Met variant calling wordt het proces bedoeld waarbij met speciale analysegereedschappen genvarianten worden geïdentificeerd in DNA-sequenties. Dr. Petra Nederlof, klinisch moleculair bioloog in de pathologie bij het Antoni van Leeuwenhoek te Amsterdam, gaf een overzicht van platforms en gereedschappen die bruikbaar zijn voor variantclassificatie en hoe de gegevens vervolgens met anderen kunnen worden gedeeld. Louisa Hoes, arts-onderzoeker in hetzelfde instituut, richtte zich op de klinische interpretatie van variant calling: de DRUP-studie.
Nadat met bijvoorbeeld next generation sequencing (NGS) sequenties zijn bepaald van DNA uit kankerweefsels, wordt middels een softwarepipeline variant calling gedaan. Een variant call is de conclusie dat op een gegeven positie in een individueel genoom sprake is van een verschil in DNA-code ten opzichte van het referentiegenoom. Vervolgens zal de klinisch moleculair bioloog in de pathologie (KMBP’er) deze data interpreteren om te bepalen welke varianten (mogelijk) relevant zijn voor de patiënten (variantclassificatie). Deze varianten worden dan gerapporteerd aan de patholoog en komen in het pathologieverslag. De oncoloog kan op basis van die gegevens bepaalde therapiekeuzes maken. Speciale cases kunnen besproken worden binnen een moleculaire tumorboard (MTB), een multidisciplinair team van pathologen, internist-oncologen, longartsen en KMBP’ers om te komen tot een behandeladvies. Petra Nederlof: “Bij veel gerapporteerde varianten is de interpretatie eenduidig en in het Antoni van Leeuwenhoek wordt slechts een beperkt aantal besproken binnen de MTB. Bij ons wordt zo’n behandeladvies dus nooit geformuleerd door de KMBP’er zelf.”
Variantclassificatie
Welke informatie is essentieel voor een variantclassificatie? Het classificatiesysteem dat vaak wordt toegepast bij mutaties in kiembaancellen, dus bij erfelijke kanker, is volgens Nederlof te ruim en ongeschikt voor het maken van therapiekeuzes. “Die classificatie biedt voor somatische mutaties misschien wel enig houvast, maar voor een gedegen rapportage aan de kliniek heb je additionele informatie nodig. Wat zijn bijvoorbeeld de biologische effecten van de varianten? Is er sprake van gain-of-function, waartegen soms doelgerichte behandeling mogelijk is? Of is er juist functieverlies, zoals bij tumorsuppressorgenen? Zijn ze betrokken bij therapieresistentie? Gaat het om (activerende) drivermutaties of minder relevante passengermutaties? Bevat een gen ook nog ander mutaties? Is het gen überhaupt een doelwit voor therapie? En gaat het alleen om diagnostiek of ook om research? Ook het tumortype is een factor: bij eenzelfde mutatie kan een bepaalde therapie wel werken in het ene tumortype en niet in het andere.”
MVLD-raamwerk
Waar komt die informatie vandaan, waar moet ze aan voldoen? Een interessante poging om sequentievarianten op basis van hun klinische relevantie te catalogiseren, is ontwikkeld door de Amerikaanse Somatic Workgroup van de Clinical Genome Resource (ClinGen). Het gaat om een consensus-set van minimal variant level data (MVLD), een raamwerk van gestandaardiseerde data-elementen om alle kankervarianten te beheren voor klinische toepassing. Nederlof: “We willen binnen de pathologiegemeenschap het beheer van somatische varianten stroomlijnen, overbodige data elimineren en de interpretatietijd bekorten. De MVLD harmoniseert de standaardterminologie voor de beschrijvingen en interpretaties van allelen die zijn verzameld in vele databestanden. Daarnaast bevat het unieke ‘velden’ voor gegevens als kankertype, biomarkerklasse, therapeutische context, therapeutisch effect en evidentieniveau. Ook zijn er aanbevelingen voor gecontroleerde semantiek en ontologie. Bij kiembaanmutaties wordt de bewijskracht voor pathogeniteit aangeduid als zeer sterk, sterk, gematigd of ondersteunend. Bij somatische mutaties wordt ingevuld of sprake is van prospectieve of retrospectieve studies, FDA-goedkeuringen, richtlijnadviezen, expertopinies, case reports of preklinische experimenten.”1
Nuttige databestanden
Voor sommige varianten zijn al deze data beschikbaar. Hoe moet je omgaan met varianten waarover men weinig informatie heeft? Wat biedt het internet aan behulpzame gereedschappen en informatiebronnen?
“Een vaak gebruikt databestand is Mycancergenome, waarin per tumortype varianten worden genoemd met bekende therapieresponsen.2 Het databestand CIVICdb.org bevat slechts gepubliceerde varianten. Dit bestand maakt melding van de verschillende niveaus van evidentie. Er kan bijvoorbeeld ondersteunend bewijs zijn gevonden voor resistentie tegen bepaalde antikankermiddelen.”
Ook de Cancer Genome Interpreter is volgens Nederlof bruikbaar.3 “De algoritmes hiervan zoeken in veel verschillende databases naar informatie om een variant te classificeren.”
Wel moet men zich steeds afvragen welke informatie het oplevert en of deze correct is, wat soms enig speurwerk vereist. “We hebben een eigen kennisbestand met somatische varianten die we hebben geclassificeerd: de managed variant list (MVL). Deze informatie zouden we graag met de rest van Nederland willen delen. Heeft een ander centrum eenzelfde variant gevonden, dan kunnen we wellicht gezamenlijk tot een conclusie komen. Zo’n MVL moet wel voortdurend worden onderhouden, omdat steeds meer bekend wordt over de biologie en klinische effecten.”
Datasharing
Het Antoni van Leeuwenhoek is betrokken bij een internationaal project van de American Association for Cancer Research: AACR Project Genomics Evidence Neoplasia Information Exchange (GENIE), vooral bedoeld om NGS-data te delen.4 Het bevat al 39.000 genomische records van ruim zestig kankertypen. Via het platform cBioPortal, een open-source softwaresysteem dat voorziet in intuïtieve visualisaties en analysemethoden voor grote datasets, kunnen lokale studies toegevoegd worden, toegankelijk voor wie in het project participeert, en gedeeltelijk ook voor anderen. Dit willen we gebruiken voor het landelijke Predictieve Analyse voor THerapie (PATH)-project, waarbij alle Nederlandse pathologielaboratoria zich hebben aangesloten.5 Dit project streeft naar een gecoördineerde aanpak om precisiemedicijnen beter toegankelijk te maken. Nederlof: “We onderzoeken of cBioPortal hierin bruikbaar is als platform voor datasharing. Een belangrijke uitdaging is het zonder extra handelingen importeren van data uit het Pathologisch-Anatomisch Landelijk Geautomatiseerde Archief (PALGA). cBioportal is gengeoriënteerd, PALGA is patiëntgeoriënteerd. Om de genomische data beter gestandaardiseerd in PALGA te importeren worden een moleculaireprotocolmodule en een importmodule gemaakt. Een automatische exportmodule laat de data ook richting cBioPortal gaan.”
Van CPCT-02 naar DRUP
Louisa Hoes is coördinator van een nationale studie die voor patiënten met gevorderde kanker met een vastgesteld moleculair profiel de klinische werkzaamheid evalueert van op de markt gebrachte doelgerichte antikankermiddelen, maar voor andere indicaties dan waarvoor deze middelen zijn geregistreerd: het Drug Rediscovery Protocol (DRUP). Ook Hanneke van der Wijngaart (VUmc) en hoofdonderzoekers prof. dr. Henk Verheul (VUmc), prof. dr. Hans Gelderblom (Leids Universitair Medisch Centrum) en prof. dr. Emile Voest (Antoni van Leeuwenhoek) zijn deel van het DRUP-team. De studie wordt uitgevoerd namens het in 2010 door Erasmus MC, UMC Utrecht en Antoni van Leeuwenhoek opgerichte Center for Personalized Cancer Treatment (CPCT), een samenwerkingsverband tussen inmiddels ruim veertig Nederlandse ziekenhuizen die gepersonaliseerde behandeling willen faciliteren voor toekomstige kankerpatiënten.
“In de CPCT-02-studie wordt van patiënten met een vergevorderd kankerstadium vóór hun behandeling een tumorbiopt genomen dat vervolgens met whole genome sequencing (WGS) door de Hartwig Medical Foundation genetisch in kaart wordt gebracht,” legt Hoes uit. “Zowel de genetische als klinische gegevens worden verzameld in een nationale databank. Vervolgens worden de DNA-profielen gekoppeld aan de behandeluitkomsten om zo steeds beter te begrijpen hoe kanker ontstaat en waarom behandelingen wel of niet werken. Hiermee hopen we op den duur op maat gemaakte behandelingen te kunnen ontwerpen.”
Door WGS komen de onderzoekers ook steeds meer ‘ongewone’ bevindingen tegen. Hoes: “BRAF-mutaties zijn gebruikelijk bij melanoom, maar nu treffen we ze soms ook aan bij niet-kleincellig longcarcinoom. Met borstkanker geassocieerde HER2-amplificaties zien we nu soms ook bij colorectale tumoren. De vraag is dan steeds of zo’n vondst een basis vormt voor behandeling. De klinische relevantie van varianten in een andere tumorcontext is vaak nog onduidelijk en het behandelen van patiënten met medicamenten buiten de geregistreerde indicaties vormt een uitdaging. Doordat deze data niet verzameld worden, is er ook geen leercurve.’’
In de DRUP-studie worden patiënten op basis van hun moleculaire tumorprofiel behandeld. Ze krijgen commercieel verkrijgbare doelgerichte therapie of immunotherapie (geen chemotherapie), waarbij de toxiciteit en werkzaamheid systematisch worden geregistreerd. “De link tussen CPCT-02 en DRUP is dat alle ziekenhuizen die participeren in CPCT-02 ook mee kunnen doen aan DRUP en dat de WGS-analyse van CPCT-02 kan worden gebruikt om te bepalen of patiënten in aanmerking komen voor de DRUP-studie.”
Vele cohorten
Elke casus wordt individueel beoordeeld. In geval van onbekende varianten wordt regelmatig gebruikgemaakt van expertise van buitenaf in de vorm van de multidisciplinary expert board (MEB). Zijn het oncogene mutaties? Vervolgens wordt beoordeeld of er voor een gevonden variant ook medicijnen beschikbaar zijn en wordt gezocht naar relevante literatuur. Zodra er een match is met een medicijn, worden patiënten geïncludeerd, voorgelicht en gescreend en wordt er opnieuw een biopt genomen voor wetenschappelijke doeleinden (biomarkeranalyse).
Hoe wordt vastgesteld of een medicijn effectief is? “De DRUP-studie heeft een zogeheten basket-design – het bestaat uit verschillende cohorten, waarbij elk cohort is gedefinieerd voor één studiemedicijn, één tumortype en één moleculair profiel. Per cohort wordt een analyse uitgevoerd. We beginnen steeds met een cohort van acht patiënten en zien we bij één van hen een respons, dan kan het cohort worden uitgebreid tot 24 patiënten. Zien we dan vijf of meer responsen, dan rechtvaardigt dat verder onderzoek. Bij de volgende stap komt het Zorginstituut Nederland in beeld: kan het medicijn voor dat tumortype worden geregistreerd, of in elk geval worden vergoed?”
De DRUP-studie is in september 2016 in 27 Nederlandse ziekenhuizen gestart; de eerste zeventien zijn open voor inclusie, de overige zijn nog in voorbereiding en er zullen nog zes nieuwe ziekenhuizen toetreden bij het volgende amendement. Er is inmiddels een arsenaal van negentien studiemedicijnen: tyrosinekinaseremmers, immunotherapie en monoklonale antilichamen. Er zijn nu 437 aanmeldingen waarvan het tumorprofiel en de voorgeschiedenis bekend zijn. Van deze aanmeldingen start uiteindelijk 55% niet om verschillende redenen: de gevonden variant blijkt niet pathogeen, de patiënt komt toch nog in aanmerking voor standaardtherapie of voor andere trials (die gaan altijd voor), men blijkt toch niet aan de inclusiecriteria te voldoen of heel soms hebben we geen passend medicijn.
Er zijn op dit moment vijftig cohorten geopend. Krijgt men in een klein land als Nederland elk cohort vol met acht patiënten? “Er lopen verschillende vergelijkbare studies in het buitenland, waaronder de Amerikaanse TAPUR-studie. Met name voor de wat zeldzamere tumortypes is het zinvol om data te kunnen combineren en op die manier cohorten vol te krijgen. En zijn er al resultaten? Hoes: “Over de afzonderlijke cohorten kunnen we nog niets zeggen, maar als we alle patiënten tezamen nemen, zien we dat rond 30% een duidelijk klinisch voordeel laat zien, een opmerkelijk hoog percentage!”
Referenties
1. Ritter DI, et al. Genome Med 2016;8:117.
2. My Cancer Genome. Te raadplegen via Mycancergenome
3. Cancer Genome Interpreter. Te raadplegen via www.cancergenomeinterpreter.org/home
4. AACR Project GENIE Consortium. Cancer Discov 2017;7:818-31.
5. Predictieve Analyse voor Therapie (PATH). Te raadplegen via www.netwerk-path.nl
Dr. Jan Hein van Dierendonck, wetenschapsjournalist
Oncologie Up-to-date 2018 vol 9 nummer 2
DEEL DIT ARTIKEL:
