هل يحتاج كل مريض سرطان إلى اختبار جينومي شامل – تحليل NGS؟

السرطان والطب الجينومي

لأن السرطان مرض ذو أساس وراثي، فقد تؤثر التغيرات التي تحدث في جيناتنا في نشوء السرطان وتطوره. وبفضل التقدم في التكنولوجيا والعلوم الوراثية في السنوات الأخيرة، أصبحت تحليلات تسلسل DNAالأورام لدى مرضى السرطان تُجرى بوتيرة أكبر. ويمثل ذلك مساعدة مهمة في تحديد نهج علاجية جديدة. لكن بعض الباحثين لديهم تساؤلات حول ما إذا كان كل مريض سرطان يستطيع الاستفادة من ذلك.

مشروع الجينوم البشري وتقنية تحليل تسلسل DNA

مشروع الجينوم البشريمنذ بدايته، شهدت التكنولوجيا تطورًا كبيرًا. وعُد هذا المشروع نجاحًا كبيرًا لعالم العلم مع الإعلان في ستة مقالات نشرتها مجلة Science في عام 2002 عن التسلسل «النهائي» لـ DNA البشري ونحو 3.2 مليارات قاعدة نوكليوتيدية. وأُنجز هذا العمل باستخدام طريقة محسنة لتسلسل DNA تُعرف بتسلسل سانغر.

تسلسل DNA طريقة تُستخدم لتحديد الترتيب الدقيق للنوكليوتيدات، أو «القواعد»، في شريط DNA. ويعد كثير من علماء الوراثة تسلسل سانغر المعيار الذهبي، لأنه يستطيع تحديد طفرات أو تبدلات أو متغيرات معينة في الجينات المستهدفة بدرجة عالية من الدقة. لكن هذه العملية تركز على قطعة واحدة فقط من DNA، وقد تكون مكلفة وتستغرق وقتًا طويلًا.

استطاعت طرق التسلسل المطورة مؤخرًا قراءة أجزاء أطول من الشفرة الوراثية بدقة. وقد ملأ ذلك الفجوات في الجينوم البشري التي جرى تجاهلها وسط الحماس المحيط بالنتائج الأولى لمشروع الجينوم البشري. لكن التقنية الأسرع تطبيقًا للأطباء والمرضى هي تسلسل الجيل التالي أو NGSالمقصودة هنا.

التوازي واسع النطاق: تحليل تسلسل الجيل التالي

تستطيع NGS تحديد تسلسل ملايين قطع DNA في الوقت نفسه، وبذلك يمكن فحص مئات أو حتى آلاف الجينات بالتزامن بحثًا عن طفرة أو واسم حيوي باستخدام الاختبارات. وبلغة علم الجينوم، تُعد NGS طريقة تسلسل «عالية الإنتاجية».

في علم الأورام، أتاح التنميط الجينومي باستخدام NGS نهجًا علاجية جديدة. فمثلًا، ساعدت NGS على تحديد نقاط ضعف الخلايا الورمية التي أدت إلى تطوير عوامل موجهة (أدوية سرطان ذكية)، مثل مثبطات كيناز التيروزين، وكذلك على تحديد الطفرات الموروثة، مثل BRCA1 وBRCA2في الجينات المرتبطة بالسرطان، وهو ما أدى إلى العلاج باستخدام مثبطات PARP لهذا الغرض.

يطلب كثير من أطباء الأورام الآن لوحات NGS بصورة روتينية بوصفها تقنية تشخيص وراثي ومساعدة في تخطيط العلاج، بهدف تحديد ما قد يحفز السرطان أو نقاط ضعف «قابلة للاستهداف العلاجي».

تحليل التسلسل الروتيني وآثاره على المرضى

تنخفض تكلفة تحليل التسلسل باستخدام NGS ومدة إجراء الاختبار باستمرار خلال العقد الأخير. وتطلب بعض مراكز السرطان هذه الاختبارات لجميع مرضى السرطان (مثل معهد Dana-Farber للسرطان في الولايات المتحدة). لكن يجب الإقرار أيضًا بأن تحليل التسلسل الذي يراه البعض ضرورة قد يكون خيارًا غير متاح أو غير ميسور التكلفة لآخرين.

في 2013، كان تنميط التعبير الجيني يكلف نحو 400 دولار. وبعد عقد واحد، انخفضت تكلفة تنميط التعبير الجيني لعينة واحدة تختبر 65 هدفًا إلى أقل من 25 دولارًا، وفقًا لشركة الوراثة Illumina. لكن الأمر لا يتعلق بتكلفة الاختبار وحدها؛ فتفسير نتائجه بالمعلوماتية الحيوية لا يقل أهمية عن تقنية الاختبار نفسها.

مفيد أم غير مفيد؟ الاستخدام المثير للجدل لـ NGS

لكن باحثين إسبان يزعمون في مقال حديث أن NGS، رغم فائدتها لكثير من مرضى السرطان، قد لا تكون مفيدة للجميع.

الدكتور Ramon Colomer وزملاؤه من Universidad Autónoma de Madrid ومستشفى Hospital Universitario La Princesa في مدريد بإسبانيا، وجدوا في eClinical Medicine، في دراسة منشورة عبر الإنترنت، أن أثر NGS في نتائج المرضى كان قليلًا.

كانت هذه دراسة رصدية شملت مرضى أُجري اختبار NGS لأورامهم بين عامي 2017 و2020، وعددهم 139 مريض سرطان.

احتمالات صغيرة ومكاسب كبيرة

وجد الباحثون، في 139 حالة منها 111 حالة، أنه بين المرضى الذين لديهم أهداف دوائية حددتها NGS والمرضى الذين ليس لديهم هدف دوائي محدد، لم يكن هناك من حيث البقاء دون تقدم المرض (PFS) فرق ذو دلالة.

إضافة إلى ذلك، لم يوجد فرق مهم في PFS بين المرضى الذين تلقوا دواء معينًا بناء على نتائج NGS والذين لم يتلقوه. كما لم توجد فروق مهمة في PFS بحسب ما إذا كانت الأورام مناسبة للاستهداف أم غير مناسبة، وفق مقياس الجمعية الأوروبية لطب الأورام (ESMO) لقابلية الاستهداف السريري للأهداف الجزيئية (ESCAT).

ومع ذلك، كان هناك فرق مهم عندما أُجريت NGS بناء على اعتقاد الطبيب بإمكان وجود فائدة سريرية.

لدى المرضى المنتمين إلى الفئات المقترحة بوصفها «مفيدة»، كان وسيط البقاء دون تقدم المرض 319 يومًاهو المدة المسجلة. وشملت هذه الفئات سرطاني الرئة غير صغير الخلايا والقولون المتقدمين، ومرضى الميلانوما الخبيثة ذوي الواسمات الجزيئية للعلاج الأولي.

لكن لدى مرضى السرطان الذين اعتُقد أن NGS «لن تفيدهم»، أي أصحاب السرطانات سريعة التقدم، أو العمر المتوقع القصير، أو حالة الأداء الضعيفة، أو السرطانات المتقدمة التي لا تتوافر لها علاجات معيارية، كان وسيط PFS هو 123 يومًا فقطهو المسجل.

حدد الباحثون أيضًا أن NGS ليست ضرورية للسرطانات المبكرة التي يتوافر لها علاج شافٍ، ولا للسرطانات التي يتوافر لها علاج معياري لا يتطلب التنميط الوراثي.

كتب Colomer، المؤلف الرئيسي للمقال: «تُظهر بياناتنا أن نتائج العالم الحقيقي المتحققة بعد اختبار NGS تسهم إسهامًا مهمًا في اتخاذ القرار السريري، في حالات مثل مرضى السرطان المتقدم الذين يحتاجون عادة إلى واسمات وراثية متعددة، أو مرضى السرطانات النادرة المتقدمة، أو المرضى الذين يُجرى لهم التحري للالتحاق بتجارب سريرية جزيئية. لكن يتضح أن NGS لا تقدم قيمة في حالات مثل المرضى ذوي درجة الأداء العام المنخفضة، أو السرطانات سريعة التقدم، أو العمر المتوقع القصير، أو عدم وجود خيارات علاج معيارية».

أما الدكتور Nilay Sethi، وهو باحث آخر من Dana-Farber لم يكن من مؤلفي الدراسة، فقال إن الباحثين اتخذوا نهجًا شديد الصرامة، لأن تحليل التسلسل قد يكشف أهدافًا قابلة للاستهداف لم تكن متوقعة مسبقًا، حتى عندما يكون احتمال استفادة مريض من NGS صغيرًا.

قال Sethi: «سيكون من الصعب عليّ أن أقول لمريض: لا نعتقد أن تحليل التسلسل سينفعك.». وقال: «في هذه النسبة الصغيرة، عندما قد تقود معلومات التسلسل إلى دواء ذي نشاط مهم، سأجري تسلسل ورم المريض.»

كما أشار إلى أن اللوحات الوراثية تتطور باستمرار، وأن تحديد تغيرات وأهداف لم تكن معروفة أو متوقعة سابقًا له قيمة سريرية حقيقية في تحسين الرعاية في المستقبل القريب.

قال Sethi: «أشعر بأن كل شيء يسير في اتجاه إيجابي من منظور تحليل التسلسل،» على حد قوله.

*

محطات مهمة في الوراثة الجزيئية والجينوميات البشرية – تاريخ موجز

الاختصارات: Cas9: البروتين المرتبط بـ CRISPR رقم 9 / CRISPR: التكرارات العنقودية المتناظرة القصيرة المتباعدة بانتظام / İGP: مشروع الجينوم البشري / NIH: المعهد الوطني للصحة في الولايات المتحدة

• 1973 – طور Herbert Boyer وStanley Cohen تقنية DNA المؤتلف.
• 1977 – اكتشف Walter Gilbert وFredick Sanger تقنيات لتسلسل DNA.
• 1983 – اخترع Kary Mullis تطبيق تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR).
  رسم James Gusella وNancy Wexler أول خريطة جزيئية لجين مرتبط بمرض على كروموسوم بشري.
• 1986 – اخترع Leroy Hood جهازًا آليًا لتسلسل DNA.
• 1990 – بدأ NIH ووزارة الطاقة مشروع الجينوم البشري (İGP).
• 1994 – تحققت أهداف İGP الخاصة برسم خريطة الوراثة البشرية. 
• 1995 – تحققت أهداف İGP الخاصة برسم خريطة الوراثة البشرية.
• 1996 – بدأ İGP اختبار استراتيجيات تسلسل الجينوم البشري على نطاق واسع.
• 1997 – أقر باحثو İGP، فيما سيُسمى «مبادئ برمودا»، النشر العام السريع لبيانات تسلسل الجينوم دون قيود على استخدامها.
• 2001 – نشر الاتحاد الدولي لـ İGP المسودة الأولى لتسلسل الجينوم البشري؛ ونشرت مجموعة J. Craig Venter في جمعية Celera للجينوميات نسخة أخرى من التسلسل.
• 2002 – أُطلق مشروع HapMap الدولي لجمع بيانات عن التباينات الوراثية البشرية التي يمكن استخدامها لتسريع تحديد الجينات المرتبطة بالأمراض الشائعة.
• 2003 – اكتمل İGP قبل الموعد المخطط بعامين، مع إنتاج تسلسل مرجعي للجينوم البشري.
• 2006 – أطلق NIH أطلس جينوم السرطان (TCGA) ليشمل 33 نوعًا من السرطان، بهدف التوصيف الجزيئي لأكثر من 20,000 عينة.
• 2008 – أُقر في الولايات المتحدة قانون عدم التمييز بالمعلومات الوراثية للحماية من الاستخدام التمييزي للمعلومات الوراثية في التأمين الصحي والتوظيف.
• 2009 – في سابقة سريرية، حدد باحثو ويسكونسن تسلسل جميع جينات صبي عمره 5 سنوات، واستخدموا البيانات لتحديد موضع مرض جديد بدقة، ما أدى إلى علاج أنقذ حياته.
• 2012 – عقد اتحاد الوراثة والصحة البشرية في أفريقيا (H3Afrika) اجتماعه الافتتاحي في أديس أبابا بإثيوبيا.
• أظهرت Emanuella Charpentier وJennifer Doudna أن CRISPR يستطيع تعديل DNA في المختبر (وقد أكسبهما ذلك جائزة نوبل للسلام في الكيمياء لعام 2020)؛ وبعد نحو 6 أشهر، أثبت Feng Zhang وGeorge Church بصورة مستقلة تعديل CRISPR في خلايا الثدييات.
• 2018 – نشر TCGA أطلس عموم السرطان، وهو مجموعة تحليلات عبر أنواع السرطان تستند إلى مجموعة البيانات الكاملة.
  بدأ NIH التسجيل في برنامج أبحاث «كلنا (All of Us)»، وهو مورد بحثي واسع النطاق يضم أكثر من 1 مليون مشارك سيسهمون ببيانات وراثية وصحية وبيئية.
• 2020 – عولج أول مريض مصاب بفقر الدم المنجلي بنهج خارج الجسم باستخدام CRISPR – Cas9.