعية. تشير الأدلة الحديثة أيضًا إلى أن التطور المحايد قد يكون شائعًا عبر مجموعة من الأورام.

تختلف بنية Subclonal باختلاف المكان والزمان. يشكل عدم التجانس المكاني تحديًا في تحيز أخذ العينات ، خاصةً إذا كانت النسائل الفرعية الفردية تهيمن على مناطق الورم. يُمكِّن الحمض النووي للورم المنتشر من مراقبة عبء المرض ومقاومة الأدوية بمرور الوقت ، مما يحتمل أن يعالج قضايا التحيز في أخذ العينات ومتطلبات أخذ عينات الورم المتكرر.

تتكون الأورام من نسائل فرعية غير متجانسة وراثيًا والتي قد تتباعد مبكرًا أثناء نمو الورم. ومع ذلك ، فإن استراتيجياتنا لعلاج وتقييم النتائج للمرضى تعتمد بشكل كبير على النموذج الخطي الكلاسيكي لتطور السرطان. وجدت أعداد متزايدة من الدراسات أن النسائل الفرعية الصغيرة يمكن أن تحدد مسار المرض السريري ، وأن عدم التجانس الزماني والمكاني يجب أن يؤخذ في الاعتبار في إدارة المرض. في هذه المقالة نقوم بمراجعة الأدلة على عدم تجانس السرطان النسيلي ، وتقييم أهمية النسائل الفرعية للورم ونموها من خلال التطور الدارويني والتطور المحايد. قد تكون التحولات الرئيسية في الممارسات السريرية الحالية وتصميمات التجارب ، التي تهدف إلى فهم تطور السرطان على أساس كل مريض على حدة ، ضرورية لتحقيق علاج أكثر نجاحًا لمرض النقائل غير المتجانسة.


مقدمة: تطور السرطان كعملية متعددة المراحل بمرور الوقت

يزداد خطر الإصابة بالسرطان بشكل مطرد طوال حياة الفرد ، حيث يرتفع بشكل حاد من منتصف العمر فصاعدًا. في الخمسينيات من القرن الماضي ، اقترح أرميتاج ودول [1] أن الاتجاهات الملحوظة في الإصابة بالسرطان ستكون متسقة مع تطور التسرطن من خلال سلسلة من ستة أو سبعة انحرافات خلوية متتابعة. بعد ذلك ، تم توضيح التأثير التراكمي للطفرات أثناء تطور السرطان بشكل واضح في العمل المنوي على الورم الأرومي الشبكي ، حيث يتطلب الأمر حدثين طفريين لبدء تكوين الورم ، مما ألهم فرضية "الضربة المزدوجة" التي وضعها كنودسون [2]. بحلول أواخر السبعينيات ، بدأت الصورة العامة لتطور السرطان في الظهور ، وتم إضفاء الطابع الرسمي عليها في النموذج النسيلي لتطور الورم الذي اقترحه نويل [3] ، والذي لا يزال مقبولًا على نطاق واسع حتى يومنا هذا. بشكل أساسي ، يمكن اعتبار تطور السرطان على أنه عملية داروينية تتراكم الطفرات بشكل عشوائي في جينومات الخلايا الطبيعية ، وحيثما يكون ذلك مفيدًا ، ينتج عنها توسع نسيلي كنتيجة للانتقاء الطبيعي [4].

في العقود القليلة الماضية ، تم التعرف على الجينات الرئيسية التي كثيرًا ما تكون شاذة في جينوم السرطان ، إما من خلال مناهج الجينات الجزيئية التقليدية أو مؤخرًا من تسلسل الجيل التالي [5،6،7]. ومع ذلك ، لا يُعرف سوى القليل عن توقيت الطفرات الجسدية ، أو الترتيب الذي تحدث به أثناء تطور الورم. في عام 1990 ، كان فيرون وفوغلشتاين [8] أول من تناول هذا السؤال في دراسة تاريخية لأورام القولون والمستقيم ، ورسميًا اكتساب الطفرات النقطية وتغييرات عدد النسخ أثناء التطور من النسيج الظهاري الطبيعي إلى الورم السرطاني والنقائل. منذ هذا العمل ، حاول آخرون إعادة بناء مسارات مماثلة لتطور الورم لأنواع الأنسجة الأخرى باستخدام نفس النهج ، عادةً عن طريق مقارنة الانحرافات الجينية الموجودة في عينات الورم المختلفة ، إما بين الآفات الأولية والأورام الناتجة ، أو عبر مجموعات من المرضى الذين يعانون من مراحل مختلفة من المرض [9،10،11،12].

في السنوات الأخيرة ، تم تطوير تحليلات تطور السرطان من خلال تطبيق النماذج الرياضية مثل الأشجار الجينية والرسوم البيانية الدورية الموجهة [13]. ومع ذلك ، فإن تسلسل الجينوم السرطاني يسمح الآن بإجراء دراسة مباشرة أكثر لتطور الورم داخل المرضى الفرديين من عينات منفصلة زمنياً أو مكانياً [14 ، 15 ، 16]. علاوة على ذلك ، فإن تطوير الخوارزميات لإعادة بناء التاريخ التطوري للورم جعل من الممكن استنتاج توقيت طفرات معينة ، وتمييز سلسلة من الأحداث ، من تسلسل الجينوم الكامل للخزعات المفردة [17].

يعد فك شفرة التسلسل الزمني للأحداث مع تطور السرطانات وتقدمها أمرًا ضروريًا لفهم شامل لتكوين الأورام ، ولتحديد الأحداث المبكرة في تطور الورم. قد يوفر هذا علامات للتشخيص والعلاج بشكل أسرع ، بالإضافة إلى تحسين قدرتنا على التنبؤ بتطور السرطان. هنا ، نراجع الطرق المختلفة لفحص تطور الورم ، بما في ذلك المنهجيات الحالية لتوقيت الطفرات ، ووصف كيف أدى ذلك إلى تطوير فهمنا لبيولوجيا الورم.


تطور وتأثير الطفرات تحت النسلية في سرطان الغدة الدرقية الحليمي

على عكس العديد من السرطانات ، لم يتم توضيح نمط تطور الورم في سرطان الغدة الدرقية الحليمي (PTC) ودوره المحتمل في الانتكاس. في هذه الدراسة ، تم إجراء تسلسل كامل للإكسوم متعدد المناطق (WES) على أورام PTC في مرحلة مبكرة (ن = 257 منطقة ورم) من 79 فردًا ، بما في ذلك 17 ممن طوروا الانتكاس ، لفهم الإطار الزمني والمكاني الذي ضمنه تحفز الطفرات تطور الورم وأهميته السريرية المحتملة. كانت أنسجة الورم الأولية المزدوجة متاحة أيضًا لمجموعة فرعية من الأفراد. تم تحليل كتالوج المتغيرات الناتج لاستكشاف التاريخ التطوري ، وتحديد الأحداث النسيليّة وتحت النسل ، وتقييم العلاقة بين عدم التجانس داخل الورم والبقاء الخالي من الانتكاس. كان نهج WES متعدد المناطق أساسيًا في التصنيف الصحيح للطفرات الفرعية الاستنساخية ، والتي كان يمكن اعتبار 40 ٪ منها عن طريق الخطأ نسيليًا. لاحظنا كلاً من أنماط التطور الخطية والمتفرعة في مجموعة PTC. ارتبط العبء الأكبر للطفرات تحت النسلية بشكل كبير بزيادة خطر الانتكاس. نستنتج أن الانتكاس في PTC ، على الرغم من ندرته بشكل عام ، لا يتبع مسارًا تطوريًا يمكن التنبؤ به وأن عبء الطفرة الفرعية قد يكون بمثابة عامل تنبؤي. هناك حاجة إلى دراسات أكبر تستخدم التسلسل متعدد المناطق في موضوعات حالة PTC المنعكسة مع الأنسجة الأولية المطابقة لتأكيد هذه الملاحظات.

الكلمات الدالة: تطور إكسوم تسلسل متعدد الأنسجة سرطان الغدة الدرقية الحليمي تكرار نسج طفرات تحت النسل.

حقوق النشر © 2019 الجمعية الأمريكية لعلم الوراثة البشرية. تم النشر بواسطة Elsevier Inc. جميع الحقوق محفوظة.


الجينوميات السرطانية والبنى النسيلية

فتح تسلسل جينومات السرطان ، الذي سهّله ظهور تسلسل الجينوم الكامل من الجيل الثاني ، نافذة جديدة على تعقيد جينات الخلايا السرطانية وبيولوجيتها التطورية 2. نظرًا لأن كل من التحول والانبثاث من المحتمل أن يكونا نسيليًا في معظم الحالات 2 ، وهو مشتق من خلايا مفردة ، فإن تحديد الطفرات الموجودة في جميع خلايا الورم يمكن أن يعيد بناء النمط الجيني للخلية المؤسسة. تقيد أحداث المؤسس هذه التعقيد الجيني والنسيلي للأورام. لدينا بالفعل قائمة طويلة من طفرات المحرك المتكررة (مع اكتساب أو فقدان الوظيفة) من خلال رسم خرائط دقيقة لكسر الكروموسوم ، وتسلسل الجينات المرشحة والفحص الوظيفي لعينات كبيرة من الأورام. ما ظهر الآن في الشاشات الجينومية هو صورة لمدى تعقيد جينومات السرطان عادة. يمكن أن تحتوي السرطانات الفردية على مئات أو مئات الآلاف من الطفرات والتغيرات الصبغية 2 ، ويُفترض أن الغالبية العظمى منها عبارة عن طفرات محايدة تنشأ عن عدم الاستقرار الجيني. يعد عدم استقرار الكروموسومات (التضخيم والحذف والانتقال والتغييرات الهيكلية الأخرى) سمة شائعة لمعظم السرطانات ، ولكن ليس من الواضح ما إذا كان معدل الطفرات النقطية قد زاد في السرطان 2،21،23،52. من المفترض أن يتم تسجيل التعديلات المحايدة تطوريًا في الشاشات كنتيجة للمشي لمسافات طويلة في التوسعات الاستنساخية المدفوعة بتعديلات مفيدة انتقائية أو عن طريق الانجراف. بالإضافة إلى ذلك ، تؤكد البيانات بوضوح أن كل سرطان في كل مريض لديه ملف جينومي فريد بشكل فردي. قد يكون هناك عدد متواضع فقط من السمات المظهرية المطلوبة للتفاوض على جميع القيود والتطور إلى حالة خبيثة أو نقيلية كاملة 25 ولكن الاستنتاج هو أنه يمكن تحقيق ذلك من خلال مجموعة متنوعة لا حصر لها تقريبًا من المسارات التطورية ومع مجموعات متعددة ومختلفة من 44- تحفيز

ومن المفارقات ، أن ملامح الجينوم تقلل من تقدير التعقيد. وهي في الغالب ، حتى الآن ، لقطات لمرة واحدة مأخوذة من عينة واحدة في نقطة زمنية تشخيصية واحدة. أخذ العينات التسلسلي أو المتوازي الذي نعرفه ، من خلال التحليل الجيني التقليدي ، يكشف التنوع الجيني. تم تقييد تسلسل الجينوم الكامل لعينات الورم الأولي المقترن مقابل عينات النقائل حتى الآن ، لكنه كشف أن الآفات النقيلية الفردية هي نسيلي في الأصل وفريدة من نوعها وراثيًا ولكن مع وجود أسلاف نسيلية يمكن تتبعها مرة أخرى إلى الورم الأولي 2. ربما تكون أوصاف & # x0201cthe genome & # x0201d للسرطان مضللة من ناحية أخرى. يتم تحديد المتغيرات الجينية بشكل شائع في 5٪ & # x0201350٪ من القراءات ، مما يوحي بالتوزيع الفرعي-النسيلي لمعظم الطفرات 53. ولكن ، بشكل حاسم ، يتم فقدان نمط الفصل بين الطفرات داخل الحيوانات المستنسخة الفرعية عندما يتم استخراج الحمض النووي من إجمالي عدد الخلايا. هذه الميزة مهمة إذا كانت الملامح الجينومية الخاصة بالمريض ستوفر منصة لاختيار الأهداف العلاجية. يمكن القول إن التنوع الوراثي الفرعي النسيلي هو أحد المحددات الرئيسية للفشل العلاجي. هذا القيد في علم الجينوميات السرطانية معترف به على نطاق واسع ويمثل تحديًا كبيرًا ، تقنيًا وحيويًا. سيتطلب فهم التنوع الجيني داخل الأورام ، وكيف يتغير استجابة للتدخلات ، تسلسلًا عميقًا 40 واستجوابًا لجينومات الخلايا المفردة لأنماط الفصل بين الطفرات.


شدين K ، لي Y ، Ouillette P ، مالك ن: خصائص ابيضاض الدم الليمفاوي المزمن مع الطفرات المكتسبة جسديًا في NOTCH1 exon 34. اللوكيميا 26 (5): 1108-10 ، 2012. PM22182918 / PMC3634572

Parkin B ، Ouillette P ، Li Y ، Keller J ، Lam C ، Roulston D ، Li C ، Shedden K ، مالك SN: تطور نسيلي وانتقال بعد العلاج الكيميائي في ابيضاض الدم النقوي الحاد عند البالغين. Blood 121 (2): 369-377، 2013. PM23175688 / PMC3653567

مالك SN: البيولوجيا والأهمية السريرية لانحرافات عدد النسخ الجينومية المكتسبة والطفرات الجينية المتكررة في ابيضاض الدم الليمفاوي المزمن. Oncogene 32 (23): 2805-17 ، 2013. PM23001040 / PMC3676480

Ouillette P، Saiya-Cork K، Seymour E، Li C، Shedden K، مالك SN: التطور النسيلي ، العوامل الجينومية ، وتأثيرات العلاج في ابيضاض الدم الليمفاوي المزمن. كلين. الدقة السرطان. 19 (11): 2893-904 ، 2013. PM23620403 / PMC3674194

Li H، Kaminski MS، Li Y، Yildiz M، Ouillette P، Jones S، Fox H، Jacobi K، Saiya-Cork K، Bixby D، Lebovic D، Roulston D، Shedden K، Sabel M، Marentette L، Cimmino V، تشانغ AE ، مالك SN: الطفرات في الرابط

جينات هيستون HIST1H1 B و C و D و E OCT2 (POU2F2) IRF8 و ARID1A الكامنة وراء التسبب في سرطان الغدد الليمفاوية الدم 123 (10): 1487-1498 ، 2014. PM24435047 / PMC4729540

باركين B ، Ouillette P ، Yildiz M ، Saiya-Cork K ، Shedden K ، مالك SN: التنميط الجيني المتكامل والاستجابة للعلاج والبقاء على قيد الحياة في ابيضاض الدم النقوي الحاد البالغ. كلين. الدقة السرطان. 21 (9): 2045-56 ، 2015. PM25652455 / PMC4417381

Yildiz M ، Li H ، Bernard D ، Amin NA ، Ouillette P ، Jones S ، Saiya-Cork K ، Parkin B ، Jacobi K ، Shedden K ، Wang S ، Chang AE ، Kaminski MS ، مالك SN: تنشيط طفرات STAT6 في ورم الغدد اللمفاوية الجريبي. Blood 125 (4): 668-79، 2015. PM25428220 / PMC4729538

Amin N، Seymour EK، Saiya-Cork K، Parkin B، Shedden K، مالك SN: تحليل كمي للطفرات الجينية تحت النسلية والطفرات الجينية قبل وبعد العلاج في ابيضاض الدم الليمفاوي المزمن. كلين. الدقة السرطان: 2016. (تحت الطبع) PM27060156

Ying ZX، Jin M، Peterson LF، Bernard D، Saiya-Cork K، Yildiz M، Wang S، Kaminski M، Chang A، Klionsky DJ، مالك س: الطفرات المتكررة في RRAGC منظم MTOR في ورم الغدد الليمفاوية الجريبي. كلين. الدقة السرطان: 2016. (تحت الطبع) PM27267853

أمين N ، بالاسوبرامانيان S ، Saiya-Cork K ، Shedden K ، Hu N ، مالك س: المحددات الجوهرية للخلايا لموت الخلايا المبرمج الناجم عن ibrutinib في سرطان الدم الليمفاوي المزمن. كلين كانسر ريس: 2016. PM27535981


مناقشة

يعتبر استهداف "الطفرات الدافعة" في السرطان نهجًا جديدًا مهمًا للعلاج يأخذ في الاعتبار طبيعة الطفرات المتنوعة الموجودة في الأورام ، حتى عندما تظهر في نفس النسيج [34 - 36]. إن النموذج الذي وضعته TKI (مثبطات التيروزين كيناز) لعلاج CML (سرطان الدم النخاعي المزمن) وتثبيط ALK (سرطان الغدد الليمفاوية الكشمي كيناز) في مجموعة فرعية صغيرة من المرضى المصابين بسرطان الرئة ذو الخلايا غير الصغيرة مقنع تمامًا. في هذين الورمين ، يكون الفهم الآلي لكيفية تحرك الطفرة للورم واضحًا ، وبالتالي فإن مصطلح الطفرة "الدافعة" له ما يبرره. وبالمثل ، فإن تعبير c-Kit على أورام اللحمة المعدية المعوية (GIST) يجعل هذه الأورام حساسة لإيماتينيب كما هو الحال في الحالات النادرة لكثرة الخلايا البدينة مع فرط الحمضات بسبب تعبير PDGFRA أو تعبير c-Kit الطافر [37-39]. طفرات BRAF V600E في الورم الميلانيني الخبيث تجعل الخلايا حساسة لفيمورافينيب [40]. وقد أدى تسلسل الأورام النادرة الأخرى أيضًا إلى اكتشاف طفرات يمكن استهدافها بشكل هادف [41]. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، لا يعني تحديد الطفرة في حد ذاتها أنها محرك - حتى لو ثبت أن هذا هو الحال في ورم مشابه وكان موجودًا في جزء كبير من العينة. يجب إثبات الاستنساخ بدرجة معقولة من اليقين إذا كان هناك أي أمل في أن يكون العلاج الموجه فعالاً. ترتيب عينة واحدة واستنتاج أن الطفرة "قابلة للتنفيذ" أمر محفوف بالمشاكل ، نظرًا لأن عينة الورم المتسلسلة قد لا تمثل الورم بأكمله ، بالإضافة إلى أن أخذ العينات يجب أيضًا أن يتعامل مع مشاكل النتائج الإيجابية والسلبية الكاذبة ، ضوضاء خلفية عالية بسبب الوجود المحتمل لخلايا غير خبيثة بالكامل والتي قد لا تزال تؤوي نسخًا طبيعية من الجينات المهمة مثل TP53 [42] بالإضافة إلى تلوث الأنسجة السليمة. لذلك ليس من المستغرب أنه على الرغم من الجهود الكبيرة ، فإن الفائدة العملية لتسلسل NGS للمريض الفردي حتى الآن كانت محدودة. يوضح مثال حديث هذه الحالة: في سلسلة من 95 مريضًا مصابًا بالسرطان شوهدوا في مركز إم دي أندرسون للسرطان ، حدد تسلسل NGS طفرة واحدة على الأقل في 92٪ من المرضى. الأكثر شيوعًا كانت في TP53 (25٪) و KRAS (10٪). من حيث المبدأ ، كان لدى 36 ٪ من الأورام المتسلسلة طفرة قابلة للتنفيذ وتلقى 13 مريضًا العلاج بناءً على بيانات التسلسل هذه لاستهداف طفرة السائق المفترضة. أربعة مرضى لديهم استجابة جزئية ، ستة لديهم مرض مستقر بينما تقدم ثلاثة مرضى [36]. من الصعب تبرير النهج السريري الحالي بهذه النتائج. إن إثبات أن الطفرة هي جذعية وبالتالي يجب أن يؤدي الاستنساخ إلى تحديد أفضل للطفرات الدافعة والاستهداف المناسب لهذه الطفرات من المرجح أن يعطي نتائج ذات مغزى. يبدو أن استراتيجية أخذ العينات المناسبة للتسلسل متعدد المناطق للورم هو عنصر أساسي في عملية التحديد الصحيح للطفرات النسيليّة حقًا. من المرجح أن يتم إثراء مثل هذه القائمة التي تم تطويرها لكل مريض فريد متسلسل من أجل طفرات "السائق". في هذا العمل ، نناقش كيفية تحسين الإستراتيجية التي تحدد قائمة الطفرات النسيليّة بمستوى عالٍ من اليقين. يتطلب الإدخال المستقبلي لتنميط الورم متعدد المناطق في الممارسة السريرية فهمًا أفضل للآليات الأساسية لعدم التجانس داخل الورم ونهجًا أكثر توحيدًا لأخذ عينات الورم. ما زلنا غير قادرين على توجيه العمليات البيولوجية داخل الورم للتأثير على عدم تجانسه [43] ، ولكن يمكننا تحسين الطريقة التي نجمع بها عينات الورم ونحللها.

توفر دراستنا نظرة ثاقبة لكل من العوامل الداخلية والخارجية التي تؤثر على احتمال اكتشاف الطفرات النسيليّة حقًا. نظرًا لأن بناء نسالة الورم الكاملة ليس ضروريًا لاستدلال الاستنساخ ، فقد ركزنا على إعادة بناء سلسلة الأحداث المتفرعة القادمة من السكان الأسلاف. لقد طورنا نموذجًا رياضيًا لحساب احتمالية التحديد الصحيح لطفرات نسيلية حقيقية من أخذ عينات متعددة المناطق للسرطان مع عدد كبير من التشعبات. في هذه العملية ، يكون أكبر استنساخ فرعي هو العامل الأكثر صلة في تحديد الطفرات النسيليّة حقًا. نسبتها هي نتيجة الوقت منذ ظهور أول استنساخ فرعي. كلما حدثت طفرة فرعية نسيلية في وقت مبكر ، زاد احتمال تصنيفها بشكل خاطئ على أنها مقطوعة. تتطلب وفرة كبيرة من هذه الطفرة الفرعية النسيلية الأولى المزيد من العينات للتأكد من أن عينة واحدة على الأقل لا تحتوي على تلك الطفرة. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان أول استنساخ فرعي موجودًا فقط في نسبة صغيرة من الورم ، فهناك احتمال ضئيل لسوء تصنيفه على أنه نسيلي. تظهر نتائجنا أنه بالنظر إلى الأحداث المتفرعة المتعددة ، نرى الآن أن احتمال تصنيف الطفرات بشكل صحيح أكبر بكثير مما كان يعتقد سابقًا [20].

في الأورام الصلبة ، حيث تنمو الخلايا في الفضاء ، أظهرنا أن العينات الأكبر من المرجح أن تبالغ في تقدير استنساخ بعض الطفرات إذا اشتمل التحليل على جميع الطفرات الموجودة في كل عينة. من الضروري استبعاد الطفرات الموجودة في التردد المنخفض والمتوسط ​​من التحليل. عند القيام بذلك ، لا نصل فقط إلى نفس الدقة التي نصل إليها من خلال أخذ العينات من خلية واحدة ، ولكننا نزيدها بشكل كبير. ومع ذلك ، فإن استبعاد الطفرات ذات التردد المنخفض من التحليل قد يتسبب في تصنيف سلبي خاطئ لبعض الطفرات النسيليّة التي تكون تردداتها متغيرة داخل العينة بسبب تلوث الأنسجة السليمة ، أو ازدواجية المادة الجينية داخل بعض الخلايا السرطانية ، أو خطأ في التسلسل. في حالة وجود طفرات نسيلية أخرى تم اكتشافها ، يكون الخطأ السلبي الكاذب أقل قلقًا من الخطأ الإيجابي الكاذب ، حيث إن الإيجابيات الخاطئة قد تحرم المريض من العلاج الفعال. يجب اختيار قرار قطع استبعاد الطفرة بشكل فردي بناءً على عدد المرشحين المتاحين للطفرة النسيليّة.

أخيرًا ، نقدم الأساس المنطقي النظري لأخذ العينات في أنماط غير عشوائية. لقد أظهرنا أن وضع الخزعات في نمط بعيدًا عن بعضها البعض بشكل متساوٍ ، قد يزيد بشكل كبير من احتمالية التصنيف الصحيح للطفرات النسيلية الحقيقية عند مقارنتها بأخذ العينات العشوائية. نحن ندرك أن عمليات المحاكاة الحسابية الخاصة بنا لنمو الورم مبسطة وتفتقر إلى العديد من ميزات الأنظمة الحية ، مثل هجرة الخلايا في الأورام ذات أنماط النمو الأكثر تعقيدًا. هناك ، قد تكون استراتيجية أخذ العينات المكانية المختلفة أكثر نجاحًا. توفر نتائجنا الأساس المنطقي لأخصائيي علم الأمراض عند أخذ عينات لتسلسل الورم متعدد المناطق والأطباء أثناء أخذ العينات بالمنظار من الأورام على سبيل المثال. الجهاز الهضمي. باختيار العينات ذات الحد الأقصى من الانتشار في النمط المقترح ، يزيد المرء من فرص التصنيف الصحيح للطفرات الاستنساخية. نقدم أيضًا طريقة لتقدير مستوى اليقين لقائمة الطفرات النسيليّة المكتشفة والتي يمكن أن تكون بمثابة إرشادات لأخصائيي الأورام في اختيارهم للهدف المناسب. تقدم نتائجنا بعض الاعتبارات للتقييم السريري المحسن للطفرات المستهدفة في علاج الأورام الساذجة.


في عصر العقاقير المستهدفة المضادة للسرطان ، يصبح تحديد الطفرات في الورم بشكل صحيح جزءًا أساسيًا من تحسين علاج السرطان. هذا ليس بالضرورة واضحًا لأن الأورام يمكن أن تحتوي على كل من الطفرات "الدافعة" ، التي تتحكم في نمو الورم ، وبالتالي يجب حظرها بأدوية معينة ، وطفرات "الركاب" ، والتي ، كما يوحي اسمها ، قد لا تساهم في تطور الورم ومن غير المحتمل أن تكون أهدافًا علاجية مفيدة. ماكجراناهان وآخرون. تحديد أنماط تطور حدث المحرك في مجموعة متنوعة من أنواع الأورام ، وكشف عن أنماط محددة من الطفرات التي ستكون مهمة في تصميم الأنظمة العلاجية المستقبلية للسرطان.

من المحتمل أن يكون فك شفرة ما إذا كانت الطفرات الدافعة القابلة للتنفيذ موجودة في كل أو مجموعة فرعية من الخلايا السرطانية مطلوبة لتحسين تطوير الأدوية واستراتيجيات الطب الدقيق. قمنا بتحليل تسعة أنواع من السرطانات لتحديد الترددات الفرعية للنداء لأحداث السائق ، ولوقت العمليات الطفرية أثناء تطور السرطان ، ولتحديد دوافع التوسعات الفرعية. على الرغم من حدوث الطفرات في الجينات الدافعة المعروفة عادةً في وقت مبكر من تطور السرطان ، فقد حددنا أيضًا الطفرات الفرعية "القابلة للتنفيذ" لاحقًا ، بما في ذلك BRAF (V600E) ، IDH1 (R132H) ، PIK3CA (E545K) ، EGFR (L858R) و كراس (G12D) ، مما قد يضر بفاعلية أساليب العلاج الموجه. أكثر من 20٪ من IDH1 كانت الطفرات في الورم الأرومي الدبقي ، و 15 ٪ من الطفرات في الجينات في PI3K (فوسفاتيديلينوسيتول 3-كيناز) - AKT - mTOR (هدف الثدييات من الرابامايسين) عبر جميع أنواع الورم تحت الاستنساخ. كانت الطفرات في محور إشارات RAS – MEK (بروتين كيناز كيناز المنشط بالميتوجين) أقل احتمالًا لأن تكون فرعيًا نسيليًا من الطفرات في الجينات المرتبطة بإشارات PI3K-AKT-mTOR. كشف تحليل الطفرات المتأخرة عن وجود صلة بين الطفرات التي تتم بوساطة APOBEC واكتساب طفرات السائق تحت النسيلي وكشف الجينات السرطانية المفترضة المشاركة في التوسعات الفرعية ، بما في ذلك CTNNA2 و ATXN1. توفر نتائجنا إحصاء شامل للسرطان لأحداث السائق في سياق عدم تجانس الورم الداخلي وتكشف عن أنماط تطور الورم عبر السرطانات. يشير الوجود المتكرر لطفرات السائق تحت النسيلي إلى الحاجة إلى تقسيم استجابة العلاج المستهدفة وفقًا لنسبة الخلايا السرطانية التي يتم تحديد السائق فيها.


مناقشة

على الرغم من أن NGS التشخيصية قد اكتسبت مكانة بارزة في البيئات السريرية لتقييم الطفرات الجسدية في السرطان ، إلا أن التوحيد غير الكافي لمعايير التسلسل لا يزال يحد من تنفيذها في الممارسة السريرية (1) ، بشكل أساسي للمتغيرات الموجودة عند ترددات الأليل المنخفضة (4). لذلك ، تناولنا السؤال الفني المتمثل في تحديد عمق التسلسل بشكل صحيح في NGS التشخيصي من أجل الحصول على اكتشافات موثوقة وقابلة للتكرار لمتغيرات VAF المنخفضة. على وجه الخصوص ، أجرينا حسابات نظرية لتحديد العمق الأمثل للتغطية للاحتمال المطلوب لاكتشاف المتغيرات بترددات أليل منخفضة ، مع مراعاة معدل خطأ التسلسل. علاوة على ذلك ، أكدنا هذه الحسابات النظرية من خلال إجراء تجارب التخفيف. بناءً على هذه الملاحظات ، نوصي بعمق تغطية 1650 أو أعلى (جنبًا إلى جنب مع الحد المعنى الذي لا يقل عن 30 قراءة متحولة) لاستدعاء & # x022653٪ متغيرات لتحقيق احتمال 99.9٪ لاكتشاف المتغير ، باستخدام تسلسل NGS التقليدي خطأ فقط. لا يمكن استدعاء المتغيرات في نطاق VAF 1 & # x020133٪ إلا إذا كانت بيانات التسلسل التي تم الحصول عليها ذات جودة عالية (متوسط ​​Q30 & # x0003E 90٪) و / أو عندما يتم تأكيد المتغيرات عن طريق النسخ المتماثل أو الطريقة المتعامدة (1 ، 11 ، 16). نحن نقدم أيضًا آلة حاسبة نظرية (برمجية) بسيطة وسهلة الاستخدام لمساعدة المختبرات في حل عمق التسلسل الصحيح والحد الأدنى المقابل لعدد قراءات المتغيرات مع مراعاة معدل خطأ التسلسل. قد تساعد الآلة الحاسبة البسيطة الخاصة بنا في تقليل النتائج الإيجابية الخاطئة والنتائج السلبية الخاطئة في تشخيص NGS.

ومع ذلك ، فإن عمق التسلسل الصحيح يتأثر أيضًا بالعوامل الخاصة بالمقايسة (1). يمكن أن تحدث الأخطاء في مراحل عديدة أثناء معالجة الحمض النووي وإعداد المكتبة. الأكثر شيوعًا هي أخطاء التضخيم التي تم تقديمها أثناء إعداد مكتبة NGS (1 ، 12 ، 17). تتعلق مصادر الأخطاء الشائعة الأخرى بتعقيد المكتبة (عدد جزيئات الحمض النووي المستقلة التي تم تحليلها) ، وجودة الحمض النووي ، وتعقيد المنطقة المستهدفة وما إلى ذلك. يجب معالجة جميع الأخطاء الخاصة بالمقايسة المحتملة من خلال تصميم الاختبار ، والتحقق من صحة الطريقة ، ومراقبة الجودة.

حاليًا ، يتم تطوير استراتيجيات تصحيح الخطأ الناشئة ، الحسابية والتجريبية على حد سواء ، من أجل التخفيف من معدلات الخطأ المرتفعة في التشخيص NGS (11). حتى الآن ، من بين أكثر طرق تصحيح الأخطاء الواعدة UMI (المعرفات الجزيئية الفريدة) ، التي تصحح أخطاء PCR (18) ، وأساليب تصحيح الإشارة إلى الضوضاء (11). تحاول هذه التطورات تقليل مستوى اللد ، وبالتالي زيادة دقة التسلسل اللازمة للفرص المستقبلية في تشخيص NGS.

من أجل تحسين التوحيد القياسي في NGS التشخيصي ، فإن تقدير عمق التغطية الصحيح هو نقطة انطلاق موصى بها عند تقييم العتبات المحيطة بمقايسة NGS معينة. ومع ذلك ، لا يزال هناك نقص في التوجيهات المنشورة بشأن الحد الأدنى من المتطلبات التقنية والإبلاغ عنها في NGS ، وهي مهمة بشكل خاص في الكشف عن الطفرات النسيليّة والطفرات النسيليّة في تشخيصات السرطان. ويرجع ذلك أساسًا إلى النطاق الواسع لأساليب إعداد المكتبات ، والعديد من المتغيرات التي تلعب دورًا في كل مقايسة NGS محددة ، والتي يصعب توحيدها ، جنبًا إلى جنب مع التباين بين المختبرات. لذلك ، فإن تحديد الحد الأدنى من المتطلبات الفنية وإعداد التقارير الخاصة بها في NGS أمر مرغوب فيه للغاية. استنادًا إلى خبرتنا في NGS التشخيصية في علم الأورام الدموية ، نقترح الإبلاغ عن المعلمات التقنية التالية على الأقل: LOD ، الخطأ الكلي لمقايسة NGS (أو على الأقل معدل خطأ التسلسل) ، كمية إدخال الحمض النووي ، المصدر ، وجودة الحمض النووي ، الحد الأدنى لعمق التغطية والنسبة المئوية للقواعد المستهدفة المتسلسلة عند هذا العمق الأدنى ، العدد الإجمالي لقراءات الهدف التي تغطي المنطقة المتغيرة وعدد القراءات التي تدعم المتغير. يجب التركيز بشكل خاص على توحيد معايير NGS لعينات البارافين المضمنة بالفورمالين الثابتة (19 ، 20).

مجتمعة ، تسلط دراستنا الضوء على أهمية عمق التسلسل الصحيح والحد الأدنى لعدد القراءات المطلوبة للكشف الموثوق به والقابل للتكرار عن المتغيرات ذات VAF المنخفض في NGS التشخيصي. قد يساعد حساب عمق التسلسل الصحيح لمعدل خطأ معين باستخدام الآلة الحاسبة النظرية سهلة الاستخدام (البرنامج) لدينا في تقليل النتائج الإيجابية والخاطئة الخاطئة في تشخيص NGS ، في المواقف المتعلقة بالطفرات الفرعية من بين أمور أخرى. يعد الاختبار الصارم والمتطلبات المعيارية الدنيا لـ NGS التشخيصية مرغوبة بشكل خاص لضمان النتائج الصحيحة في الإعدادات السريرية.


تنوع طفري فرعي نسيجي مرتفع بشكل غير متوقع في سرطان القولون والمستقيم البشري وأهميته

تحتوي سرطانات القولون والمستقيم البشرية (CRC) على طفرات نسيليّة وطفرات نسيليّة. يتم اختيار الطفرات النسيليّة بشكل إيجابي ، وتوجد في معظم الخلايا وتؤدي إلى تطور الورم الخبيث. تنتشر الطفرات تحت الاستنساخ بشكل عشوائي في جميع أنحاء الجينوم ، فهي توفر مخزونًا كبيرًا من الخلايا الطافرة التي يمكن أن تتوسع ، وتعيد ملء الورم وتؤدي إلى الظهور السريع للمقاومة ، فضلاً عن كونها مساهماً رئيسياً في عدم تجانس الورم. هنا ، نطبق منهجية التسلسل المزدوج (DS) لتحديد الطفرات الفرعية في ورم CRC بعمق غير مسبوق (10 4) ودقة (& lt10 −7). قمنا بقياس ترددات الطفرات في الجينات التي تشفر بلمرات الحمض النووي التكراري وفي الجينات التي تحور كثيرًا في CRC ، ووجدنا معدل طفرة عالي الفعالية بشكل غير متوقع ، 7.1 × 10 7. منحنى تراكم الطفرات تحت النسلية كدالة لتسلسل العمق ، باستخدام الحمض النووي المأخوذ من خمسة أورام مختلفة ، يتوافق مع نموذج محايد لتطور الورم. نقدم نهجًا نظريًا جديدًا لنمذجة تطور محايد مستقل عن افتراض المواقع اللانهائية (التي تنص على أن طفرة معينة تنشأ فقط في خلية ورم واحدة في أي وقت). Our analysis indicates that the infinite sites assumption is not applicable once the number of tumor cells exceeds the reciprocal of the mutation rate, a circumstance relevant to even the smallest clinically diagnosable tumor. Our methods allow accurate estimation of the total mutation burden in clinical cancers. Our results indicate that no DNA locus is wild type in every malignant cell within a tumor at the time of diagnosis (probability of all cells wild type = 10 −308 ).

Significance Statement Cancers evolve many mutations. Clonal mutations are selected early. Subsequent evolution occurs in a branching fashion, possibly without selection (“neutral evolution”). Rarer mutations occur later on smaller branches of the evolutionary tree. Using a DNA sequencing method, duplex sequencing, with unprecedented accuracy and sensitivity, we quantified very rare unique subclonal mutations in diagnostic specimens from five human colorectal cancers. Rarer subclones probe later evolutionary timepoints than previously possible. We confirm neutral evolution at later times and find many more subclonal mutations than expected. A novel theoretical method allowed us to extrapolate further forward in time to diagnosis. At diagnosis, every base in DNA is mutated in at least one cancer cell. In particular any therapy resistance mutation would be present.


شاهد الفيديو: أغرب الطفرات في الإنسان (قد 2022).


تعليقات:

  1. Dunley

    مرحبا جميعا! من وأين ، والأهم مع من سيحتفلون بالعام الجديد؟

  2. Navarre

    انت مخطئ. أقترح ذلك لمناقشة.

  3. Finnian

    أعتذر ، لكن في رأيي أنك مخطئ. أدخل سنناقش. اكتب لي في رئيس الوزراء ، سنتحدث.

  4. Tolucan

    أعتقد أنك كنت مخطئا. دعونا نحاول مناقشة هذا. اكتب لي في PM.



اكتب رسالة