Новое исследование, проведенное группой исследователей из Института Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда, Массачусетской больницы общего профиля (MGH), IBM Research и других организаций, является шагом вперед в этом направлении. Исследователи изучили новый метод отбора образцов опухолей, известный как жидкая биопсия – образец крови пациента, содержащий ДНК, выделенную из опухолей, называемую циркулирующей опухолевой ДНК или цтДНК, которую можно выделить и проанализировать.
Исследовательская группа сравнила результаты как жидких, так и стандартных биопсий тканей пациентов, которые лечились от рака желудочно-кишечного тракта, но у которых развилась лекарственная устойчивость. Результаты, опубликованные сегодня в журнале Nature Medicine, показывают, что жидкие биопсии дают более полную картину как генетического разнообразия рака пациента, так и того, как опухоли развивают лекарственную устойчивость на молекулярном уровне. Эта картина ставит под сомнение представление о том, как обычно возникает лекарственная устойчивость от рака, что имеет важные последствия для лечения.
«Примечательно, что мы обнаружили, что почти у каждого пациента, которого мы проанализировали, развился не один, а несколько механизмов лекарственной устойчивости одновременно, и это может быть более распространенным, чем мы думали ранее», – сказал Гад Гетц, соавтор исследования, директор группа вычислительного анализа генома рака в Broad and the Paul C. Замечник Кафедра онкологии онкологического центра MGH. "Это реальный сдвиг парадигмы, который заставит нас переосмыслить не только биологию лекарственной устойчивости рака, но и то, как мы подойдем к ней терапевтически в будущем."
Результаты могут объяснить, почему рак, после того как он приобрел лекарственную устойчивость, так трудно победить. Исследование также предлагает возможные молекулярные механизмы, лежащие в основе лекарственной устойчивости, которые могут указать путь к новым и более персонализированным методам лечения.
Биопсия ткани является основой диагностики рака, но она инвазивна и позволяет увидеть только одно место в одной опухоли.
Тем не менее, опухолевые клетки, даже близлежащие, могут генетически отличаться друг от друга. Жидкая биопсия, которая включает информацию о множественных опухолевых поражениях, является многообещающей альтернативой, но редко используется в клинике.
Чтобы исследовать полезность жидкой биопсии для выявления приобретенной лекарственной устойчивости при раке, Гетц, соавтор исследования Райан Коркоран, исследователь из MGH и Гарвардской медицинской школы, и их коллеги, в том числе первые авторы Апарна Парих, Игнатий Лещинер и Людмила Елагина, изучили 42 пациента с различными формами рака желудочно-кишечного тракта, проходивших лечение таргетными препаратами. Когда у пациентов появились признаки лекарственной устойчивости, исследователи проанализировали их опухоли с помощью биопсии как жидкости, так и ткани.
Они использовали набор вычислительных инструментов, разработанных в Институте Броуда, известный как PhylogicNDT, для анализа ДНК опухоли и ее мутаций устойчивости. Прямое сравнение жидкостной биопсии и биопсии ткани показало, что почти в 80% случаев жидкая биопсия обнаружила клинически значимые генетические изменения, связанные с лекарственной устойчивостью, которые не были идентифицированы с помощью стандартной биопсии ткани.
«Это крупнейшее на сегодняшний день исследование, которое напрямую сравнивает жидкую биопсию с биопсией опухоли в условиях устойчивости к раку», – сказал Коркоран. «Наши результаты показывают, что жидкая биопсия может быть предпочтительным клиническим методом для оценки того, как опухоли пациентов развивались после того, как они стали резистентными к терапии."
Анализ ДНК нескольких пациентов в исследовании не выявил четких механизмов устойчивости.
Чтобы узнать больше об этих случаях, исследователи IBM из команды разработали алгоритмы машинного обучения для группирования пациентов в соответствии с общими или похожими моделями генетических изменений, связанных с лекарственной устойчивостью. Таким образом, исследователи смогли предложить возможные механизмы устойчивости для этих случаев.
Исследование является частью пятилетнего сотрудничества между Broad Institute и IBM Research по анализу опухолей до и после появления лекарственной устойчивости, чтобы выявить основные механизмы, вызывающие устойчивость.
Сотрудничество выросло из проекта по лекарственной устойчивости от рака и биопсии крови, поддерживаемого Фондом семьи Герстнер.
«Команды IBM, Broad и MGH предлагают дополнительные знания и инструменты, пытаясь решить сложную проблему извлечения смысла из данных, и это взаимодействие оказалось очень плодотворным, – сказал Лакшми Парида, научный сотрудник IBM, Computational Genomics. , и соучредитель, вместе с Getz, в сотрудничестве Broad / IBM. «Сотрудничество было особенно захватывающим не только благодаря исключительной синергии между командами, но и благодаря бесценным данным, которые собираются для использования всем исследовательским сообществом."
Хотя это новое исследование дало некоторые заманчивые результаты, авторы подчеркивают, что необходимы более масштабные и комплексные усилия для полного понимания лекарственной устойчивости от рака. «Чтобы действительно составить карту полного ландшафта механизмов устойчивости к раку, нам нужны гораздо более масштабные исследования, охватывающие множество лекарств и типов рака», – сказал Гетц.