Rozwój technologii sekwencjonowania nowej generacji (next-generation sequencing – NGS) zapoczątkował rewolucję w onkogenetyce i odmienił jej oblicze. Badanie NGS umożliwia przejście on analizy niewielkich fragmentów genu tradycyjnymi metodami do zastosowania technik umożliwiających uzyskanie pełnej sekwencji wielu genów, a nawet całego genomu.

Sekwencjonowanie nowej generacji jest narzędziem, które już dziś znajduje szerokie zastosowanie w onkologii. Potencjał badań NGS dotyczy zarówno profilaktyki nowotworowej (wykrywanie predyspozycji do zachorowania), jak i planowania leczenia (analiza tkanki nowotworowej, ocena zjawisk całogenomowych).

Sekwencjonowanie nowej generacji – na czym polega

Technologia sekwencjonowania nowej generacji opiera się na znanej z tradycyjnego sekwencjonowania metodzie Sangera.

Na matrycy w postaci jednoniciowego odcinka sekwencjonowania DNA, cząsteczka polimerazy dobudowuje drugą nić. Wbudowany w danej jednostce czasu nukleotyd generuje sygnał odczytywany przez sekwenator. Jeżeli użyty w danym momencie nukleotyd nie zostanie wbudowany, to nie dojdzie do emisji sygnału. Na podstawie serii odczytów generowanych w trakcie dodawania kolejnych zasad azotowych, interpretowana jest kolejność nukleotydów w nici DNA.

Najważniejszą cechą technologii NGS jest ogromna skala sekwencjonowania nowej generacji i równoległe odczytywanie sygnału dla setek tysięcy odrębnych zdarzeń.

Sekwencjonowanie nowej generacji NGS nie jest pojedynczym badaniem genetycznym, ale rozwiązaniem technicznym, które może zostać wykorzystane na wiele różnych sposobów w każdej dziedzinie genetyki.

WARTO SPRAWDZIĆ: ONKOLOGIA PRECYZYJNA

Badanie NGS – rodzaje i metody

W praktyce wykorzystuje się kilka odmian NGS, a najbardziej zaawansowane techniki to:

  • Metoda analizy krótkich odczytów – umożliwia badanie tzw. paneli genów, badanie eksomu, sekwencjonowanie całego genomu oraz sekwencjonowanie cząstek RNA
  • Metoda analizy długich odczytów – jako metoda komplementarna do analizy krótki odczytów

badanie NGS

Sekwencjonowanie nowej generacji w onkologii

Choć brakuje jeszcze jednoznacznych wytycznych opracowanych przez międzynarodowe towarzystwa naukowe, to sekwencjonowanie nowej generacji znalazło praktyczne zastosowanie w kilku obszarach związanych z onkologią.

Największa wartość i najczęstsze zastosowanie badań NGS w obszarze onkologii dotyczy:

  • diagnostyki wrodzonych predyspozycji do zachorowania na nowotwór (profilaktyka)
  • detekcji mutacji somatycznych w tkance zmienionej nowotworowo (planowanie leczenia)
  • oceny tzw. zjawisk całogenomowych

POCZYTAJ: PROFILOWANIE GENETYCZNE NOWOTWORÓW

Badanie predyspozycji do zachorowania na chorobę nowotworową

Wraz z upowszechnieniem wiedzy na temat rodzinnego występowania raka piersi i raka jajnika u nosicielek mutacji genów BRCA1/BRCA2 wprowadzono program przesiewowy oceny kilku kluczowych mutacji u chorych z obciążonym wywiadem rodzinnym. Niestety, jak podkreślają eksperci, poza najczęstszymi mutacjami istnieje w tych genach szereg nietypowych wariantów rodzinnych oraz tzw. sporadycznych. Wiedza na ich temat odgrywa ważną rolę w kontekście profilaktyki, ale również dla decyzji terapeutycznych (możliwość zastosowania terapii celowanej).

Sekwencjonowanie nowej generacji zostało uznane w niektórych krajach za złoty standard diagnostyki mutacji BRCA1/BRCA2. Warto nadmienić, że badanie NGS umożliwia również poszerzenie tego panelu o dodatkowe geny predyspozycji, wchodzące w interakcje z BRCA. W Polsce takie postępowanie uznawane jest obecnie za ponadstandardowe.

Warto dodać, że badania NGS znajdują zastosowanie także w przypadku badania predyspozycji do zachorowania na raka jelita grubego oraz nowotwór żołądka.

WARTO ZAJRZEĆ: NOWOTWÓR – CHOROBA GENETYCZNA

Sekwencjonowanie nowej generacji – badanie tkanki nowotworowej

Współcześnie wiemy już, że każdy nowotwór jest na swój sposób niepowtarzalny i posiada unikalne „linie papilarne”. Oznacza to, że formę leczenia zaczynamy dostosowywać do specjalnych cech choroby. Kluczowe znaczenie w tym kontekście ma zbadanie jak największej liczby różnorodnych biomarkerów przynoszących informacje o działaniu i skuteczności różnych potencjalnych terapii. Zastosowanie sekwencjonowania nowej generacji (NGS) umożliwia odczytanie jednocześnie setek milionów cząsteczek DNA i dostarcza ogromnej liczby informacji.

Jesteśmy świadkami powolnego odejścia od leczenia onkologicznego bazującego na schematach i wkroczenia w podejście agnostyczne, czyli takie, w których część zmian genetycznych odgrywa znaczenie predykcyjne i prognostyczne.

W podejściu agnostycznym decyzja o doborze terapii celowanej zapada na podstawie obecności konkretnych markerów molekularnych lub mutacji warunkujących odpowiedź na dany lek.

Pierwszym guzem litym, w którego diagnostyce znalazło zastosowanie technologii sekwencjonowania nowej generacji był niedrobnokomórkowy rak płuca.

Konieczność wyboru spośród licznych dostępnych form terapii celowanej wymusiła badania szerokiego panelu genów, obejmującego co najmniej mutacje EGFR, fuzje ALK i ROS1, przy czym rekomendowane jest również badanie genów BRAF, KRAS, AKT1, HER2, MEK1, MET, NRAS, PIK3CA, RET oraz NTRK1-3, o ile w danym kraju dostępne są odpowiednie opcje terapeutyczne.

Warto wspomnieć o zastosowaniu i potencjale badań NGS również w kontekście raka piersi, gdzie liczba potencjalnych celów terapeutycznych rośnie w bardzo szybkim tempie.

W przypadku raka jajnika badanie NGS stanowi najskuteczniejszą metodę wykrywania mutacji w genach BRCA1 i BRCA 2 z uwagi na wysoką heterogenność zmian somatycznych.

Sekwencjonowanie nowej generacji może okazać się pomoce w przypadku nowotworów rzadkich. Szerokie badanie genetyczne NGS może wskazać w tym wypadku potencjalne cele terapeutyczne dla wdrożenia leczenia niestandardowego.

W przypadku guzów o nieznanym ognisku pierwotnym wyniki badania histopatologicznego pozostają często nierozstrzygające. Wyniki profilowania molekularnego metodą NGS mogą pomóc w wyjaśnieniu pochodzenia nowotworu oraz wskazać właściwe postępowanie terapeutyczne.

PRZEJDŹ DO: KONCEPCJA TUMOR-AGNOSTYCZNA W LECZENIU RAKA

Badanie NGS w ocenie zjawisk całogenomowych

Sekwencjonowanie nowej generacji wykorzystywane jest we współczesnej onkologii do oceny tzw. zjawisk całogenomowych, czyli charakterystycznych zmian, wskazujących na nieprawidłowości w obrębie konkretnych mechanizmów komórkowych, nawet przy nieobecności mutacji genowych.

Ocena zjawisk całogenomowych jest obiektem badań klinicznych, ale pojawiły się już pierwsze rejestracje leków, w których wspomniane zjawiska są ujęte jako kryterium kwalifikacji pacjenta.

Najczęstsze (poznane) zjawiska całogenomowe w przypadku chorób nowotworowych to:

  • Obciążenie mutacyjne guza (TMB)
  • Niestabilność mikrosatelitrna (MSI)
  • Niedobór rekombinacji homologicznej (HRD)

Badanie NGS – ile kosztuje sekwencjonowanie nowej generacji

Koszt badań NGS jest relatywnie wysoki. W Polsce (na rok 2021) maksymalny refundowany koszt badania genetycznego w chorobach nowotworowych wynosi 2433,6 zł. Kwota ta nie jest wystarczająca do pokrycia diagnostyki wysokospecjalistycznej. Cenę badania NGS wykonanego komercyjnie pokrywają więc z własnej kieszeni pacjenci, którzy zdecydują się na jego realizację.

Wraz z rozwojem technologii NGS oraz rosnącą popularnością badań genetycznych wykorzystujących technologię sekwencjonowania następnej generacji, można spodziewać się obniżenia kosztów tej procedury w niedalekiej przyszłości.

ZOBACZ WIĘCEJ: ANALIZA CAŁEGO GENOMU

Korzystałem z:
Redakcja naukowa: dr n. med. Paula Dobosz; Nowoczesna diagnostyka w onkologii. Innowacje, rekomendacje i ścieżki postępowania w onkologii personalizowanej; PZWL 2021.