Flytande biopsier ger fullständig bild av genetiska förändringar kopplade till cancerläkemedelsresistens

Många patienter ser deras tumörer krympa som svar på ett läkemedel, bara för att få dem att komma tillbaka med hämnd när de utvecklas för att avvärja behandlingen. Onkologer vill snabbt kunna upptäcka resistens mot cancerläkemedel när det framkommer hos deras patienter och identifiera ett annat läkemedel som tumörerna fortfarande kommer att svara på.

En ny studie från en grupp forskare vid Broad Institute of MIT och Harvard, Massachusetts General Hospital (MGH), IBM Research, och andra organisationer är ett steg framåt i den riktningen. Forskarna undersökte en ny metod för provtagning av tumörer som kallas flytande biopsi - ett blodprov från en patient som innehåller DNA -utsläpp från tumörer, kallas cirkulerande tumör -DNA, eller ctDNA, som kan isoleras och analyseras.

Forskargruppen jämförde resultaten av både vätske- och standardvävnadsbiopsier från patienter som behandlades för mag -tarmcancer men utvecklade läkemedelsresistens. Resultaten, publicerad idag i Naturmedicin , avslöjar att flytande biopsier ger en mer fullständig bild av både den genetiska mångfalden hos en patients cancer och hur tumörer utvecklar läkemedelsresistens på molekylär nivå. Den bilden utmanar synen på hur motståndskraft mot cancer vanligtvis framträder, med viktiga konsekvenser för behandlingen.

Anmärkningsvärt, vi fann att nästan varje patient vi analyserade hade utvecklat inte bara en, men flera läkemedelsresistensmekanismer samtidigt, och detta kan vara vanligare än vi tidigare trodde. Det är ett verkligt paradigmskifte och kommer att tvinga oss att tänka om inte bara biologin mot cancerläkemedelsresistens utan också hur vi behandlar det terapeutiskt i framtiden. "

Gad Getz, medförfattare till studien, chef för Cancer Genome Computational Analysis Group at the Broad och Paul C. Zamecnik -stolen i onkologi vid MGH Cancer Center

Resultaten kan förklara varför cancer, när den har utvecklat läkemedelsresistens, är så svårt att besegra. Studien föreslår också möjliga molekylära mekanismer som ligger till grund för läkemedelsresistens, som kan peka vägen till nya och mer personliga terapier.

Vävnadsbiopsier är en grundpelare i cancerdiagnos, men de är invasiva och ger en glimt av bara en plats i en enda tumör. Ändå tumörceller, även i närheten, kan skilja sig genetiskt från varandra. Flytande biopsier, som innehåller information från flera tumörskador, är ett lovande alternativ, men används sällan på kliniken.

För att undersöka nyttan av flytande biopsier för att upptäcka förvärvad läkemedelsresistens vid cancer, Getz, medförfattare Ryan Corcoran, en utredare vid MGH och Harvard Medical School, och deras kollegor, inklusive de första författarna Aparna Parikh, Ignaty Leshchiner, och Liudmila Elagina, studerade 42 patienter med olika former av mag -tarmcancer som genomgick behandling med riktade läkemedel. När patienterna visade tecken på läkemedelsresistens, forskarna analyserade sina tumörer med både vätske- och vävnadsbiopsier. De utnyttjade en serie beräkningsverktyg som utvecklats vid Broad Institute, känd som PhylogicNDT, för att analysera tumör -DNA:t och deras resistensmutationer. En head-to-head jämförelse av vätske- och vävnadsbiopsier avslöjade att i nästan 80% av fallen, vätskebiopsierna upptäckte kliniskt relevanta genetiska förändringar kopplade till läkemedelsresistens som inte identifierades genom standardvävnadsbiopsier.

"Denna studie är den hittills största för att direkt jämföra flytande biopsi med tumörbiopsi i samband med cancerresistens, "sa Corcoran." Våra resultat tyder på att flytande biopsi kan vara den föredragna kliniska metoden för att bedöma hur patienters tumörer har utvecklats efter att de blivit resistenta mot terapi. "

Analys av DNA från flera av patienterna i studien visade inga tydliga resistensmekanismer. För att lära dig mer om dessa fall, IBM -forskarna i teamet utvecklade algoritmer för maskininlärning för att gruppera patienter enligt delade eller liknande mönster av genetiska förändringar kopplade till läkemedelsresistens. Genom att göra det här, forskarna kunde föreslå möjliga resistensmekanismer för dessa fall.

Studien är en del av ett femårigt samarbete mellan Broad Institute och IBM Research för att analysera tumörer före och efter början av läkemedelsresistens, för att upptäcka bakomliggande mekanismer som driver motstånd. Samarbetet växte fram ur ett cancerläkemedelsresistens- och blodbiopsiprojekt som stöds av Gerstner Family Foundation.

"IBM, Breda och MGH -team ger kompletterande expertis och verktyg till bordet medan de kämpar med det svåra problemet att extrahera mening från data, och denna interaktion har visat sig vara mycket fruktbar, "sa Laxmi Parida, IBM Research Fellow, Beräkningsgenomik, och co-PI, tillsammans med Getz, om Broad/IBM -samarbetet. "Samarbetet har varit särskilt spännande inte bara på grund av den exceptionella synergin mellan teamen utan också den ovärderliga data som samlas in för användning av hela forskarsamhället."

Även om denna nya studie visade några lockande fynd, författarna betonar att större, mer omfattande insatser krävs för att helt förstå cancerresistens mot cancer. "För att verkligen kartlägga hela landskapet av cancerresistensmekanismer, vi behöver mycket större studier som spänner över en mängd olika läkemedel och cancertyper, sa Getz.

• Tarmmikrobiom kan användas för att förutsäga individers risk för tarmcancer
• Tidig antibiotikabehandling orsakar långvarig säkerhetsskada hos för tidigt födda barn