纽约(基因组网)——刚刚从马克癌症研究基金会获得22.5万美元的资助，由威尔康奈尔医学院和纽约基因组中心的研究人员领导的一个小组开发了一种全基因组测序方法，可以跟踪患者血液中基因突变的累积模式。研究人员认为，该方法最终可以用于评估肿瘤切除术后患者的微小残留疾病状态。
作为威尔康奈尔大学和NYGC领导的衍生项目的一部分，该团队还开始将检测患者无细胞DNA (cfDNA)的测试商业化。
近年来，研究人员发现，他们可以使用cfDNA来跟踪患者血液中的体细胞肿瘤突变，但由于患者体内肿瘤组分较低，负担较重，因此难以敏感地检测某些癌症类型，这给当前的深度靶向测序工具带来了挑战。
“标准血浆样本中可用的基因组等等物的数量对敏感性施加了绝对的上限，”该基金的首席研究员、威尔康奈尔大学(Weill Cornell)助理教授、纽约基因组中心(New York Genome Center)核心教员丹·兰道(Dan Landau)说。“这意味着，即使深度靶向测序的分子方法具有更高的灵敏度，我们也会受到覆盖目标基因组位点的片段数量的限制。在大多数低负担疾病的病例中，这限制了对循环肿瘤DNA的敏感度，约为1到1000。”
因此，Landau的团队开发了一种方法，通过检查患者肿瘤样本中的整个基因组，并使用一种算法来识别cfDNA拷贝数的累积突变模式和区域特异性变化，从而专注于一种广泛的方法。他解释说，该算法在患者切除肿瘤后首先识别出肿瘤突变。然后，研究人员使用Illumina公司对大约5毫升的血液样本进行测序HiSeq X10或NovaSeq系统，并试图匹配任何突变在血液样本中也在肿瘤样本。
兰道说:“我们不是用非常深的测序来观察几个位点，而是用更浅的测序来观察整个癌症基因组中数万个突变，我们将整个基因组中的信号整合起来。”“这使我们能够从根本上改变检测灵敏度，我们[已经证明]使用这种方法，我们可以提高两个数量级的灵敏度。”
Landau声称，通过消除某些数据限制，他的团队的检测方法可以将cfDNA中肿瘤DNA的检测频率降低到10万分之一。
朗道解释说:“从本质上讲，我们所做的是测量无浆细胞DNA样本中突变信号的稀释程度。”“因此，你拥有的信号越多，无论是高突变率还是高拷贝数率，我们就越有可能提取出这种信号，即使是在超低循环肿瘤DNA分数中。”
在芝加哥举行的2018年美国癌症研究协会会议上，兰道和他的团队展示海报报告该方法在非小细胞肺癌样本(NSCLC)上的应用，整合全基因组突变信号以获得肿瘤分数估计。
作者指出:“对人工血浆进行基准测试显示，肿瘤组分检测灵敏度低至1:10万，比目前可用的方法灵敏度高两个数量级。”
在这项研究中，Landau和他的团队对切除的NSCLC样本和匹配的8名NSCLC患者的种系样本进行了WGS，以及匹配的术前和术后cfDNA。
研究人员在所有早期术前样本中，以及大约40%的术后患者中，发现了术前循环肿瘤DNA (ctDNA)，这与术后疾病进展相关。
Landau和他的团队然后训练了一个自定义的机器学习框架，以区分癌症改变的测序读取和测序错误改变的读取。研究小组对标记肺癌突变的特定基因组特征进行了全基因组模式匹配，他们指出，这表明患者血浆中存在ctDNA。
根据Landau的说法，从样本收集到测序结果的整个过程需要2到5天才能产生结果。
除了NSCLC, Landau说，他的团队一直在利用这项技术来监测“挑战现有方法”、“高突变率或高拷贝数变化率”的肿瘤，包括黑色素瘤、结肠vwin德赢ac米兰合作癌和其他未指明的癌症类型。
Landau表示，他的团队已经申请了一系列与测序技术相关的专利，并将使用Mark基金会的资金支持大规模临床试验。vwin德赢ac米兰合作威尔康奈尔大学和NYGC正在共同努力建立一家初创公司，将液体活检平台商业化。
兰道在NYGC的团队此前还在2018年获得了美国肺脏协会的拨款，该基金将用于进一步提高该检测方法的检测限。
其他商业和学术实体已经推出了基于测序的检测来监测患者血液中的肿瘤突变。例子包括Natera与它的Signatera平台，Guardant Health与其月球以及约翰霍普金斯大学的一个小组研究人员他们开发了一种被称为安全测序系统的检测方法。
与其他监测患者复发的方法相比，Landau认为他的团队的工具定义了在患者肿瘤中发现的“个性化突变纲要”。他说，该分析然后在整个基因组中搜索cfDNA中的这些特定突变，消除了基因组等效限制所施加的敏感性上限。
兰道指出:“靶向方法在某些情况下非常成功，例如了解转移性疾病患者克隆的空间多样性或了解新出现的耐药变异。”“然而，在其他疾病负担较低的情况下，我们需要提供更高灵敏度的方法，以便能够使用它们来持续监测疾病。”
朗道和他的团队还计划研究一种类似的方法，用于早期发现癌症，而不是在切除后监测病情。除了与威尔·康奈尔医学院合作，在不同的研究中使用该技术，兰道的团队还与纪念斯隆·凯特琳中心、马萨诸塞州总医院和伦敦弗朗西斯·vwin德赢ac米兰合作克里克研究所的多个学术伙伴合作。
总的来说，朗道认为这种检测方法将“为临床医生和患者提供实时信息，以指导他们决定辅助治疗还是持续治疗。”