Các nghiên cứu bệnh lý phân tử theo dòng lịch sử

Die Pathologie
Maria Walker1, E Mayr1, Mai-Lan Koppermann1, Ana Terron1, Yoko Wagner1, Charlotte Kling1, Nicole Pfarr1
1Institut für Pathologie, Technische Universität München, Trogerstr. 18, 81675, München, Deutschland

Tóm tắt

Tóm tắt Thông tin nền Các nghiên cứu bệnh lý phân tử trên các mẫu khối u bao gồm một loạt các phân tích chẩn đoán. Đặc biệt trong những năm gần đây, nhiều dấu hiệu sinh học mới đã trở nên nổi bật, việc phân tích những dấu hiệu này có ý nghĩa rất lớn trong việc quyết định liệu pháp điều trị. Câu hỏi nghiên cứu Trong lĩnh vực bệnh lý phân tử, yêu cầu dựa trên NGS (Giải trình tự thế hệ kế tiếp) đã tăng mạnh trong những năm qua. Để đáp ứng nhu cầu này, các phương pháp bệnh lý phân tử đang liên tục được điều chỉnh và phát triển. Bài viết này sẽ làm sáng tỏ cách mà xu hướng này phát triển và các phân tích nào đang ngày càng trở nên quan trọng. Vật liệu và phương pháp Bài báo cung cấp cái nhìn tổng quan về các kỹ thuật phân tích dựa trên axit nucleic trong lĩnh vực giải trình tự song song quy mô lớn. Nó cũng giới thiệu về thuật ngữ của các phương pháp chẩn đoán dựa trên DNA và RNA cũng như các phương pháp phân tích liên quan. Sự tập trung chủ yếu ở đây là vào việc sử dụng chúng trong chẩn đoán bệnh lý phân tử trong quy trình hàng ngày. Kết quả Phạm vi của giải trình tự toàn bộ hệ gen ngày càng gia tăng trong những năm gần đây, điều này đặc biệt được thúc đẩy bởi sự phát triển trong lĩnh vực y học cá nhân hóa cũng như việc cấp phép ngày càng tăng cho các liệu pháp điều trị hướng đến mục tiêu. Do đó, điều này yêu cầu việc phân tích các dấu hiệu sinh học mới. Chẩn đoán trong khuôn khổ hội đồng khối u phân tử liên ngành (MTB) hiện tại yêu cầu việc sử dụng các panel gen lớn (> 1 Megabase). Hơn nữa, thông qua mô hình yêu cầu giải trình tự gen § 64e, lần đầu tiên một luật đã được ban hành, quy định việc thực hiện giải trình tự toàn bộ exon hoặc toàn bộ hệ gen cho bệnh nhân ung thư đã điều trị. Liên quan đến các phát triển này, có khả năng rằng các phân tích tương lai sẽ yêu cầu tích hợp thêm các lĩnh vực Omics khác như phân tích toàn bộ bản sao RNA, epigenome và proteome. Kết luận Những thách thức của y học cá nhân hóa cũng như sự cần thiết phải phát hiện nhiều dấu hiệu sinh học mới yêu cầu việc áp dụng và triển khai các kỹ thuật mới trong bệnh lý phân tử, mà có độ phức tạp ngày càng cao.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Ascierto PA, Bifulco C, Palmieri G et al (2019) Preanalytic Variables and Tissue Stewardship for Reliable Next-Generation Sequencing (NGS) Clinical Analysis. J Mol Diagn 21:756–767. https://doi.org/10.1016/j.jmoldx.2019.05.004

Bartha G (2019) Comprehensive Outline of Whole Exome Sequencing Data Analysis Tools Available in Clinical Oncology. Cancers 11:1725. https://doi.org/10.3390/cancers11111725

Bundesministerium der Justiz Sozialgesetzbuch (SGB) Fünftes Buch (V) – Gesetzliche Krankenversicherung – (Artikel 1 des Gesetzes v. 20. Dezember 1988, BGBl. I S. 2477) § 64e Modellvorhaben zur umfassenden Diagnostik und Therapiefindung mittels Genomsequenzierung bei seltenen und bei onkologischen Erkrankungen, Verordnungsermächtigung. Gesetze im Internet

Cadamuro J, Simundic A‑M (2023) The preanalytical phase—from an instrument-centred to a patient-centred laboratory medicine. Clin Chem Lab Med 61:732–740. https://doi.org/10.1515/cclm-2022-1036

Cheng Y, Dong L, Bu D et al (2024) Optical Genome Mapping Reveals the Landscape of Structural Variations and Their Clinical Significance in HBOC-Related Breast Cancer. Front Biosci 29:2. https://doi.org/10.31083/j.fbl2901002

Correa Rojo A, Heylen D, Aerts J et al (2021) Towards Building a Quantitative Proteomics Toolbox in Precision Medicine: A Mini-Review. Front Physiol 12:723510. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.723510

Da Silveira Corrêa B, De-Paris F, Viola GD et al (2024) Challenges to the effectiveness of next-generation sequencing in formalin-fixed paraffin-embedded tumor samples for non-small cell lung cancer. Ann Diagn Pathol 69:152249. https://doi.org/10.1016/j.anndiagpath.2023.152249

Dagher G, Becker K‑F, Bonin S et al (2019) Pre-analytical processes in medical diagnostics: New regulatory requirements and standards. N Biotechnol 52:121–125. https://doi.org/10.1016/j.nbt.2019.05.002

De Luca A, Esposito Abate R, Rachiglio AM et al (2020) FGFR Fusions in Cancer: From Diagnostic Approaches to Therapeutic Intervention. Int J Mol Sci 21:6856. https://doi.org/10.3390/ijms21186856

Frejno M, Zenezini Chiozzi R, Wilhelm M et al (2017) Pharmacoproteomic characterisation of human colon and rectal cancer. Mol Syst Biol 13:951. https://doi.org/10.15252/msb.20177701

GKV Spitzenverband Modellvorhaben Genomsequenzierung nach § 64e SGB V. GKV Spitzenverband

Goltsev Y, Samusik N, Kennedy-Darling J et al (2018) Deep Profiling of Mouse Splenic Architecture with CODEX Multiplexed Imaging. Cell 174:968–981.e15. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.07.010

Han G, Spitzer MH, Bendall SC et al (2018) Metal-isotope-tagged monoclonal antibodies for high-dimensional mass cytometry. Nat Protoc 13:2121–2148. https://doi.org/10.1038/s41596-018-0016-7

Hellmann MD, Ciuleanu T‑E, Pluzanski A et al (2018) Nivolumab plus Ipilimumab in Lung Cancer with a High Tumor Mutational Burden. N Engl J Med 378:2093–2104. https://doi.org/10.1056/NEJMoa1801946

Horak P, Klink B, Heining C et al (2017) Precision oncology based on omics data: the NCT Heidelberg experience. Int J Cancer 141:877–886. https://doi.org/10.1002/ijc.30828

Hussain M, Mateo J, Fizazi K et al (2019) PROfound: Phase III study of olaparib versus enzalutamide or abiraterone for metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC) with homologous recombination repair (HRR) gene alterations. Ann Oncol 30:v881–v882. https://doi.org/10.1093/annonc/mdz394.039

Jiang D, Xu L, Ni J et al (2019) Functional polymorphisms in LncRNA HOTAIR contribute to susceptibility of pancreatic cancer. Cancer Cell Int 19:47. https://doi.org/10.1186/s12935-019-0761-x

Kahles A, Goldschmid H, Volckmar A‑L et al (2023) Regulation (EU) 2017/746 (IVDR): practical implementation of annex I in pathology. Pathologie 44:381–391. https://doi.org/10.1007/s00292-023-01231-3

Kim S, Cho C‑S, Han K, Lee J (2016) Structural Variation of Alu Element and Human Disease. Genomics Inform 14:70–77. https://doi.org/10.5808/GI.2016.14.3.70

Kirchner M, Glade J, Lehmann U et al (2020) NTRK testing: First results of the QuiP-EQA scheme and a comprehensive map of NTRK fusion variants and their diagnostic coverage by targeted RNA-based NGS assays. Genes Chromosomes Cancer 59:445–453. https://doi.org/10.1002/gcc.22853

Lier A, Penzel R, Heining C et al (2018) Validating Comprehensive Next-Generation Sequencing Results for Precision Oncology: The NCT/DKTK Molecularly Aided Stratification for Tumor Eradication Research Experience. JCO Precis Oncol 2:1–13. https://doi.org/10.1200/PO.18.00171

Matthijs G, Souche E, Alders M et al (2016) Guidelines for diagnostic next-generation sequencing. Eur J Hum Genet 24:2–5. https://doi.org/10.1038/ejhg.2015.226

Menzel M, Ossowski S, Kral S et al (2023) Multicentric pilot study to standardize clinical whole exome sequencing (WES) for cancer patients. NPJ Precis Oncol 7:106. https://doi.org/10.1038/s41698-023-00457-x

Michailidou K, Lindström S, Dennis J et al (2017) Association analysis identifies 65 new breast cancer risk loci. Nature 551:92–94. https://doi.org/10.1038/nature24284

Mosele F, Remon J, Mateo J et al (2020) Recommendations for the use of next-generation sequencing (NGS) for patients with metastatic cancers: a report from the ESMO Precision Medicine Working Group. Ann Oncol 31:1491–1505. https://doi.org/10.1016/j.annonc.2020.07.014

Nakagawa H, Fujita M (2018) Whole genome sequencing analysis for cancer genomics and precision medicine. Cancer Sci 109:513–522. https://doi.org/10.1111/cas.13505

Payer LM, Steranka JP, Kryatova MS et al (2021) Alu insertion variants alter gene transcript levels. Genome Res 31:2236–2248. https://doi.org/10.1101/gr.261305.120

Pfarr N, Kirchner M, Lehmann U et al (2020) Testing NTRK testing: Wet-lab and in silico comparison of RNA-based targeted sequencing assays. Genes Chromosomes Cancer 59:178–188. https://doi.org/10.1002/gcc.22819

Riegman PHJ, Becker KF, Zatloukal K et al (2019) How standardization of the pre-analytical phase of both research and diagnostic biomaterials can increase reproducibility of biomedical research and diagnostics. N Biotechnol 53:35–40. https://doi.org/10.1016/j.nbt.2019.06.007

Robinson DR, Wu Y‑M, Lonigro RJ et al (2017) Integrative clinical genomics of metastatic cancer. Nature 548:297–303. https://doi.org/10.1038/nature23306

Rodon J, Soria J‑C, Berger R et al (2019) Genomic and transcriptomic profiling expands precision cancer medicine: the WINTHER trial. Nat Med 25:751–758. https://doi.org/10.1038/s41591-019-0424-4

Rusch M, Nakitandwe J, Shurtleff S et al (2018) Clinical cancer genomic profiling by three-platform sequencing of whole genome, whole exome and transcriptome. Nat Commun 9:3962. https://doi.org/10.1038/s41467-018-06485-7

Schwamborn K, Kriegsmann M, Weichert W (2017) MALDI imaging mass spectrometry—From bench to bedside. Biochim Biophys Acta Proteins Proteom 1865:776–783. https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2016.10.014

Solomon JP, Linkov I, Rosado A et al (2020) NTRK fusion detection across multiple assays and 33,997 cases: diagnostic implications and pitfalls. Mod Pathol 33:38–46. https://doi.org/10.1038/s41379-019-0324-7

Starzer AM, Heller G, Tomasich E et al (2022) DNA methylation profiles differ in responders versus non-responders to anti-PD‑1 immune checkpoint inhibitors in patients with advanced and metastatic head and neck squamous cell carcinoma. J Immunother Cancer 10:e3420. https://doi.org/10.1136/jitc-2021-003420

Stenzinger A, Endris V, Budczies J et al (2020) Harmonization and Standardization of Panel-Based Tumor Mutational Burden Measurement: Real-World Results and Recommendations of the Quality in Pathology Study. J Thorac Oncol 15:1177–1189. https://doi.org/10.1016/j.jtho.2020.01.023

Sztupinszki Z, Diossy M, Krzystanek M et al (2018) Migrating the SNP array-based homologous recombination deficiency measures to next generation sequencing data of breast cancer. NPJ Breast Cancer 4:16. https://doi.org/10.1038/s41523-018-0066-6

Vellichirammal NN, Albahrani A, Banwait JK et al (2020) Pan-Cancer Analysis Reveals the Diverse Landscape of Novel Sense and Antisense Fusion Transcripts. Mol Ther Nucleic Acids 19:1379–1398. https://doi.org/10.1016/j.omtn.2020.01.023

Wahjudi LW, Bernhardt S, Abnaof K et al (2021) Integrating proteomics into precision oncology. Int J Cancer 148:1438–1451. https://doi.org/10.1002/ijc.33301

Walter W, Pfarr N, Meggendorfer M et al (2022) Next-generation diagnostics for precision oncology: Preanalytical considerations, technical challenges, and available technologies. Semin Cancer Biol 84:3–15. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2020.10.015

Xiao J, Li W, Huang Y et al (2021) A next-generation sequencing-based strategy combining microsatellite instability and tumor mutation burden for comprehensive molecular diagnosis of advanced colorectal cancer. BMC Cancer 21:282. https://doi.org/10.1186/s12885-021-07942-1

Yap TA, Ashok A, Stoll J et al (2022) Prevalence of Germline Findings Among Tumors From Cancer Types Lacking Hereditary Testing Guidelines. JAMA Netw Open 5:e2213070. https://doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2022.13070

Zhang W, Edwards A, Fan W et al (2011) Alu distribution and mutation types of cancer genes. BMC Genomics 12:157. https://doi.org/10.1186/1471-2164-12-157

Thông tin
Thông tin xuất bản

Die Pathologie

Thông tin tác giả