آیا همه بیماران سرطان به آزمایش جامع ژنومی – تحلیل NGS نیاز دارند؟

سرطان و پزشکی ژنومی

از آنجا که سرطان بیماری‌ای با پایه ژنتیکی است، تغییرهای ژن‌های ما ممکن است بر ایجاد و پیشرفت سرطان اثر بگذارند. در سال‌های اخیر، با پیشرفت فناوری و دانش ژنتیک، توالی‌یابی DNA تومور بیماران سرطان بیشتر انجام می‌شود. این کار کمک مهمی به تعیین رویکردهای درمانی تازه است. اما برخی پژوهشگران درباره اینکه آیا همه بیماران سرطان از آن سود می‌برند، تردید دارند.

پروژه ژنوم انسان و فناوری توالی‌یابی DNA

پروژه ژنوم انسان از زمان آغاز خود، با تحول بزرگ فناوری همراه بوده است. اعلام توالی «نهایی» DNA انسان و حدود 3,2 میلیارد باز نوکلئوتیدی در شش مقاله منتشرشده در Science در سال 2002، دستاورد بزرگی برای علم دانسته شد. این کار با روش پیشرفته توالی‌یابی DNA موسوم به توالی‌یابی Sanger انجام شد.

توالی‌یابی DNA، روشی برای تعیین ترتیب دقیق نوکلئوتیدها یا «بازها» در یک رشته DNA است. بسیاری از متخصصان ژنتیک، توالی‌یابی Sanger را استاندارد طلایی می‌دانند، زیرا می‌تواند جهش‌ها، جابه‌جایی‌ها یا واریانت‌های مشخص را در ژن‌های هدف با دقت بالا شناسایی کند. اما این فرایند فقط بر یک قطعه DNA متمرکز است و ممکن است پرهزینه و زمان‌بر باشد.

روش‌های تازه‌تر توالی‌یابی توانسته‌اند بخش‌های بلندتری از کد ژنتیکی را دقیق بخوانند. این کار، شکاف‌های ژنوم انسان را پر کرده است که در شور پیرامون نتایج نخست پروژه ژنوم انسان نادیده مانده بودند. اما روشی که برای پزشکان و بیماران سریع‌ترین کاربرد را دارد، توالی‌یابی نسل جدید یا NGS است.

موازی‌سازی در مقیاس بزرگ: توالی‌یابی نسل بعدی

NGS می‌تواند میلیون‌ها قطعه DNA را هم‌زمان توالی‌یابی کند و به این ترتیب، صدها یا حتی هزاران ژن، هم‌زمان برای جهش یا نشانگر زیستی آزمایش شوند. به زبان ژنومیک، NGS روشی برای توالی‌یابی با «توان عملیاتی بالا» است.

در انکولوژی، تعیین پروفایل ژنومی با NGS رویکردهای تازه‌ای به درمان داده است. برای نمونه، NGS به شناسایی ضعف‌های سلول تومور کمک کرده که به توسعه عوامل هدفمند مانند مهارکننده‌های تیروزین‌کیناز (داروهای هوشمند سرطان) انجامیده‌اند؛ همچنین به شناسایی جهش‌های ارثی در ژن‌هایی مانند BRCA1 و BRCA2 که با سرطان مرتبط‌اند کمک کرده و به درمان با مهارکننده‌های PARP انجامیده است.

اکنون بسیاری از انکولوژیست‌ها به‌طور معمول پنل‌های NGS را به‌عنوان روش تشخیص ژنتیکی و کمک به برنامه‌ریزی درمان درخواست می‌کنند تا ضعف‌هایی را بیابند که ممکن است محرک سرطان یا «قابل اقدام درمانی» باشند.

توالی‌یابی معمول و اثر آن بر بیماران

هزینه و زمان اجرای آزمایش NGS در دهه گذشته پیوسته کاهش یافته‌اند. برخی مراکز سرطان این آزمایش‌ها را برای همه بیماران درخواست می‌کنند، مانند مؤسسه سرطان Dana-Farber آمریکا. اما باید پذیرفت توالی‌یابی‌ای که برای برخی ضروری است، ممکن است برای دیگران دسترس‌ناپذیر یا غیرقابل پرداخت باشد.

در سال 2013، تعیین پروفایل بیان ژن حدود 400 دلار هزینه داشت. به گفته شرکت ژنتیک Illumina، یک دهه بعد، هزینه آن برای یک نمونه با آزمایش 65 هدف، به کمتر از 25 دلار رسید. اما مسئله فقط هزینه آزمایش نیست؛ تفسیر زیست‌اطلاعاتی نتایج، دست‌کم به اندازه خود روش آزمایش مهم است.

سودمند است یا نه؟ کاربرد مورد بحث NGS

اما پژوهشگران اسپانیایی در مقاله‌ای تازه مطرح می‌کنند که گرچه NGS برای بسیاری از بیماران سرطان سودمند است، ممکن است برای همه سودمند نباشد.

دکتر Ramon Colomer و همکاران از Universidad Autónoma de Madrid و Hospital Universitario La Princesa در مادرید اسپانیا، در eClinical Medicine پژوهشی آنلاین منتشر کردند و دریافتند اثر NGS بر نتایج بیماران کم بوده است.

این مطالعه مشاهده‌ای روی 139 بیمار سرطان انجام شد که تومورهایشان بین سال‌های 2017 و 2020 با NGS آزمایش شده بود.

احتمال‌های کوچک، دستاوردهای بزرگ

پژوهشگران در 111 مورد از 139 مورد، میان بیماران دارای هدف دارویی شناسایی‌شده با NGS و بیماران بدون هدف دارویی شناسایی‌شده، تفاوت معنی‌داری در مدت بقای بدون پیشرفت (PFS) نیافتند.

همچنین، بین بیمارانی که بر اساس یافته‌های NGS داروی مشخصی دریافت کردند و کسانی که دریافت نکردند، تفاوت معنی‌داری در PFS نبود. بر پایه مناسب یا نامناسب بودن تومورها برای هدف‌گیری طبق مقیاس اقدام‌پذیری بالینی انجمن انکولوژی پزشکی اروپا (ESMO)، موسوم به ESCAT، نیز تفاوت معنی‌داری در PFS دیده نشد.

با این حال، وقتی NGS با این قضاوت پزشک انجام شده بود که ممکن است فایده بالینی داشته باشد، تفاوت معنی‌داری وجود داشت.

بیمارانی که در دسته‌های پیشنهادی «سودمند» قرار داشتند، میانه بقای بدون پیشرفت 319 روز داشتند. این دسته‌ها، بیماران سرطان پیشرفته ریه غیرسلول‌کوچک و کولون، و ملانوم بدخیم دارای نشانگرهای مولکولی برای درمان اولیه را شامل می‌شدند.

اما در بیمارانی که تصور می‌شد NGS «سودمند نباشد»، یعنی مبتلایان به سرطان سریع‌پیش‌رونده، امید به زندگی کوتاه، وضعیت عملکردی ضعیف یا سرطان پیشرفته بدون درمان استاندارد، میانه PFS تنها 123 روز بود.

پژوهشگران همچنین مشخص کردند که NGS برای سرطان‌های مراحل اولیه با درمان قطعی، و سرطان‌هایی که درمان استانداردشان به تعیین پروفایل ژنتیکی نیاز ندارد، ضروری نیست.

نویسنده اصلی مقاله، Colomer، نوشت: «داده‌های ما نشان می‌دهند نتایج دنیای واقعی پس از آزمایش NGS، در مواردی مانند بیماران سرطان پیشرفته که معمولاً به چند نشانگر ژنتیکی نیاز دارند، بیماران سرطان پیشرفته نادر یا افراد تحت غربالگری برای کارآزمایی‌های مولکولی، کمک مهمی به تصمیم‌گیری بالینی می‌کنند. اما به نظر می‌رسد NGS در مواردی مانند امتیاز عملکرد عمومی پایین، سرطان سریع‌پیش‌رونده، امید به زندگی کوتاه یا نبود گزینه درمان استاندارد، ارزشی ایجاد نمی‌کند.»

اما پژوهشگر دیگری از Dana-Farber که نویسنده این مطالعه نبود، دکتر Nilay Sethi، گفت پژوهشگران رویکرد بسیار سخت‌گیرانه‌ای داشته‌اند، زیرا حتی اگر احتمال سود بردن بیمار از NGS کم باشد، توالی‌یابی ممکن است اهداف اقدام‌پذیرِ پیش‌بینی‌نشده‌ای آشکار کند.

Sethi گفت: «برایم دشوار است به بیمار بگویم “فکر نمی‌کنیم توالی‌یابی برای شما کارآمد باشد.”» او گفت: «در همین درصد کوچک از موارد که اطلاعات توالی ممکن است به دارویی با فعالیت قابل توجه برسد، تومور بیمار را توالی‌یابی می‌کنم.»

او همچنین گفت پنل‌های ژنتیکی پیوسته در حال پیشرفت‌اند و شناسایی تغییرها و اهداف ناشناخته یا پیش‌بینی‌نشده، برای بهبود مراقبت در آینده نزدیک، ارزش بالینی واقعی دارد.

Sethi گفت: «احساس می‌کنم از دیدگاه توالی‌یابی، همه‌چیز در مسیری مثبت پیش می‌رود،».

*

نقاط مهم ژنتیک مولکولی و ژنومیک انسان – تاریخچه‌ای کوتاه

اختصارها: Cas9: پروتئین 9 مرتبط با CRISPR / CRISPR: خوشه‌های تکرارهای پالیندرومی با فاصله‌های منظم / İGP: پروژه ژنوم انسان / NIH: مؤسسه ملی سلامت آمریکا

• 1973 – Herbert Boyer و Stanley Cohen فناوری DNA نوترکیب را توسعه دادند.
• 1977 – Walter Gilbert و Fredick Sanger روش‌هایی برای توالی‌یابی DNA کشف کردند.
• 1983 – Kary Mullis کاربرد واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) را ابداع کرد.
  نخستین ژن مرتبط با بیماری، توسط James Gusella و Nancy Wexler، به‌صورت مولکولی روی کروموزوم انسان نقشه‌برداری می‌شود.
• 1986 – Leroy Hood دستگاه خودکار توالی‌یابی DNA را ابداع کرد.
• 1990 – NIH و وزارت انرژی، پروژه ژنوم انسان (İGP) را آغاز می‌کنند.
• 1994 – اهداف İGP در نقشه‌برداری ژنتیک انسان محقق شدند. 
• 1995 – اهداف İGP در نقشه‌برداری ژنتیک انسان محقق شدند.
• 1996 – İGP آزمایش راهبردهای توالی‌یابی گسترده ژنوم انسان را آغاز می‌کند.
• 1997 – در آنچه بعدها «اصول برمودا» نامیده می‌شود، پژوهشگران İGP انتشار سریع و عمومی داده‌های توالی ژنوم را بدون محدودیت استفاده تأیید کردند.
• 2001 – کنسرسیوم بین‌المللی İGP نخستین پیش‌نویس توالی ژنوم انسان را منتشر می‌کند؛ گروه J. Craig Venter در انجمن ژنومیک Celera، نسخه دیگری از توالی را منتشر می‌کند.
• 2002 – پروژه بین‌المللی HapMap برای گردآوری داده‌های تنوع ژنتیکی انسان آغاز می‌شود که می‌توانند شناسایی ژن‌های مرتبط با بیماری‌های شایع را تسریع کنند.
• 2003 – İGP با تولید توالی مرجع ژنوم انسان، دو سال زودتر از برنامه تکمیل می‌شود.
• 2006 – NIH اطلس ژنوم سرطان (TCGA) را برای توصیف مولکولی بیش از 20000 نمونه از 33 نوع سرطان آغاز می‌کند.
• 2008 – قانون منع تبعیض اطلاعات ژنتیکی آمریکا برای حفاظت در برابر استفاده تبعیض‌آمیز از اطلاعات ژنتیکی در بیمه سلامت و اشتغال تصویب می‌شود.
• 2009 – در اقدامی بی‌سابقه در بالین، پژوهشگران Wisconsin همه ژن‌های پسری 5 ساله را توالی‌یابی می‌کنند و داده‌ها را برای تعیین محل دقیق بیماری تازه‌ای به کار می‌برند که به درمان نجات‌بخش می‌انجامد.
• 2012 – کنسرسیوم وراثت و سلامت انسان در آفریقا (H3Afrika)، نشست آغازین خود را در Addis Ababa اتیوپی برگزار می‌کند.
• Emanuella Charpentier و Jennifer Doudna نشان می‌دهند که CRISPR می‌تواند DNA را در شرایط in vitro ویرایش کند (این کار جایزه نوبل صلح رشته شیمی 2020 را برایشان به همراه می‌آورد)؛ حدود 6 ماه بعد، Feng Zhang و George Church ویرایش CRISPR در سلول‌های پستانداران را مستقل از هم نشان می‌دهند.
• 2018 – TCGA اطلس پان‌سرطان را منتشر می‌کند که مجموعه‌ای از تحلیل‌های میان‌سرطانی بر پایه کل مجموعه داده است.
  NIH ثبت‌نام برنامه پژوهشی «همه ما (All of Us)» را آغاز می‌کند؛ منبع پژوهشی گسترده‌ای با بیش از 1 میلیون شرکت‌کننده که داده‌های ژنتیکی، سلامت و محیطی ارائه می‌کنند.
• 2020 – نخستین بیمار مبتلا به کم‌خونی داسی‌شکل، با رویکرد ex vivo و استفاده از CRISPR – Cas9 درمان می‌شود.