چرا و چگونه در سرطان آزمایش و نقشه‌برداری ژنتیکی انجام می‌دهیم؟ توالی‌یابی چیست؟

سرطان به‌عنوان بیماری ژنتیکی

سرطان بیماری‌ای است که با تغییر ساختار ژنتیکی سلول‌های بدن ایجاد می‌شود. هر نوع سرطان، و حتی یک سرطان مشابه در بیماران مختلف، ممکن است ویژگی‌های ژنتیکی متفاوتی داشته باشد. بنابراین شناخت ساختار ژنتیکی سرطان هر بیمار، در درک سیر بیماری و مؤثرترین روش‌های احتمالی درمان نقشی کلیدی دارد.

آزمایش‌های ژنتیکی امکان تهیهٔ نقشهٔ ژنتیکی سرطان را فراهم می‌کنند. این نقشه به درک جهش‌های سلول‌های سرطانی، چگونگی ایجاد آن‌ها و تغییرات احتمالی‌شان در طول درمان کمک می‌کند. اطلاعات حاصل از روش‌های توالی‌یابی ژنتیکی، هم به درمان مؤثرتر بیمار و هم به هدایت متخصصان سلامت کمک می‌کنند.

چرا آزمایش‌های ژنتیکی مهم‌اند؟

انجام آزمایش ژنتیکی در سرطان چند هدف اصلی دارد:

• توسعهٔ درمان هدفمند: جهش‌های ژنتیکی شناسایی‌شده در سلول‌های سرطانی، درمان‌های مؤثر احتمالی را مشخص می‌کنند. برای مثال، بیماران مبتلا به سرطان ریه با جهش EGFR به درمان اختصاصی آن جهش پاسخ می‌دهند.

• پایش مقاومت درمانی: ممکن است سلول‌های سرطانی برخی بیماران به درمان مقاوم شوند. تحلیل ژنتیکی امکان درک چگونگی این مقاومت و توسعهٔ درمان جایگزین را فراهم می‌کند.

• تشخیص زودهنگام و غربالگری: آزمایش ژنتیکی می‌تواند به شناسایی سرطان در مراحل اولیه کمک کند. به‌ویژه با آزمایش‌های MCED (Multi  Cancer  Early  Detection= تشخیص زودهنگام چند سرطان)، از طریق تحلیل DNA آزاد خارج‌سلولی (cfDNA) یا DNA توموری در گردش (ctDNA)، می‌توان رد سرطان را در گردش خون یافت.

• ارزیابی خطر خانوادگی: شناسایی جهش‌های ژنتیکی ارثی به ارزیابی خطر سرطان در اعضای خانوادهٔ بیمار کمک می‌کند. برای مثال، جهش BRCA1 یا BRCA2 استعداد ابتلا به سرطان پستان و تخمدان را افزایش می‌دهد.

نمونه‌های مورد استفاده برای تحلیل ژنتیکی سرطان

نوع نمونهٔ مورد استفاده برای تحلیل ساختار ژنتیکی سرطان، مستقیماً بر کیفیت و معنای داده‌ها اثر می‌گذارد. انواع اصلی نمونه عبارت‌اند از:

1. نمونه‌های توموری

نمونه‌برداری از بافت سرطانی یا قطعات تومورِ برداشته‌شده با جراحی، رایج‌ترین مواد مورد استفاده در تحلیل ژنتیکی هستند.

• بیوپسی: نمونهٔ کوچکی از بافت تومور گرفته می‌شود. به‌ویژه در سرطان موضعی ترجیح داده می‌شود.
• برداشت جراحی: بافت توموری برداشته‌شده با جراحی، امکان تحلیل ژنتیکی گسترده‌تری فراهم می‌کند.

این نمونه‌ها در آزمایشگاه پاتولوژی برای شناخت ساختار ژنتیکی سلول‌های سرطانی پردازش و سپس برای توالی‌یابی آماده می‌شوند.

2. نمونه‌های ژرم‌لاین (ارثی)

نمونه‌های گرفته‌شده از بافت طبیعی یا خون بیمار، برای تعیین جهش‌های ژرم‌لاین (ارثی) استفاده می‌شوند. شناسایی جهش ارثی امکان ارزیابی خطر ژنتیکی خانوادهٔ بیمار را فراهم می‌کند.

• برای مثال، با شناسایی جهش ژرم‌لاین مانند جهش TP53، می‌توان سندرم‌های ارثی استعداد سرطان، مانند سندرم Li-Fraumeni را شناسایی کرد.

3. DNA خارج‌سلولی (cfDNA)

قطعات DNA که هنگام مرگ سلول‌های سرطانی وارد گردش خون می‌شوند، فرصتی بزرگ برای درک ساختار ژنتیکی سرطان فراهم می‌کنند. تحلیل cfDNA چون غیرتهاجمی است، در مواردی که بیوپسی ممکن نیست کاربرد دارد. همچنین در سرطان متاستاتیک برای درک تنوع ژنتیکی مناطق مختلف تومور مؤثر است.

توالی‌یابی ژنتیکی چیست و چگونه انجام می‌شود؟

توالی‌یابی ژنتیکی با تحلیل توالی DNA، شناسایی تغییرات ژنتیکی را ممکن می‌کند. با این فناوری می‌توان جهش‌های سلول سرطانی را شناسایی کرد. امروزه رایج‌ترین روش پیشرفته برای این هدف، NSG است.

1. فرایند توالی‌یابی

• ابتدا نمونهٔ مورد تحلیل (تومور، ژرم‌لاین یا cfDNA) به آزمایشگاه فرستاده می‌شود.
• نمونه برای استخراج و خالص‌سازی DNA پردازش می‌شود.
• توالی DNA با دستگاه‌های بسیار حساس خوانده می‌شود.
• نتایج با نرم‌افزارهای بیوانفورماتیکی تحلیل می‌شوند.

2. تفسیر نتایج توالی‌یابی

نتایج توالی‌یابی فراتر از شناسایی جهش ژنتیکی هستند. داده‌های به‌دست‌آمده:

• سوماتیک یا ارثی بودن را مشخص می‌کنند.
• گزینه‌های درمان هدفمند را ارزیابی می‌کنند.
• تغییرات ایجادشده در طول درمان را پایش می‌کنند.

ناهمگونی تومور: ساختار پویای سرطان

ساختار ژنتیکی سرطان ثابت نیست. حتی در یک تومور نیز ممکن است نواحی مختلف، جهش‌های متفاوتی داشته باشند. به این وضعیت «ناهمگونی تومور» گفته می‌شود.

درک ناهمگونی با مثال

• از دو نمونهٔ گرفته‌شده از مناطق مختلف یک تومور، ممکن است یکی در ژن‌های A و B جهش داشته باشد و دیگری نداشته باشد.
• همچنین در سرطان متاستاتیک، نمونهٔ یک ضایعه ممکن است از نظر ژنتیکی با ضایعات متاستاتیک دیگر متفاوت باشد.

بنابراین استفاده از چند نمونه در تهیهٔ نقشهٔ ژنتیکی تومور، نتایج دقیق‌تری فراهم می‌کند.

تصویر بالا انواع نمونه‌های مورد استفاده برای شناخت ساختار ژنتیکی سرطان و سهم آن‌ها در نتایج تحلیل را به‌سادگی خلاصه می‌کند. توضیحات زیر به درک بهتر تصویر کمک می‌کنند:

1. نمونه‌های توموری (نارنجی)

   • نمونهٔ تومور #1: نخستین نمونهٔ بیوپسی تومور یا قطعهٔ بافتی برداشته‌شده با جراحی است. این نمونه تحلیل جهش‌های ژنتیکی سلول سرطانی را ممکن می‌کند. جهش‌های نشان‌داده‌شده با ستاره‌های نارنجی، جهش‌های سوماتیک شناسایی‌شده در این نمونه‌اند.
   • نمونهٔ تومور #2: نمونهٔ دوم از ناحیه‌ای دیگر از همان تومور یا از ضایعهٔ متاستاتیک گرفته شده است. تصویر بر وجود احتمالی جهش‌های متفاوت، ناهمگونی ساختار تومور و تغییر جهش‌ها در گذر زمان تأکید دارد.

2. نمونه‌های ژرم‌لاین (بنفش)

   • DNA ژرم‌لاین (بافت طبیعی یا خون): نمونه‌های ژرم‌لاینِ بافت سالم غیرسرطانی یا خون برای شناسایی جهش‌های ارثی استفاده می‌شوند. نبود ستارهٔ نارنجی در نمونهٔ ژرم‌لاین تصویر نشان می‌دهد که این جهش‌ها ارثی نیستند و هنگام ایجاد سرطان رخ داده‌اند.

3. نمونهٔ DNA خارج‌سلولی (cfDNA) (DNA موجود در خون)

   • نمونهٔ cfDNA: قطعات DNA آزادشده از سلول‌های توموری در گردش خون هستند. در تصویر، ترکیبی از جهش‌های نمونه‌های توموری در نمونهٔ cfDNA دیده می‌شود. این امر ظرفیت cfDNA را برای شناسایی ساختار کلی ژنتیکی سرطان و جهش‌های تمام نواحی تومور نشان می‌دهد.

4. ناهمگونی تومور

   • طرح بالای سمت راست تصویر بر ساختار پویا و ناهمگون سرطان تأکید می‌کند. تفاوت‌های ژنتیکی نمونه‌های تومور #1 و #2 (مانند جهش‌های متفاوت ژن‌های A، B، C و جهش تازهٔ ژن F)، ساختار متغیر سرطان را در گذر زمان نشان می‌دهند. این موضوع اهمیت تحلیل چند نمونهٔ تومور در برنامه‌ریزی درمان را توضیح می‌دهد.

تفاوت جهش‌های ارثی و سوماتیک

در سرطان دو نوع اصلی جهش ژنتیکی وجود دارد:

1. جهش‌های ارثی (ژرم‌لاین): در تمام سلول‌های بدن وجود دارند و ممکن است به اعضای خانواده منتقل شوند.
2. جهش‌های سوماتیک: فقط در سلول‌های سرطانی ایجاد می‌شوند و با عوامل محیطی مرتبط‌اند.

اثر بر درمان

• جهش‌های ارثی علاوه بر درمان هدفمند، به مشاورهٔ ژنتیک نیاز دارند.
• جهش‌های سوماتیک در درک فرایند ایجاد سرطان نقشی حیاتی دارند.

DNA خارج‌سلولی: فناوری آینده

تحلیل DNA خارج‌سلولی روشی تحول‌آفرین در ژنتیک سرطان است. مزایای آن عبارت‌اند از:

• روشی غیرتهاجمی است (با آزمایش خون انجام می‌شود).
• در سرطان متاستاتیک، نمایهٔ کلی ژنتیکی تومور را ارائه می‌کند.
• می‌توان برای پایش پاسخ به درمان یا شناسایی زودهنگام عود از آن استفاده کرد.

اما این فناوری همچنان محدودیت‌هایی دارد و برای رواج آن در کاربردهای بالینی به پژوهش بیشتری نیاز است.

آیندهٔ تحلیل ژنتیکی در سرطان

تحلیل‌های ژنتیکی سنگ‌بنای پزشکی فردمحور در سرطان هستند. در آینده موارد زیر توسعه خواهند یافت:

• آزمایش‌های ژنتیکی دقیق‌تر،
• تحلیل گستردهٔ DNA خارج‌سلولی برای تشخیص زودهنگام،
• الگوریتم‌هایی برای پیش‌بینی مقاومت درمانی.

نتیجه‌گیری

آزمایش‌های ژنتیکی سرطان از قدرتمندترین ابزارهای پزشکی نوین هستند. این آزمایش‌ها علاوه بر فردی‌سازی گزینه‌های درمان، درک ساختار پویای سرطان و توسعهٔ راهبردهای مؤثرتر را ممکن می‌کنند. اما تفسیر درست تحلیل‌های ژنتیکی و ارزیابی آن‌ها در زمینهٔ اختصاصی بیمار بسیار مهم است. نتایج این آزمایش‌ها برای بیماران و متخصصان سلامت، نوری امیدبخش در مبارزه با سرطان هستند.