Исследователи находят «критическую потребность» в секвенировании всего генома молодых больных раком

Исследователи находят
                Следователи из Сент-Джуда (слева направо) Майкл Руш, Шейла Шертлефф, доктор философии, Цзинхуэй Чжан, доктор философии, и Скотт Ньюман, доктор философии Предоставлено: Детская научно-исследовательская больница Св. Иуды.

Санкт. Детская научно-исследовательская больница пересмотрела золотой стандарт для диагностического тестирования детей с онкологическими заболеваниями в эпоху прецизионной медицины и внедрила тестирование для новых больных раком. Результаты появились недавно в научном журнале Nature Communications.
                                                                                       

Исследователи показали, что включение секвенирования целого генома в клиническое геномное тестирование привело к выявлению дополнительных вызывающих рак мутаций почти у половины пациентов в недавнем исследовании. Эти мутации не могут быть идентифицированы путем секвенирования только кодирующих белок областей генома (экзома) и экспрессии гена (транскриптома).

В пилотное исследование были включены 78 детей и подростков с широким спектром раковых заболеваний, которые проходили лечение в Сент-Джуде и прошли обширное диагностическое тестирование. Исследование заложило основу для клинического геномного тестирования, которое теперь предлагается каждому новому пациенту с раком св. Иуды. Усилия включали разработку клинического конвейера для своевременного анализа, валидации и выявления клинически значимых результатов.

«Это исследование предлагает новый золотой стандарт для клинического геномного тестирования и подчеркивает критическую необходимость включения секвенирования всего генома в клиническое тестирование и лечение больных раком у детей», — сказал Джеймс Р. Даунинг, доктор медицины, президент Сент-Джуд и Директор компании. Даунинг; Цзинхуэй Чжан, доктор философии, заведующий кафедрой вычислительной биологии Святого Иудея; и Дэвид Эллисон, доктор медицинских наук, доктор философии, заведующий кафедрой патологии Святого Иуды, являются соответствующими авторами исследования.

Секвенирование всего генома включает определение точного порядка 3 миллиардов химических оснований, составляющих ДНК человека, молекулы, которая кодирует инструкции по сборке и поддержанию жизни. Хотя секвенирование всего генома предлагает наиболее полную оценку различий между нормальным и раковым геномами пациентов, этот метод не получил широкого клинического применения, отчасти из-за стоимости и своевременности результатов испытаний.

В настоящее время клинические испытания с секвенированием следующего поколения часто включают в себя комплексный анализ более ограниченного секвенирования всего экзома и целого транскриптома, также известного как секвенирование РНК. Экзом составляет 1-2 процента генома, который кодирует инструкции по сборке белков. Транскриптом идентифицирует гены, которые экспрессируются.

Выводы

В этом исследовании сравнивались результаты клинических испытаний, в которых были объединены последовательности полных геномов и полных экзом опухолей пациентов и нормальной ДНК плюс весь транскриптом опухолевой ДНК, с результатами, когда анализ ограничивался экзомом и транскриптомом. Тестирование проводилось в клинической диагностической лаборатории St. Jude, сертифицированной CLIA и аккредитованной CAP.

Для 47 процентов пациентов клинические тесты, включающие секвенирование целого генома, выявили известные или вероятные вызывающие рак мутации, которые не были выявлены в тестах с секвенированием только целого экзома и целого транскриптома.

Тестирование, включающее все три метода секвенирования следующего поколения, выявило 99 процентов известных или предполагаемых мутаций, вызывающих рак, по сравнению с 78 процентами мутаций в тестах с одним целым экзомом и целым транскриптомом.

«Это действительно показало ценность секвенирования всего генома, по крайней мере, для детского рака», — сказал Чжан.

Геномные изменения, которые вызывают и способствуют развитию рака, широко варьируются. Мутации рака включают в себя единичные базовые изменения (точечные мутации) в генетическом коде, структурные изменения, вызванные хромосомными перестройками и делецией или добавлением сегментов ДНК. «Различные методы секвенирования лучше для выявления различных изменений», — сказал Чжан, добавив, что секвенирование всего генома является лучшим подходом для выявления определенных мутаций, которые широко распространены при раке у детей. «Неудивительно, что включение секвенирования целого генома в анализ обнаружило мутации высокого риска, которых не было секвенирование целого экзома или секвенирование целого транскриптома», — сказала она.

Эллисон добавил: «Мы ожидаем, что комбинированные методы секвенирования обеспечат всестороннее представление о генетических изменениях при раке у ребенка, которые имеют наибольшее значение для принятия решений о лечении, а также послужат механизмом обнаружения генетической основы необычного рака у детей».

Исследование основано на проекте по геному рака у детей при университете Сент-Джуд-Вашингтон. Запущенный в 2010 году, проект «Геном педиатрического рака» позволил упорядочить нормальный и раковый геномы более 800 молодых пациентов с некоторыми из наименее изученных и наиболее агрессивных видов рака. В рамках проекта были сделаны принципиально новые открытия по ряду видов рака, а также вычислительные алгоритмы, которые улучшили анализ секвенирования генома.

Для этого исследования исследователи разработали аналитический конвейер для обнаружения, сравнения и проверки изменений в опухолевой и зародышевой ДНК, выявленных в последовательности всего генома, экзома и транскриптома. Вероятные или предполагаемые патогенные варианты были выявлены. Рейтинги и клиническое значение были затем рассмотрены комитетом экспертов с биоинформатикой, генетической и клинической экспертизой, прежде чем результаты были сообщены клиницистам и включены в медицинские записи пациентов.

Сегодня конвейер сообщает о результатах в среднем за 31 день. Это сравнимо со сроками обработки для возвращения результатов секвенирования экзома опухоли или аналогичного геномного тестирования. С начала исследования в 2013 году затраты на секвенирование и хранение данных всего генома, экзома и транскриптома на одного пациента снизились.

Ключевой особенностью клинического конвейера было программное обеспечение, разработанное одним из первых авторов кафедры вычислительной биологии Св. Иуды Майклом Рашем и его коллегами. Трубопровод оптимизировал интеграцию и проверку геномных вариантов, выбранных различными платформами секвенирования. «Проверка результатов на всех трех платформах секвенирования позволила повысить точность и чувствительность результатов», — сказал Раш.

Последовательные данные, использованные в этом исследовании, как необработанные, так и обработанные, доступны исследователям по всему миру через портал данных St. Jude PeCan (рак у детей) в St. Jude Cloud. Исследователи из Сент-Джуда надеются, что доступ будет способствовать будущим исследованиям и разработкам или клиническим применениям, включающим секвенирование всего генома.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *