სჭირდება თუ არა კიბოს ყველა პაციენტს ყოვლისმომცველი გენომური ტესტი — NGS ანალიზი?

კიბო და გენომური მედიცინა

კიბო გენეტიკურ საფუძველზე განვითარებული დაავადებაა, ამიტომ ჩვენს გენებში მომხდარმა ცვლილებებმა შეიძლება მის წარმოშობასა და განვითარებაზე იმოქმედოს. ბოლო წლებში ტექნოლოგიისა და გენეტიკური მეცნიერებების წინსვლის წყალობით კიბოს პაციენტების სიმსივნის დნმ-ის სეკვენირება უფრო ხშირად ტარდება. ეს მკურნალობის ახალი მიდგომების განსაზღვრის მნიშვნელოვანი დამხმარე საშუალებაა. თუმცა ზოგიერთი მკვლევარი ეჭვობს, შეუძლია თუ არა ამით სარგებლობა კიბოს ყველა პაციენტს.

ადამიანის გენომის პროექტი და დნმ-ის სეკვენირების ტექნოლოგია

ადამიანის გენომის პროექტის დაწყების შემდეგ ტექნოლოგიამ დიდი ევოლუცია განიცადა. ეს პროექტი სამეცნიერო სამყაროს დიდ მიღწევად ჩაითვალა, როდესაც 2002 წელს ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნებულ ექვს სტატიაში ადამიანის დნმ-ისა და დაახლოებით 3,2 მილიარდი ნუკლეოტიდური ფუძის „საბოლოო“ თანმიმდევრობა გამოცხადდა. ეს სამუშაო შესრულდა დნმ-ის სეკვენირების გაუმჯობესებული მეთოდით, რომელიც სენგერის სეკვენირების სახელითაა ცნობილი.

დნმ-ის სეკვენირება არის მეთოდი, რომელიც დნმ-ის ჯაჭვში ნუკლეოტიდების, ანუ „ფუძეების“, ზუსტ თანმიმდევრობას ადგენს. ბევრი გენეტიკოსი სენგერის სეკვენირებას ოქროს სტანდარტად მიიჩნევს, რადგან მას სამიზნე გენებში კონკრეტული მუტაციების, ჩანაცვლებებისა თუ ვარიანტების (ცვლილებების) მაღალი სიზუსტით გამოვლენა შეუძლია. თუმცა ეს პროცესი დნმ-ის მხოლოდ ერთ ფრაგმენტზეა ორიენტირებული და შეიძლება ძვირი და შრომატევადი იყოს.

უფრო გვიან შემუშავებულმა სეკვენირების მეთოდებმა გენეტიკური კოდის უფრო გრძელი მონაკვეთების ზუსტად წაკითხვა შეძლო. ამან შეავსო ადამიანის გენომის ხარვეზები, რომლებიც ადამიანის გენომის პროექტის პირველი შედეგებით გამოწვეული აღფრთოვანების ფონზე უყურადღებოდ დარჩა. თუმცა ექიმებისა და პაციენტებისთვის ყველაზე სწრაფად გამოსაყენებელი ტექნიკა ახალი თაობის სეკვენირება, ანუ NGS არის.

მასშტაბური პარალელურობა: ახალი თაობის სეკვენირება

NGS-ს შეუძლია დნმ-ის მილიონობით ფრაგმენტის ერთდროულად სეკვენირება, რის შედეგადაც ასობით ან თუნდაც ათასობით გენი ერთდროულად შეიძლება შემოწმდეს მუტაციის ან ბიომარკერის გამოსავლენად. გენომიკის ენით რომ ვთქვათ, NGS სეკვენირების „მაღალი გამტარუნარიანობის“ მეთოდია.

ონკოლოგიაში NGS გენომურმა პროფილირებამ მკურნალობის ახალი მიდგომები მოიტანა. მაგალითად, NGS დაეხმარა სიმსივნური უჯრედების სუსტი წერტილების გამოვლენას, რასაც მოჰყვა ისეთი მიზნობრივი საშუალებების (კიბოს ჭკვიანი წამლების) შემუშავება, როგორიცაა თიროზინკინაზის ინჰიბიტორები, და კიბოსთან დაკავშირებულ გენებში მემკვიდრეობითი მუტაციების, მაგალითად BRCA1-ისა და BRCA2-ის, გამოვლენას, რამაც PARP ინჰიბიტორებით მკურნალობას გაუხსნა გზა.

ბევრი ონკოლოგი ახლა რუტინულად ითხოვს NGS პანელებს, როგორც გენეტიკური დიაგნოსტიკის ტექნიკასა და მკურნალობის დაგეგმვის დამხმარე საშუალებას, რათა გამოავლინოს კიბოს გამომწვევი ან „სამკურნალოდ გამოყენებადი“ სუსტი წერტილები.

რუტინული სეკვენირება და მისი გავლენა პაციენტებზე

ბოლო ათწლეულში NGS სეკვენირების ღირებულება და ტესტის შესრულების დრო მუდმივად მცირდება. ზოგიერთი ონკოლოგიური ცენტრი ამ ტესტებს კიბოს ყველა პაციენტს უნიშნავს (მაგალითად, აშშ-ის Dana-Farber-ის კიბოს ინსტიტუტი). თუმცა უნდა ვაღიაროთ, რომ სეკვენირება, რომელსაც ზოგი აუცილებლობად მიიჩნევს, სხვებისთვის შეიძლება მიუწვდომელი ან ფინანსურად დაუძლეველი არჩევანი იყოს.

2013 წელს გენების ექსპრესიის პროფილირება დაახლოებით 400 დოლარი ღირდა. ათი წლის შემდეგ, გენეტიკური კომპანია Illumina-ს თანახმად, გენების ექსპრესიის პროფილირების ღირებულება ერთი ნიმუშისთვის, რომელშიც 65 სამიზნე მოწმდება, 25 დოლარზე ქვემოთ ჩამოვიდა. თუმცა საქმე მხოლოდ ტესტის ფასს არ ეხება: ტესტის შედეგების ბიოინფორმატიკული ინტერპრეტაცია სულ მცირე ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც ტესტირების ტექნიკა.

სასარგებლოა თუ არა? NGS-ის სადავო გამოყენება

თუმცა ესპანელი მკვლევრები ახლახან გამოქვეყნებულ სტატიაში ამტკიცებენ, რომ NGS, მართალია, კიბოს ბევრი პაციენტისთვის სასარგებლოა, მაგრამ ყველასთვის შეიძლება სასარგებლო არ იყოს.

დოქტორმა Ramon Colomer-მა და მისმა კოლეგებმა ესპანეთის ქალაქ მადრიდის Universidad Autónoma de Madrid-იდან და Hospital Universitario La Princesa-დან, eClinical Medicine-ში ონლაინ გამოქვეყნებულ კვლევაში აღმოაჩინეს, რომ NGS-ს პაციენტების შედეგებზე მცირე გავლენა ჰქონდა.

ეს იყო დაკვირვებითი კვლევა კიბოს 139 პაციენტზე, რომელთა სიმსივნეებში NGS ტესტირება 2017–2020 წლებში ჩატარდა.

მცირე ალბათობები, დიდი სარგებელი

მკვლევრებმა აღმოაჩინეს, რომ 139 შემთხვევიდან 111-ში NGS-ით გამოვლენილი წამლის სამიზნეების მქონე და ასეთი სამიზნეების არმქონე პაციენტებს შორის პროგრესირების გარეშე სიცოცხლის ხანგრძლივობის (PFS) მხრივ მნიშვნელოვანი განსხვავება არ იყო.

ამასთან, PFS-ის მხრივ მნიშვნელოვანი განსხვავება არ გამოვლინდა იმ პაციენტებს შორის, რომლებმაც NGS-ის შედეგებზე დაყრდნობით კონკრეტული პრეპარატი მიიღეს, და მათ შორის, რომლებმაც არ მიიღეს. ასევე, PFS-ის მნიშვნელოვანი განსხვავება არ ყოფილა სიმსივნეების სამიზნედ გამოყენების ვარგისიანობის მიხედვით, რომელიც ევროპის სამედიცინო ონკოლოგიის საზოგადოების (ESMO) კლინიკური სამიზნედ გამოყენების სკალით (ESCAT) შეფასდა.

თუმცა, მნიშვნელოვანი განსხვავება არსებობდა მაშინ, როდესაც NGS ტარდებოდა ექიმის ვარაუდით, რომ შესაძლო კლინიკური სარგებელი ექნებოდა.

რეკომენდებულ „სასარგებლო“ კატეგორიებში შემავალ პაციენტებს პროგრესირების გარეშე სიცოცხლის მედიანური ხანგრძლივობა 319 დღე ჰქონდათ. ეს კატეგორიები მოიცავდა შორსწასულ არაწვრილუჯრედოვან ფილტვისა და მსხვილი ნაწლავის კიბოს, აგრეთვე ავთვისებიანი მელანომის მქონე პაციენტებს, რომლებსაც საწყისი მკურნალობისთვის მოლეკულური მარკერები ჰქონდათ.

თუმცა კიბოს იმ პაციენტებისთვის, რომლებთანაც NGS „უსარგებლოდ“ მიიჩნიეს, ანუ სწრაფად პროგრესირებადი კიბოს, სიცოცხლის მოკლე მოსალოდნელი ხანგრძლივობის, დაბალი ფუნქციური სტატუსის ან სტანდარტული თერაპიის არმქონე შორსწასული კიბოს მქონე პაციენტებისთვის, მედიანური PFS მხოლოდ 123 დღე იყო.

მკვლევრებმა ასევე დაადგინეს, რომ NGS საჭირო არ იყო ადრეული სტადიის კიბოსთვის, რომლის საბოლოოდ განკურნებაც შესაძლებელი იყო, და იმ კიბოსთვის, რომლისთვისაც არსებობდა სტანდარტული მკურნალობა, რომელიც გენეტიკურ პროფილირებას არ საჭიროებდა.

სტატიის მთავარმა ავტორმა Colomer-მა და კოლეგებმა დაწერეს: „ჩვენი მონაცემები აჩვენებს, რომ ისეთ შემთხვევებში, როგორიცაა შორსწასული კიბო, რომელიც ხშირად რამდენიმე გენეტიკურ მარკერს მოითხოვს, შორსწასული იშვიათი კიბო ან მოლეკულური კლინიკური კვლევებისთვის პაციენტების სკრინინგი, NGS ტესტირების შემდეგ მიღებული რეალური პრაქტიკის შედეგები კლინიკური გადაწყვეტილების მიღების პროცესში მნიშვნელოვან წვლილს შეიტანს. თუმცა დაბალი ზოგადი ფუნქციური სტატუსის, სწრაფად პროგრესირებადი კიბოს, სიცოცხლის მოკლე მოსალოდნელი ხანგრძლივობის ან სტანდარტული მკურნალობის ვარიანტების არმქონე პაციენტებთან NGS დამატებით ღირებულებას არ იძლევა.“

Dana-Farber-ის სხვა მკვლევარმა, დოქტორმა Nilay Sethi-მ, რომელიც კვლევის ავტორი არ ყოფილა, თქვა, რომ მკვლევრებმა ზედმეტად მკაცრი მიდგომა აირჩიეს, რადგან მაშინაც კი, როდესაც პაციენტისთვის NGS-ით სარგებლის მიღების ალბათობა მცირეა, სეკვენირებამ შეიძლება მანამდე მოულოდნელი, მკურნალობისთვის გამოსადეგი სამიზნეები გამოავლინოს.

Sethi-მ თქვა: „გამიჭირდებოდა პაციენტისთვის მეთქვა: „არ ვფიქრობთ, რომ სეკვენირება თქვენთვის სასარგებლო იქნება.““ და დასძინა: „იმ მცირე პროცენტულ შემთხვევებში, როდესაც სეკვენირების ინფორმაციამ შეიძლება მნიშვნელოვანი აქტივობის მქონე პრეპარატამდე მიგვიყვანოს, პაციენტის სიმსივნეს სეკვენირებას ჩავუტარებ.“

მან ასევე აღნიშნა, რომ გენეტიკური პანელები მუდმივად ვითარდება და მანამდე უცნობი ან მოულოდნელი ცვლილებებისა და სამიზნეების გამოვლენას ახლო მომავალში პაციენტზე ზრუნვის გასაუმჯობესებლად რეალური კლინიკური ღირებულება ექნება.

Sethi-მ თქვა: „ვგრძნობ, რომ სეკვენირების თვალსაზრისით ყველაფერი დადებითი მიმართულებით მიდის,“.

*

ადამიანის მოლეკულური გენეტიკისა და გენომიკის მნიშვნელოვანი ეტაპები — მოკლე ისტორია

შემოკლებები: Cas9: CRISPR-თან ასოცირებული ცილა 9 / CRISPR: რეგულარული ინტერვალებით განლაგებული მოკლე პალინდრომული გამეორებების ჯგუფები / İGP: ადამიანის გენომის პროექტი / NIH: აშშ-ის ჯანმრთელობის ეროვნული ინსტიტუტი

• 1973 — Herbert Boyer-მა და Stanley Cohen-მა რეკომბინანტული დნმ-ის ტექნოლოგია შეიმუშავეს.
• 1977 — Walter Gilbert-მა და Fredick Sanger-მა დნმ-ის სეკვენირების ტექნიკები აღმოაჩინეს.
• 1983 — Kary Mullis-მა პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქციის (PCR) მეთოდი გამოიგონა.
  James Gusella-მ და Nancy Wexler-მა დაავადებასთან დაკავშირებული პირველი გენი მოლეკულური გზით ადამიანის ქრომოსომაზე განათავსეს.
• 1986 — Leroy Hood-მა დნმ-ის ავტომატური სეკვენატორი გამოიგონა.
• 1990 — NIH-მა და ენერგეტიკის დეპარტამენტმა ადამიანის გენომის პროექტი (İGP) დაიწყეს.
• 1994 — მიღწეულ იქნა İGP-ის მიზნები ადამიანის გენეტიკის რუკის შედგენასთან დაკავშირებით. 
• 1995 — მიღწეულ იქნა İGP-ის მიზნები ადამიანის გენეტიკის რუკის შედგენასთან დაკავშირებით.
• 1996 — İGP-მა ადამიანის გენომის ფართომასშტაბიანი სეკვენირების სტრატეგიების გამოცდა დაიწყო.
• 1997 — შეთანხმებით, რომელსაც მოგვიანებით „ბერმუდის პრინციპები“ ეწოდა, İGP-ის მკვლევრებმა მხარი დაუჭირეს გენომის თანმიმდევრობის მონაცემების სწრაფ, საჯარო გამოქვეყნებას გამოყენების შეზღუდვის გარეშე.
• 2001 — İGP-ის საერთაშორისო კონსორციუმმა ადამიანის გენომის თანმიმდევრობის პირველი მონახაზი გამოაქვეყნა; J. Craig Venter-ის ჯგუფმა Celera Genomics-ში თანმიმდევრობის სხვა ვერსია გამოაქვეყნა.
• 2002 — დაიწყო საერთაშორისო HapMap პროექტი ადამიანის გენეტიკური ვარიაციების შესახებ მონაცემების შესაგროვებლად, რომლებიც გავრცელებულ დაავადებებთან დაკავშირებული გენების აღმოჩენას დააჩქარებდა.
• 2003 — İGP დაგეგმილზე ორი წლით ადრე დასრულდა და ადამიანის გენომის საცნობარო თანმიმდევრობა შექმნა.
• 2006 — NIH-მა დაიწყო კიბოს გენომის ატლასი (TCGA), რათა მოლეკულურად დაეხასიათებინა 33 ტიპის კიბოს მომცველი 20,000-ზე მეტი ნიმუში.
• 2008 — აშშ-ში დაკანონდა გენეტიკური ინფორმაციის საფუძველზე დისკრიმინაციის აკრძალვის აქტი, რომელიც ჯანმრთელობის დაზღვევისა და დასაქმების სფეროებში გენეტიკური ინფორმაციის დისკრიმინაციული გამოყენებისგან იცავს.
• 2009 — კლინიკურ პრაქტიკაში პირველად Wisconsin-ის მკვლევრებმა 5 წლის ბიჭის ყველა გენი გააშიფრეს და მონაცემებით ახალი დაავადების ზუსტი მდებარეობა დაადგინეს, რამაც სიცოცხლის გადამრჩენ მკურნალობას გაუხსნა გზა.
• 2012 — აფრიკაში ადამიანის მემკვიდრეობითობისა და ჯანმრთელობის კონსორციუმმა (H3Afrika) პირველი შეხვედრა ეთიოპიის ქალაქ ადის-აბებაში გამართა.
• Emanuella Charpentier-მა და Jennifer Doudna-მ აჩვენეს, რომ CRISPR-ს დნმ-ის in vitro რედაქტირება შეუძლია (ამან მათ 2020 წელს ქიმიის დარგში ნობელის მშვიდობის პრემია მოუტანა); დაახლოებით 6 თვის შემდეგ Feng Zhang-მა და George Church-მა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად დაამტკიცეს CRISPR-ით რედაქტირება ძუძუმწოვრების უჯრედებში.
• 2018 — TCGA-მ გამოაქვეყნა პანკიბოს ატლასი, სხვადასხვა კიბოს ტიპის ერთობლივი ანალიზების კრებული, რომელიც მონაცემთა მთელ ნაკრებს ეყრდნობა.
  NIH-მა დაიწყო მონაწილეების რეგისტრაცია კვლევით პროგრამაში „ყველა ჩვენგანი (All of Us)“, ფართომასშტაბიან კვლევით რესურსში, რომელშიც გენეტიკურ, ჯანმრთელობისა და გარემოს შესახებ მონაცემების შესატანად 1 მილიონზე მეტი მონაწილე ჩაერთვება.
• 2020 — ნამგლისებრუჯრედოვანი ანემიის მქონე პირველმა პაციენტმა CRISPR–Cas9-ის გამოყენებით, ex vivo მიდგომით მკურნალობა მიიღო.