Ул. Детская исследовательская больница Джуда изменила золотой стандарт диагностического тестирования онкологических больных в детском возрасте в эпоху точной медицины и ввела тестирование новых онкологических больных. Результаты были недавно опубликованы в научном журнале Nature Communications.
Исследователи показали, что включение полногеномного секвенирования в клиническое геномное тестирование привело к выявлению дополнительных мутаций, вызывающих рак, почти у половины пациентов в недавнем исследовании. Эти мутации не могут быть идентифицированы путем секвенирования только кодирующих белок участков генома (экзома) и экспрессии генов (транскриптом).
Пилотное исследование включало 78 детей и подростков с различными формами рака, лечившихся в больнице Св. Джуд и прошли обширное диагностическое обследование. Это исследование заложило основу для клинического геномного тестирования, которое теперь предлагается каждому новому пациенту. Больной раком Джуда. Усилия включали разработку клинического конвейера для своевременного анализа, проверки и выявления клинически значимых результатов.
"Это исследование предлагает новый золотой стандарт клинического геномного тестирования и подчеркивает критическую необходимость включения полногеномного секвенирования в клинические испытания и лечение онкологических педиатрических больных," сказал Джеймс Р. Даунинг, М.D., Ул. Джуд президент и главный исполнительный директор. Даунинг; Цзинхуэй Чжан, доктор философии.D., кафедра Св. Джуд Департамент вычислительной биологии; и Дэвид Эллисон, М.D., Ph.D., кафедра Св. Jude, кафедра патологии, являются авторами-корреспондентами исследования.
Секвенирование всего генома включает определение точного порядка 3 миллиардов химических оснований, составляющих ДНК человека, молекулу, которая кодирует инструкции по сборке и поддержанию жизни. Хотя полногеномное секвенирование предлагает наиболее полную оценку различий между нормальным и злокачественным геномами пациентов, этот метод не получил широкого клинического использования, отчасти из-за стоимости и своевременности результатов тестов.
В настоящее время клинические испытания с секвенированием следующего поколения часто включают интегрированный анализ более ограниченного секвенирования всего экзома и всего транскриптома, также известного как секвенирование РНК. Экзом – это 1-2 процента генома, который кодирует инструкции по сборке белков. Транскриптом определяет гены, которые экспрессируются.
Выводы
В этом исследовании сравнивались результаты клинических испытаний, которые объединяли секвенирование всего генома и всего экзома опухолей пациентов и нормальной ДНК плюс весь транскриптом опухолевой ДНК, с результатами, когда анализ был ограничен экзомом и транскриптомом. Тестирование проводилось в сертифицированном CLIA и аккредитованном CAP St. Клинико-диагностическая лаборатория Джуда.
Для 47 процентов пациентов клинические тесты, которые включали секвенирование всего генома, выявили известные или вероятные вызывающие рак мутации, которые не были обнаружены в тестах только с секвенированием всего экзома и всего транскриптома.
Тестирование, которое включало все три метода секвенирования следующего поколения, выявило 99 процентов известных или предполагаемых мутаций, вызывающих рак, по сравнению с 78 процентами мутаций, полученных в результате тестов с одним целым экзомом и одним транскриптомом.
"Это действительно показало ценность секвенирования всего генома, по крайней мере, для лечения рака у детей," Чжан сказал.
Геномные изменения, которые вызывают рак и подпитывают его, широко варьируются. Раковые мутации включают изменения одного основания (точечные мутации) в генетическом коде, структурные вариации, вызванные хромосомными перестройками, а также делецию или добавление сегментов ДНК. "Различные методы секвенирования лучше подходят для выявления различных изменений," Чжан сказал, добавив, что секвенирование всего генома – лучший подход для поиска определенных мутаций, которые широко наблюдаются при детском раке. "Неудивительно, что включение полногеномного секвенирования в анализ обнаружило мутации высокого риска, которых не было при секвенировании всего экзома или секвенирования всего транскриптома," она сказала.
Эллисон добавил, "Мы ожидаем, что комбинированные методы секвенирования обеспечат всестороннее представление о генетических изменениях в детском раке, которые имеют наибольшее значение для принятия решений о лечении, а также послужат двигателем для открытия генетической основы необычных детских онкологических заболеваний."
Исследование построено на ул. Джуд – Проект детского онкологического генома Вашингтонского университета. Запущенный в 2010 году проект детского онкологического генома секвенировал нормальные и раковые геномы более 800 молодых пациентов с одними из наименее изученных и наиболее агрессивных видов рака. В рамках проекта были сделаны революционные открытия в ряде видов рака, а также созданы вычислительные алгоритмы, улучшившие анализ геномного секвенирования.
Для этого исследования исследователи разработали аналитический конвейер для обнаружения, сравнения и проверки вариаций ДНК опухоли и зародышевой линии, выявленных при секвенировании всего генома, экзома и транскриптома. Выявлены вероятные или предполагаемые патогенные варианты. Затем рейтинг и клиническая важность были рассмотрены комитетом экспертов, обладающих биоинформатикой, генетикой и клинической экспертизой, прежде чем результаты были сообщены клиницистам и включены в медицинские карты пациентов.
Сегодня конвейер предоставляет отчетные результаты в среднем за 31 день. Это сопоставимо со сроком возврата результатов секвенирования экзома опухоли или аналогичного геномного тестирования. Затраты на секвенирование и хранение данных о полном геноме, экзоме и транскриптоме в расчете на одного пациента снизились с момента начала исследования в 2013 году.
Ключевой особенностью клинической линейки было программное обеспечение, разработанное соавтором Майклом Рушем из Санкт-Петербургского государственного университета. Джуда, факультет вычислительной биологии, и его коллеги. Конвейер оптимизировал интеграцию и проверку геномных вариантов, выбранных различными платформами секвенирования. "Проверка результатов на всех трех платформах секвенирования повысила точность и чувствительность результатов," Руш сказал.
Последовательные данные, используемые в этом исследовании, как сырые, так и обработанные, доступны исследователям во всем мире через St. Портал данных Jude PeCan (детский рак) в Санкт-Петербурге. Джуд Клауд. Ул. Исследователи Джуда надеются, что доступ будет способствовать дальнейшим исследованиям и разработкам или клиническим приложениям, связанным с секвенированием всего генома.