基于二代测序的高健康护理标准——严谨的审批，监管和质量控制

  肿瘤药物开发持续失败率高的状况。现在我们认识到，肿瘤是异构的、动态的，现在我们看到区分患者以及连续监测耐药突变的重要性。这些措施可以改善对有靶向治疗的反应率和有益于存活率。
  二代测序（NGS）是一种新兴的强大的诊断工具，年加快分子分层，而且它提高了我们对肿瘤克隆变化的认识。本文提出了有针对性的癌症治疗方法中可行性的NGS。
  “我们正在进入一个治疗癌症充满希望的时代，癌症基因组测序积累的经验可以实际使用到临床实践中，” Shashikant Kulkarni博士（贝勒医学院分子和人类遗传学教授，贝勒Miraca遗传学实验室高级主任）说，“在短短的五年里，二代测序就从一个实验室技术到临床验证的诊断工具。”
  Kulkarni博士指出，通过二代测序最近的开发指南：临床检验标准化（Nex-StoCT）工作组。结合生物信息学的新指南，这些重要的原则确保基于NGS的测试结果对临床决策是可靠和有用的。
  工作组是由疾病控制中心（CDC）召开，其扩大了遗传的参考测试程序来将NGS鉴定参考标准包括在内。美国国立卫生研究院和美国国家标准与技术研究所（NIST）一直追求这种互补效应。
  例如，NIST的基因组控制团队最近发布了第一个计量全基因组和靶标测序测试性能的DNA参考资料。这些参考材料的开发为FDA努力设计二代测序为基础的测试的监管框架提供帮助。
  NEX-STOCT工作组已经提出了一个三阶段验证过程：平台，特定的测试，信息传递途径验证。这一过程中，Kulkarni博士指出，可以增加在“通过NGS获得的关键知识的信心。”
  癌症群体进化理论
  Kulkarni博士的研究致力于癌症克隆进化和癌细胞宗系和旁系的遗传变化分析研究。Kulkarni博士强调了通过克隆选择和发展中所获得的关键知识。克隆演变常常导致癌症如急性髓系白血病（AML）的复发。
  NGS数据表明初始克隆逃避化疗并获得额外的DNA突变可能是由于化疗本身导致的DNA损伤。“如果克隆进化是由化疗形成，”Kulkarni博士强调，“我们应该集中我们的努力争取尽可能的靶向治疗。”
  个体化治疗取得了一些进展，但仍受到几大挑战。突变与表型的相关性尚不清楚。ClinGen，国家卫生研究院（NIH）资金的来源，目前正在建设一个权威的基因组知识数据库，定义了用于癌症的精密医学中基因和变异的临床意义，但这些努力仍处于早期阶段。
  其他挑战包括NGS诊断保险报销不足，医生之间的低意识，使靶向治疗走向市场需要一个缓慢的过程。“变化是缓慢的，”Kulkarni博士说。“但我很幸运地参与改变癌症治疗模式，一次一个DNA碱基。我的梦想是给所有的癌症患者都能享受到精密医疗。”
  靶向可操作的突变
  宾夕法尼亚大学个性化诊断中心（CPD）旨在发现在个体癌症中可操作的基因突变来允许更具针对性和个性化的治疗策略。该中心的核心技术是NGS。该中心的临床主任，Jennifer Morrissette博士指出，分析量从开始时50例稳步增长，每月达到250 sam>ples。团队把注意力集中在创建自定义的血液基因（68个基因）选择面板和固体肿瘤（47个基因）面板。“虽然我们的面板不广泛，他们关注的焦点是靶向或预后的基因，”Morrissette博士补充说。
  两个案例研究突出NGS激活的个性化治疗的力量。有关肝内胆管癌（ICC），这是已知的具有高度的遗传多样性，和多个易位突变影响了超过一半的基因组。
  PENN大学临床医学助理教授Arturo Loaiza Bonilla的 IV期的病人，经历了多轮的标准治疗，只能发展新的治疗策略。基因组分析报告在BRAF基因高频突变（pv600e），且病人被认为符合靶向治疗BRAF/MEK抑制剂。
  病人表现出非凡的响应，解决以往所有的肝转移。Morrissette博士提到，同样是由于突变在其他几个ICC患者中发现的，这表明在ICC V600E突变可能是值得特别注意的。所有的癌症，ICC尤其基因容易突变，并找到一个罕见的可靶向的突变，可以提供含有此突变基因的患者了一个保证。
  在第二种情况下，一个综合学科研究方法，在确定个性化的治疗过程特别有效。宾夕法尼亚大学Abramson癌症中心肿瘤委员会采用的基因型与表型的概念来筛选靶向治疗或推荐相关临床试验给患者。Martin Carroll的小组，利用从已被验证遗传预测（IGP）模型的CPD信息，结合细胞遗传学和九个突变基因来预测年轻的急性髓性白血病患者的治疗过程。
  “能够预测疾病的课程通知临床医生紧急行动，例如，使用靶向治疗，寻找直接的移植，或追求的姑息治疗，”Morrissette博士说。“我们的目标是在一个较大的病人群验证这个模型。“中心追求其他的协同方法，如联合NGS和有针对性的单基因测试创建一个优化和稳健的分析流程。
  寻找基因组重排
  “基因组重排代表癌细胞基因异常占很大比例，”George Vasmatzis博士（梅奥诊所生物标志物的发现项目总监）说。“早期我们的项目集中在这个空间并在样品制备和生物信息学分析两方面都取得了重大的进展。”
  Vasmatzis博士汇集了独特的技术组合，确定在液体和固体肿瘤的大量基因组重排和染色体易位。这个过程始于激光捕获显微切割（LCM）有效和准确地提取肿瘤细胞的纯种群。细胞被直接应用到全基因组扩增，随后用Illumina的测序仪器配对（MP）测序。
  在MP测序过程，文库制备产生短的片段包括两个预先被来自对方的基因组的2-5 kb的分隔相邻片段。结合MP库生成的数据和短插入配对末端读取得数据提供了一个强大的识别复杂的基因组的重排序列的能力。
  “这种异常的突变，MP的方法是一种快速、经济的全基因组测序方法，” Vasmatzis博士说。“我们中心已经完成了超过1500个肿瘤的基因组。”
  今年晚些时候，Mayo Clinic计划在CLIA认证的实验室提供这种测试。首先，它将支持本质的遗传分析。最终，它将取代荧光原位杂交（FISH）和恶性血液病及实体瘤的细胞遗传学试验分析。
  Vasmatzis博士描述了一个典型的临床情况下，这种技术可以为临床医生提供有价值的信息：“确定两个遥远的结节在遗传学角度有亲缘关系这是很关键的。如果他们是相关的，它可能表明一个严重的晚期肿瘤，但如果他们是不相关的，疾病可能还会在I期，使病人有可能治愈的手术。”
  仅用少量从细针取细胞活检的愿望，团队能够检测对每个肿瘤克隆独一无二的染色体易位。另外一个好处是可以发现靶向重排的可能。
  该草案可能会在癌症风险的增加的群体的全国性筛查中广泛应用，如吸烟者。“这还是有点不清楚的，我们的测试生成的信息如何呈现给医生，” Vasmatzis博士说。“我们一直致力于可视化策略使这个复杂的信息更容易理解和可操作。”
  癌症液体活检
  大多数转移性前列腺癌患者对雄激素阻断治疗反应良好。然而，许多复发和发展成去势抵抗性前列腺癌（CRPC）。
  “靶向治疗雄激素受体（AR）的新策略表现出显著的生存获益，”Delila Gasi Tandefelt博士（美国癌症研究所（伦敦）研究员）说，“然而，30%的患者根本没有反应，和那些对治疗的反应的病人，不约而同地都产生抗药性。”
  该研究所的实验室研究治疗抵抗的起源和发展。肿瘤的分子特征鉴定需要一系列的生物活检，考虑到大多数CRPC转移发生在骨骼这可能是不切实际的。此外，肿瘤异质性使得综合采样相当具有挑战性。
  目前肿瘤分子液体活检呈现微创的方式。作为学院的治疗抵抗的团队的一部分，Gasi Tandefelt博士通过对癌组织进行综合比较，从同一患者循环DNA的液体活检方法的评价。她表明血中发现肿瘤DNA是整个肿瘤负荷的代表。
  按照锚基因的突变，研究小组鉴定肿瘤转移性疾病的克隆。分析表明，治疗选择压力下不同无性系的出现或消失呈现不同的耐药机制。通过液体活检连续监测可以保证治疗早期耐药。
  “我们未来的研究将进一步集中在靶向药物治疗克隆反应评价，”Gasi Tandefelt博士说。“肿瘤是非常动态的，尤其是在选择压力下。因此，在以往的肿瘤活检的基础上的患者分层是有问题的。”
  对CRPC患者的A遗传R畸变的NGS分析，阿比特龙治疗开始的之前和之后，表明体细胞突变的和AR增益在耐药过程的重要作用。点突变可以从几个月之前的任何临床表现观察到。这个以该研究所的高级研究员Gerhardt Attard博士为首的小组进行的临床试验数据机具前瞻性的。
  目前看来，NGS可以帮助基于基因组畸变类型来选择治疗方法。下一个前沿领域，Gasi Tandefelt博士预测，将从靶基因面板扩张到全基因组/全基因组测序，为智能化的癌症治疗和单细胞分析来使罕见的抗性克隆检测获得更多的信息。
（转化医学网360zhyx.com）