Tumorspecifieke mutaties in circulerend tumor-DNA (ctDNA) worden in toenemende mate gebruikt om op een niet-invasieve manier het gedrag van tumoren te voorspellen en te volgen. Tijdens ASCO 2017 werd een nieuwe methode gepresenteerd waarmee in ctDNA op tien keer meer mutaties getest kan worden dan tot nu toe mogelijk was. Daarnaast suggereren de resultaten van een andere studie dat KRAS-mutaties in ctDNA de respons op immunotherapie binnen twee tot vier weken kan voorspellen.
Assays op basis van ctDNA richten zich met name op de detectie van een klein aantal oncogene drivermutaties ter bepaling van de behandelingsstrategie of het monitoren van ziekteprogressie. Meestal analyseert men hiervoor kleine genomische regionen of specifieke mutaties die uit analyses van tumorweefsel naar voren kwamen. Een bredere toepassing van deze ctDNA-assays vereist echter een andere benadering. Hierbij moet het bijvoorbeeld mogelijk zijn om zonder voorkennis specifieke mutaties te detecteren en tevens grote stukken DNA te sequencen. Om bovendien zeldzame mutaties op een robuuste manier te detecteren, is sequencen op grote ‘diepte’ noodzakelijk. Om dit mogelijk te maken, ontwikkelden dr. Pedram Razavi (New York, Verenigde Staten) en collega’s een nieuwe ctDNA-analyse waarin ultradiep sequencen wordt gecombineerd met de analyse van grote DNA-gebieden, de zogenoemde ‘hoge-intensiteitsbenadering’.
Hoge-intensiteitsassay
Het doel van de huidige studie was om met de nieuwe hoge-intensiteitsassay ten eerste de genetische afwijkingen in weefsel versus celvrij DNA (cfDNA) uit plasma te vergelijken en ten tweede het detectiepercentage van deze afwijkingen te bepalen. Razavi: “Hiervoor werden bloed en weefsel geïsoleerd van patiënten met gemetastaseerde borstkanker, niet-kleincellige longcarcinoom en castratieresistent prostaatcarcinoom. De sequentie van 508 genen werd bepaald in cfDNA en genomisch DNA van witte bloedcellen. Parallel werd in tumorweefsel en normale cellen de sequentie bepaald van 410 genen.
In de gehele populatie werd bij 89% van de patiënten in het cfDNA ten minste één genetische afwijking gedetecteerd.1 Bij de patiënten met respectievelijk borst-, long- en prostaatkanker was dit 97%, 85% en 84%. Daarnaast werd de meerderheid van de afwijkingen in de tumorweefsels ook in het cfDNA vastgesteld. Dit betrof respectievelijk 73%, 74%, 72% en 72% van de gedetecteerde afwijkingen in de totale populatie en bij de borst-, long- en prostaatkankerpatiënten. Bij dezelfde patiëntengroepen betrof dit een 76%, 89%, 61% en 73% overeenkomst in afwijkingen waarvoor een doelgerichte therapie beschikbaar is. Daarnaast hadden klonale afwijkingen vergeleken met subklonale afwijkingen een grotere kans om in het cfDNA gedetecteerd te worden”, aldus Razavi.
Voorspellende marker
Dat de bepaling van gemuteerd ctDNA de respons op behandeling zou kunnen voorspellen bleek uit een studie van dr. Jeroen Hiltermann (UMC Groningen) en collega’s.2 In deze studie werd in de tijd de aanwezigheid van KRAS-gemuteerd ctDNA bepaald in het plasma van longkankerpatiënten die met nivolumab behandeld werden. Vervolgens werd het aantal gemuteerde ctDNA-kopieën in de tijd gecorreleerd met de respons op nivolumab.
Van de zestien geteste patiënten hadden er vijf een respons volgens RECIST. Bij de vijf responderende patiënten correleerde de respons op nivolumab met een sterke toename in KRAS-gemuteerd ctDNA in de eerste week, gevolgd door een daling tot niet-detecteerbare niveaus. Bij de acht niet-responders werd over het algemeen echter een geleidelijke toename in KRAS-gemuteerd ctDNA waargenomen. Eén patiënt met een gemengde respons liet een geleidelijke afname in expressie zien en twee patiënten met stabiele ziekte een variabel KRAS-gemuteerd ctDNA-niveau.
Volgens de auteurs suggereren deze resultaten dat gemuteerd ctDNA de respons op immunotherapie met PD-1-remmers kan voorspellen.
Referenties
1. Razavi P, et al. J Clin Oncol 2017;35: abstr LBA11516.
2. Hiltermann TJ, et al. J Clin Oncol 2017;35: abstr 3030.
Dr. Robbert van der Voort, medical writer
Commentaar dr. Winand Dinjens, hoofd Moleculaire Diagnostiek, Erasmus MC, Rotterdam
De laatste twee jaar hebben moleculaire analyses van celvrij DNA (cfDNA) in liquid biopsies van vooral bloedplasma, maar ook van liquor, urine en glasvocht, een grote vlucht genomen. Met name bij patiënten met een maligniteit kan analyse van het circulerend tumor-DNA (ctDNA) in het cfDNA belangrijke informatie opleveren voor het monitoren van de ziekte, het bepalen van het effect van de behandeling en over het optreden van mutaties die de tumor resistent maken voor de (doelgerichte) therapie en soms gevoelig maken voor een nieuwe generatie therapeutica. De detectie van ctDNA is in deze analyses gebaseerd op het aantonen van tumorspecifieke, en al dan niet targetable, mutaties in het cfDNA. In principe kunnen de cfDNA-analyses ook gebruikt worden voor screening van gezonde personen, maar de sensitiviteit en specificiteit van de huidige bepalingen zijn onvoldoende voor screening van asymptomatische personen op populatieniveau.
Naast toepassing bij oncologische patiënten kunnen cfDNA-analyses ook gebruikt worden voor het detecteren van ontstekingen, waarbij de concentratie cfDNA in bloedplasma als indicator fungeert. Verder kan cfDNA-analyse ingezet worden voor het monitoren van eventuele afstoting bij patiënten met een heteroloog orgaantransplantaat. Bij deze cfDNA-analyses wordt gebruikgemaakt van de aanwezigheid van verschillen in het DNA van de donor en acceptor (DNA-polymorfismen: SNP’s).
De fractie ctDNA die aanwezig is in cfDNA uit plasma is variabel en afhankelijk van tumorload en tumortype, maar ook van lysis van witte bloedcellen na afname van het bloed. Het percentage ctDNA is vrijwel altijd erg laag, in de orde van grootte van 0,1%. Voor ctDNA-analyses is het dus nodig een heel gevoelige bepaling te gebruiken die in de 0,1%-range mutant-DNA (ctDNA) kan detecteren in een grote overmaat van wildtype (niet-gemuteerd) DNA (cfDNA).
De ctDNA-analyses zijn aanvankelijk uitgevoerd met enkelvoudige-mutatiebepalingen met digitale PCR-procedures, maar de laatste tijd wordt steeds meer next generation sequencing (NGS) gebruikt waarbij meerdere mutaties in één analyse simultaan kunnen worden gedetecteerd. De gewenste analytische gevoeligheid wordt in de NGS-analyses bereikt door de combinatie van de hoeveelheid cfDNA die in de assay wordt gebruikt (input), het gebruik van single molecule barcoding (bepaling van het aantal genomische DNA-moleculen waarvan het NGS-resultaat afkomstig is), de ‘diepte’ van het sequencen (aantal moleculen van een PCR-fragment waarvan de sequentie is bepaald, bijvoorbeeld 25.000 moleculen), het detecteren van meerdere mutaties in hetzelfde cfDNA-monster, de interpretatie van de cfDNA-NGS-resultaten in de context van (eerder) aangetoonde mutaties in tumorweefsel van de patiënt, en de bio-informatische correctie voor de (DNA-positiespecifieke) achtergrondruis (digital error correction).
De ctDNA-analyses hebben ook in Nederland een zeer snelle ontwikkeling laten zien en worden thans met name voor patiënten met niet-kleincellig longcarcinoom in meerdere centra diagnostisch toegepast. In het Erasmus MC, Rotterdam, worden de ctDNA-analyses uitgevoerd door de afdelingen Klinische Chemie en Pathologie en de resultaten worden wekelijks besproken in een longoncologie-MDO. Vanuit dit MDO worden door de longartsen behandeladviezen gegeven aan de artsen die de ctDNA-analyses hebben aangevraagd.
De hier besproken ASCO-abstracts van Razavi et al. en Hiltermann et al. laten zien dat de ontwikkelingen binnen de ctDNA-analyses voortgaan in zowel technologisch opzicht als wat betreft toepassingen. In beide aspecten zijn nog belangrijke en innovatieve ontwikkelingen te verwachten waarbij steeds meer relevante informatie uit het ctDNA zal worden verkregen (meer mutaties, andere afwijkingen en informatie over de activiteit van het DNA: genen die al dan niet tot expressie komen) tegen redelijke kosten, enkele honderden euro’s.
Oncologie Up-to-date 2017 vol 8 nummer 4
DEEL DIT ARTIKEL:
