Prebojna prospektivna študija: tehnologija metilacije ctDNA v krvi na osnovi PCR odpira novo dobo nadzora MRD za kolorektalni rak

Nedavno je JAMA Oncology (IF 33.012) objavila pomemben raziskovalni rezultat [1] ekipe prof. Cai Guo-ringa iz Onkološke bolnišnice Univerze Fudan in prof. Wang Jinga iz bolnišnice Renji Medicinske fakultete Univerze Jiao Tong v Šanghaju v sodelovanju s KUNYUAN BIOLOGY: »Zgodnje odkrivanje molekularne rezidualne bolezni in stratifikacija tveganja za kolorektalni rak stadija I do III z metilacijo tumorske DNA v krvnem obtoku in stratifikacijo tveganja)«. Ta študija je prva multicentrična študija na svetu, ki uporablja tehnologijo metilacije večgenske ctDNA krvi na osnovi PCR za napovedovanje in spremljanje ponovitve kolorektalnega raka, kar zagotavlja stroškovno učinkovitejšo tehnično pot in rešitev v primerjavi z obstoječimi metodami tehnologije odkrivanja MRD, kar naj bi močno izboljšalo klinično uporabo napovedovanja in spremljanja ponovitve kolorektalnega raka ter znatno izboljšalo preživetje in kakovost življenja bolnikov. Študijo so visoko ocenili tudi revija in njeni uredniki ter jo v tej številki uvrstili med ključna priporočila, k recenziji pa sta bila povabljena profesor Juan Ruiz-Bañobre iz Španije in profesor Ajay Goel iz Združenih držav Amerike. O študiji je poročal tudi GenomeWeb, vodilni biomedicinski medij v Združenih državah Amerike.

Kolorektalni rak (CRC) je pogost maligni tumor prebavil na Kitajskem. Podatki Mednarodne agencije za raziskave raka (IARC) za leto 2020 kažejo, da 555.000 novih primerov na Kitajskem predstavlja približno 1/3 sveta, stopnja incidence pa je poskočila na drugo mesto med najpogostejšimi raki na Kitajskem; 286.000 smrti predstavlja približno 1/3 sveta, kar ga uvršča na peti najpogostejši vzrok smrti zaradi raka na Kitajskem. Peti vzrok smrti na Kitajskem. Omeniti velja, da med diagnosticiranimi bolniki TNM stopnje I, II, III in IV predstavljajo 18,6 %, 42,5 %, 30,7 % oziroma 8,2 %. Več kot 80 % bolnikov je v srednjih in poznih stadijih, 44 % pa jih ima sočasne ali heterohronične oddaljene metastaze v jetrih in pljučih, kar resno vpliva na preživetje, ogroža zdravje naših prebivalcev in povzroča veliko socialno in ekonomsko breme. Glede na statistiko Nacionalnega centra za raka se povprečni letni porast stroškov zdravljenja kolorektalnega raka na Kitajskem giblje od 6,9 % do 9,2 %, osebni zdravstveni izdatki bolnikov v enem letu po diagnozi pa lahko znašajo do 60 % družinskega dohodka. Bolniki z rakom trpijo zaradi te bolezni in so pod velikim ekonomskim pritiskom [2].
Devetdeset odstotkov lezij kolorektalnega raka je mogoče odstraniti kirurško, in prej ko je tumor odkrit, višja je petletna stopnja preživetja po radikalni kirurški resekciji, vendar je skupna stopnja ponovitve po radikalni resekciji še vedno približno 30 %. Petletne stopnje preživetja kolorektalnega raka v kitajski populaciji so 90,1 %, 72,6 %, 53,8 % in 10,4 % za stadij I, II, III in IV.
Minimalna rezidualna bolezen (MRB) je glavni vzrok za ponovitev tumorja po radikalnem zdravljenju. V zadnjih letih se je tehnologija odkrivanja MRB pri solidnih tumorjih hitro razvila, številne obsežne opazovalne in intervencijske študije pa so potrdile, da lahko pooperativni status MRB kaže na tveganje za pooperativno ponovitev kolorektalnega raka. Testiranje ctDNA ima prednosti, da je neinvazivno, preprosto, hitro, z visoko dostopnostjo vzorca in premagovanjem heterogenosti tumorja.
Smernice ameriškega NCCN za raka debelega črevesa in danke ter kitajske smernice CSCO za kolorektalni rak navajajo, da lahko testiranje ctDNA zagotovi prognostične in napovedne informacije za določanje tveganja za ponovitev po operaciji in izbiro adjuvantne kemoterapije pri raku debelega črevesa, ki pomagajo pri odločitvah o adjuvantni terapiji pri bolnikih z rakom debelega črevesa v II. ali III. stadiju. Vendar se večina obstoječih študij osredotoča na mutacije ctDNA, ki temeljijo na tehnologiji visokozmogljivega sekvenciranja (NGS), ki ima zapleten postopek, dolg čas izvedbe in visoke stroške [3], z rahlim pomanjkanjem posplošljivosti in nizko prevalenco med bolniki z rakom.
Pri bolnikih z rakom debelega črevesa in danke v tretjem stadiju stane dinamično spremljanje ctDNA na osnovi NGS do 10.000 dolarjev za en sam obisk in zahteva čakalno dobo do dveh tednov. Z multigenskim testom metilacije v tej študiji, ColonAiQ®, lahko bolniki dinamično spremljanje ctDNA opravijo za desetino stroškov in dobijo poročilo že v dveh dneh.
Glede na 560.000 novih primerov kolorektalnega raka na Kitajskem vsako leto imajo klinični bolniki, predvsem s kolorektalnim rakom II. in III. stopnje (delež je približno 70 %), večje povpraševanje po dinamičnem spremljanju, potem ko velikost trga MRD dinamičnega spremljanja kolorektalnega raka vsako leto doseže milijone ljudi.
Vidimo lahko, da imajo rezultati raziskave pomemben znanstveni in praktični pomen. Z obsežnimi prospektivnimi kliničnimi študijami je bilo potrjeno, da se lahko tehnologija metilacije večgenskih genov ctDNA v krvi na osnovi PCR uporablja za napovedovanje in spremljanje ponovitve kolorektalnega raka, tako z občutljivostjo, pravočasnostjo kot stroškovno učinkovitostjo, kar omogoča, da natančna medicina koristi več bolnikom z rakom. Študija temelji na ColonAiQ®, večgenskem testu metilacije za kolorektalni rak, ki ga je razvil KUNY, katerega klinično uporabno vrednost pri zgodnjem presejanju in diagnosticiranju je potrdila centralna klinična študija.
Gastroenterology (IF33.88), vodilna mednarodna revija na področju bolezni prebavil v letu 2021, je poročala o rezultatih multicentričnih raziskav bolnišnice Zhongshan Univerze Fudan, onkološke bolnišnice Univerze Fudan in drugih avtoritativnih zdravstvenih ustanov v sodelovanju s KUNYAN Biological, ki so potrdile odlično delovanje ColonAiQ® ChangAiQ® pri zgodnjem presejanju in zgodnjem odkrivanju kolorektalnega raka ter sprva raziskale tudi potencialno uporabo pri spremljanju prognoze kolorektalnega raka.

Za nadaljnjo potrditev klinične uporabe metilacije ctDNA pri stratifikaciji tveganja, usmerjanju odločitev o zdravljenju in zgodnjem spremljanju ponovitve bolezni pri kolorektalnem raku v stadiju I-III je raziskovalna skupina vključila 299 bolnikov s kolorektalnim rakom v stadiju I-III, ki so bili podvrženi radikalni operaciji in so jim na vsaki točki spremljanja (v razmiku treh mesecev) odvzeli vzorce krvi v enem tednu pred operacijo, enem mesecu po operaciji in v pooperativnem adjuvantnem zdravljenju za dinamično testiranje ctDNA v krvi.
Najprej je bilo ugotovljeno, da lahko testiranje ctDNA napoveduje tveganje za ponovitev pri bolnikih z rakom debelega črevesa in danke zgodaj, tako pred operacijo kot zgodaj po operaciji. Bolniki s pozitivno ctDNA pred operacijo so imeli večjo verjetnost ponovitve po operaciji kot bolniki s negativno ctDNA pred operacijo (22,0 % > 4,7 %). Zgodnje pooperativno testiranje ctDNA je še vedno napovedovalo tveganje za ponovitev: en mesec po radikalni resekciji je bila pri bolnikih s pozitivno ctDNA verjetnost ponovitve 17,5-krat večja kot pri negativnih bolnikih; ekipa je tudi ugotovila, da je kombinirano testiranje ctDNA in CEA nekoliko izboljšalo učinkovitost pri odkrivanju ponovitve (AUC=0,849), vendar razlika ni bila pomembna v primerjavi s samim testiranjem ctDNA (AUC=0,839). Razlika ni bila pomembna v primerjavi s samim testiranjem ctDNA (AUC=0,839).
Klinično določanje stadija v kombinaciji z dejavniki tveganja je trenutno glavna osnova za stratifikacijo tveganja pri bolnikih z rakom, v trenutni paradigmi pa se veliko število bolnikov še vedno ponovi [4], zato so nujno potrebna boljša orodja za stratifikacijo, saj v kliniki sobivata prekomerno in premalo zdravljenja. Na podlagi tega je ekipa bolnike s kolorektalnim rakom v stadiju III razvrstila v različne podskupine na podlagi ocene kliničnega tveganja za ponovitev (visoko tveganje (T4/N2) in nizko tveganje (T1-3N1)) in obdobja adjuvantnega zdravljenja (3/6 mesecev). Analiza je pokazala, da so imeli bolniki v podskupini bolnikov z visokim tveganjem, pozitivnih na ctDNA, nižjo stopnjo ponovitve, če so prejemali šest mesecev adjuvantnega zdravljenja; v podskupini bolnikov z nizkim tveganjem, pozitivnih na ctDNA, ni bilo pomembne razlike med ciklom adjuvantnega zdravljenja in izidi bolnikov; medtem ko so imeli bolniki, negativni na ctDNA, bistveno boljšo prognozo kot bolniki s pozitivnim na ctDNA, in daljše pooperativno obdobje brez ponovitve (RFS); kolorektalni rak v stadiju I in nizkem tveganju v stadiju II: Vsi bolniki, negativni na ctDNA, niso imeli ponovitve v dveh letih; zato se pričakuje, da bo integracija ctDNA s kliničnimi značilnostmi dodatno optimizirala stratifikacijo tveganja in bolje napovedala ponovitev.

Slika 1. Analiza plazemske ctDNA pri POM1 za zgodnje odkrivanje ponovitve kolorektalnega raka
Nadaljnji rezultati dinamičnega testiranja ctDNA so pokazali, da je bilo tveganje za ponovitev bistveno večje pri bolnikih s pozitivnim dinamičnim testiranjem ctDNA kot pri bolnikih z negativno ctDNA med fazo spremljanja ponovitve bolezni po dokončnem zdravljenju (po radikalni operaciji + adjuvantni terapiji) (slika 3ACD) in da lahko ctDNA nakaže ponovitev tumorja do 20 mesecev prej kot slikovno slikanje (slika 3B), kar ponuja možnost zgodnjega odkrivanja ponovitve bolezni in pravočasnega posredovanja.

Slika 2. Analiza ctDNA na podlagi longitudinalne kohorte za odkrivanje ponovitve kolorektalnega raka

»Veliko število študij translacijske medicine pri raku debelega črevesa in danke je vodilno v tej disciplini, zlasti testiranje MRD na osnovi ctDNA kaže velik potencial za izboljšanje pooperativnega zdravljenja bolnikov s kolorektalnim rakom, saj omogoča stratifikacijo tveganja za ponovitev, usmerja odločitve o zdravljenju in zgodnje spremljanje ponovitve.«

Prednost izbire metilacije DNA kot novega MRD markerja pred odkrivanjem mutacij je, da ne zahteva presejanja celotnega genomskega sekvenciranja tumorskih tkiv, se neposredno uporablja za krvne preiskave in se izogne ​​lažno pozitivnim rezultatom zaradi odkrivanja somatskih mutacij, ki izvirajo iz normalnih tkiv, benignih bolezni in klonske hematopoeze.
Ta študija in druge sorodne študije potrjujejo, da je testiranje MRD na osnovi ctDNA najpomembnejši neodvisni dejavnik tveganja za ponovitev kolorektalnega raka stadija I-III in se lahko uporabi za pomoč pri odločitvah o zdravljenju, vključno s "eskalacijo" in "znižanjem" adjuvantnega zdravljenja. MRD je najpomembnejši neodvisni dejavnik tveganja za ponovitev po operaciji kolorektalnega raka stadija I-III.
Področje MRD se hitro razvija s številnimi inovativnimi, zelo občutljivimi in specifičnimi testi, ki temeljijo na epigenetiki (metilacija DNK in fragmentomika) in genomiki (ultra globoko ciljno sekvenciranje ali sekvenciranje celotnega genoma). Pričakujemo, da bo ColonAiQ® še naprej organiziral obsežne klinične študije in lahko postal nov indikator testiranja MRD, ki združuje dostopnost, visoko učinkovitost in cenovno dostopnost ter se lahko široko uporablja v rutinski klinični praksi.
Reference
[1] Mo S, Ye L, Wang D, Han L, Zhou S, Wang H, Dai W, Wang Y, Luo W, Wang R, Xu Y, Cai S, Liu R, Wang Z, Cai G. Zgodnje odkrivanje molekularne rezidualne bolezni in stratifikacija tveganja za kolorektalni rak stadija I do III z metilacijo tumorske DNA v krvnem obtoku. JAMA Oncol. 20. april 2023.
[2] »Breme kolorektalnega raka pri kitajskem prebivalstvu: ali se je v zadnjih letih spremenilo?«, Chinese Journal of Epidemiology, letnik 41, št. 10, oktober 2020.
[3] Tarazona N, Gimeno-Valiente F, Gambardella V in sod. Ciljno sekvenciranje DNK tumorja v krvnem obtoku naslednje generacije za sledenje minimalne rezidualne bolezni pri lokaliziranem raku debelega črevesa. Ann Oncol. 1. november 2019;30(11):1804-1812.
[4] Taieb J, André T, Auclin E. Izboljšanje adjuvantnega zdravljenja nemetastatskega raka debelega črevesa, novi standardi in perspektive. Cancer Treat Rev. 2019;75:1-11.