Her Kanser Hastası için Kapsamlı Genomik Test – NGS Analizi Gerekli mi?

Kanser ve Genomik Tıp

Kanser, genetik temelli bir hastalık olduğundan, genlerimizde meydana gelen değişiklikler kanser oluşumunu ve gelişimini etkileyebilir. Son yıllarda, teknoloji ve genetik bilimlerdeki ilerlemeler sayesinde, kanser hastalarının tümör DNA'larının dizi analizleri daha sık yapılıyor. Bu durum, yeni tedavi yaklaşımlarının belirlenmesi konusunda önemli bir yardımcıdır. Ancak, her kanser hastasının bundan faydalanıp faydalanamayacağı konusunda bazı araştırmacılar soru işaretleri taşımaktadır.

İnsan Genom Projesi ve DNA Dizi Analizi Teknolojisi

İnsan Genom Projesi'nin başlangıcından bu yana teknoloji büyük bir evrim geçirdi. Bu proje, 2002 yılında Science dergisinde yayınlanan altı makalede insan DNA'sının ve yaklaşık 3.2 milyar nükleotid bazının "final" diziliminin duyurulmasıyla bilim dünyasının büyük bir başarısı olarak görülmüştür. Bu çalışma, Sanger dizileme olarak bilinen geliştirilmiş bir DNA dizileme yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

DNA dizileme, bir DNA ipliğindeki nükleotidlerin veya "bazların" kesin sırasını belirlemek için kullanılan bir yöntemdir. Sanger dizilemesi, hedeflenen genlerdeki belirli mutasyonları, yer değiştirmeleri veya varyantları (değişimleri) yüksek bir doğruluk derecesiyle belirleyebilmesi nedeniyle birçok genetikçi tarafından altın standart olarak kabul edilir. Ancak bu süreç, sadece tek bir DNA parçasına odaklanır ve maliyetli ve zaman alıcı olabilir.

Daha yakın zamanlarda geliştirilen dizileme yöntemleri, genetik kodun daha uzun bölümlerini doğru bir şekilde okuyabilmiştir. Bu, İnsan Genom Projesi'nin ilk sonuçlarının etrafındaki heyecanla göz ardı edilen insan genomundaki boşlukları doldurmuştur. Ancak, doktorlar ve hastalar için en hızlı uygulamaya sahip teknik, yeni nesil dizileme veya NGS'dir.

Büyük Ölçekli Paralellik: Sonraki Nesil Dizi Analizi

NGS, milyonlarca DNA parçasını aynı anda dizileyebilir, bu sayede yüzlerce veya hatta binlerce gen aynı anda mutasyon veya biyobelirteç testine tabi tutulabilir. Genomik dilde konuşacak olursak, NGS bir "yüksek verimli" dizileme yöntemidir.

Onkolojide, NGS genomik profillemesi tedaviye yeni yaklaşımlar getirmiştir. Örneğin, NGS, tirozin kinaz inhibitörleri gibi hedefli ajanların (akıllı kanser ilaçları) geliştirilmesine yol açan tümör hücresi zayıflıklarını belirlemeye ve kanserle ilişkili genlerdeki kalıtsal mutasyonları, BRCA1 ve BRCA2 gibi, belirlemeye yardımcı olmuştur ki bu durum PARP inhibitörleri ile tedaviye yol açmıştır.

Birçok onkolog şimdi, bir kanseri tetikleyebilecek veya "eyleme geçirilebilir" zayıflıkları belirlemek amacıyla genetik tanı tekniği ve tedavi planlama yardımı olarak NGS panellerini rutin olarak istemektedir.

Rutin Dizi Analizi ve Hastalar Üzerindeki Etkileri

NGS dizi analizinin maliyet ve test çalışma süresi son on yılda sürekli olarak azalmaktadır. Bazı kanser merkezleri bu testleri tüm kanser hastalarına istemektedir (örneğin ABD Dana-Farber Kanser Enstitüsü). Ancak, bazıları tarafından bir zorunluluk olarak görülen dizi analizinin diğerleri için ulaşılamaz veya karşılanamaz bir seçenek olabileceğini de kabul etmek gerekir.

2013'te gen ekspresyon profillemesi yaklaşık 400 dolar tutuyordu. Bir on yıl sonra, gen ekspresyon profillemesinin maliyeti, 65 hedefi test eden tek bir örnek için, genetik şirket Illumina'ya göre 25 doların altına düştü. Fakat olay sadece test maliyeti değil, test sonuçlarının biyoinformatik olarak yorumlanması da en az test tekniği kadar önemli.

Faydalı mı Yoksa Değil mi? NGS'nin Tartışmalı Kullanımı

Ancak, NGS'nin birçok kanser hastası için faydalı olmasına rağmen, herkes için faydalı olmayabileceğini güncel bir makalede İspanyol araştırmacılar iddia ediyor.

Madrid, İspanya'da bulunan Universidad Autónoma de Madrid ve Hospital Universitario La Princesa'dan Dr. Ramon Colomer ve meslektaşları, eClinical Medicine'da çevrimiçi olarak yayınlanan bir çalışmada, NGS'nin hasta sonuçları üzerindeki etkisinin az olduğunu buldular.

Bu, 2017 ile 2020 yılları arasında tümörlerinde NGS testi yapılan 139 kanser hastası üzerinde yapılan bir gözlemsel çalışmaydı.

Küçük İhtimaller, Büyük Kazançlar

Araştırmacılar, 139 vakadan 111'inde, NGS tarafından belirlenen ilaç hedeflerine sahip hastalar ile belirlenen ilaç hedefi olmayan hastalar arasında progresyonsuz yaşam süresi (PFS) açısından anlamlı bir fark olmadığını buldular.

Ek olarak, NGS bulgularına dayalı olarak belirli bir ilaç alan hastalar ile almayan hastalar arasında PFS açısından anlamlı bir fark bulunmadı, ayrıca Avrupa Tıbbi Onkoloji Derneği (ESMO) Klinik Eyleme Geçirilebilirlik Skalası'na (ESCAT) göre hedeflenmesi uygun veya uygun olmayan tümörlere dayalı olarak PFS'de de anlamlı farklar bulunmadı.

Bununla birlikte, NGS'nin doktorun klinik bir fayda olabileceği düşüncesiyle yapıldığı durumlarda, anlamlı bir fark vardı.

Önerilen 'faydalı' kategorilere dahil olan hastaların, ortanca progresyonsuz yaşam süreleri 319 gündü. Bu kategoriler, ileri evre küçük hücreli olmayan akciğer ve kolon kanserleri ile başlangıç tedavisi için moleküler belirteçlere sahip malign melanom hastalarını kapsıyordu.

Ancak, NGS'nin "faydalı olmayacağı" düşünülen kanserli hastalar için, yani hızla ilerleyen kanserlere sahip olanlar, kısa yaşam beklentisi olanlar, zayıf performans durumuna sahip olanlar veya standart terapilerin olmadığı ileri evre kanserli hastalar için, ortanca PFS sadece 123 gündü.

Araştırmacılar ayrıca, kesin bir tedavi olan erken evre kanserler için ve genetik profillemenin gerekli olmadığı standart bir tedavi bulunan kanserler için NGS'nin gerekli olmadığını belirlediler.

Makalenin baş yazarı Colomer, "Verilerimiz, genellikle çoklu genetik belirteçlere ihtiyaç duyan ileri evre kanserli hastalar, ileri evre nadir kanserli hastalar veya moleküler klinik denemeler için tarama yapılan hastalar gibi durumlarda, NGS testinin ardından elde edilen gerçek dünya sonuçlarının, klinik karar verme sürecine önemli katkıları olduğunu göstermektedir. Ancak, genel performans skoru düşük olanlar, hızla ilerleyen kanserler, kısa yaşam beklentisi olanlar veya standart tedavi seçenekleri bulunmayan hastalar gibi durumlarda, NGS'nin değer sağlamadığı anlaşılmaktadır," diye yazdılar.

Dana-Farber’dan çalışmanın yazarı olmayan bir başka araştırmacı Dr. Nilay Sethi ise, araştırmacıların çok katı bir yaklaşım benimsediklerini söyledi, çünkü bir hastada NGS'den bir fayda elde etme olasılığının küçük olması durumunda bile, dizi analizi önceden beklenmeyen eyleme geçirilebilir hedefleri ortaya çıkarabilir.

Sethi, "Bir hastaya, 'Dizi analizinin sizin için işe yarayacağını düşünmüyoruz,' demek benim için zor olurdu." dedi. "Bu küçük yüzde oranında, dizi bilgisinin, önemli bir aktiviteye sahip bir ilaca yol açabileceği durumlarda, hastanın tümörünü dizilerim."

Ayrıca genetik panelerin sürekli geliştiğini ve önceden bilinmeyen veya beklenmeyen değişiklikleri ve hedefleri belirlemenin, yakın gelecekte bakımı iyileştirmede gerçek klinik değeri olduğunu belirtti.

Sethi, "Her şeyin bir dizi analizi bakış açısından olumlu bir yönde ilerlediğini hissediyorum," dedi.

*

İnsan moleküler genetik ve genomiğinde önemli noktalar – Kısaca tarihi

Kısaltmalar: Cas9: CRISPR ilişkili protein 9 / CRISPR: Düzenli aralıklar ile bölünmüş palindromik tekrar kümeleri / İGP: İnsan Genom Projesi / NIH: ABD Ulusal Sağlık Enstitüsü

• 1973 – Herbert Boyer ve Stanley Cohen rekombinant DNA teknolojisini geliştirdi.
• 1977 – Walter Gilbert ve Fredick Sanger DNA sekanslama için teknikler keşfetti.
• 1983 – Kary Mullis polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) uygulamasını icat etti.
  Hastalıkla ilişkili ilk gen James Gusella ve Nancy Wexler tarafından moleküler olarak bir insan kromozomuna eşlenir.
• 1986 – Leroy Hood otomatikleştirilmiş DNA sekanslayıcı icat etti.
• 1990 – NIH ve Enerji Bölümü, İnsan Genom Projesi’ni (İGP) başlatır.
• 1994 – İGP’nin insan genetiğinin haritalanması hedeflerine ulaşıldı. 
• 1995 – İGP’nin insan genetiğinin haritalanması hedeflerine ulaşıldı.
• 1996 – İGP insan genomunun geniş ölçekte sekanslanması için stratejileri test etmeye başlar.
• 1997 – “Bermuda İlkeleri” olarak adlandırılacak olan şeyde, İGP araştırmacıları kullanım kısıtlaması olmadan genom dizisi verilerinin hızlı, halka açık yayınlanmasını onayladı.
• 2001 – İGP uluslararası konsorsiyumu insan genom sekansının ilk taslağını yayımlar; J. Craig Venter’ın Celera Genomik Derneğindeki grubu sekansın başka bir versiyonunu yayımlar.
• 2002 – Uluslararası HapMap Projesi yaygın hastalıklar ile ilişkili genlerin tanımlanmasını hızlandırmak için kullanılabilecek insan genetik varyasyonları üzerine veri toplamak için başlatılır.
• 2003 – İGP, insan genomunun bir referans sekansını üreterek planlanandan iki yıl önce tamamlanır.
• 2006 – NIH, 33 kanser tipini kapsayan 20,000 örnekten daha fazlasını moleküler olarak karakterize etmek için Kanser Genom Atlas’ını (TCGA) başlatır.
• 2008 – Sağlık sigortası ve istihdamda genetik bilginin ayrıcalık yapan kullanımına karşı koruma için ABD Genetik Bilgi Ayrımı Yapmama Hareketi yasallaştırılır.
• 2009 – Klinik bir ilk olarak, Wisconsin araştırmacıları 5 yaşındaki bir erkek çocuğun genlerinin hepsini sekanslar ve yeni bir hastalığın tam yerini saptamak için verileri kullanır, ki bu da hayat kurtarıcı tedaviye yol açar.
• 2012 – Afrika’da İnsan Kalıtımı ve Sağlığı (H3Afrika) konsorsiyumu açılış toplantısını Addis Ababa, Etiyopya’da gerçekleştirir.
• Emanuella Charpentier ve Jennifer Doudna CRISPR’ın DNA’yı in vitro düzenleyebildğini gösterir (bu onlara 2020 Kimya dalında Nobel Barış Ödülünü kazandırır); yaklaşık 6 ay sonra Feng Zhang ve George Church memeli hücrelerinde CRISPR düzenlemesini bağımsız olarak kanıtlar.
• 2018 – TCGA, tüm veri setine dayalı çapraz-kanser analizlerinin bir koleksiyonu olan Pan-Kanser Atlas’ını yayımlar.
  NIH, genetik, sağlık ve çevresel verilere katkı sağlayacak 1 milyondan fazla katılımcıdan oluşan geniş ölçekli bir araştırma kaynağı olan araştırma programı “Hepimiz (All of Us)” için kayıta başlar.
• 2020 – Orak hücre anemi hastalığına sahip ilk hasta CRISPR – Cas9 kullanılarak ex vivo yaklaşım ile tedavi edilir.