כאן יש לנו הציג את השיטה שלנו לגילוי ולכמת את תדירות allelic של מוטציות גידול cfDNA מתוך ביופסיה נוזלי החולה. אנו מדגישים את הצעדים הקריטיים להצלחת השיטה, כולל עיבוד לדוגמה טרום ניתוח, חילוץ cfDNA, עיצוב שיטת ה-PCR וניתוח נתונים. כדי להגביל את נפח המדגם בשימוש, cfDNA מופק 1 מ ל של פלזמה, אבל רק 500 μL של שדרתי. כאשר מחלץ מ-שדרתי, את הפרוטוקול לחילוץ מ 1 מ ל של שתן (בעקבות מדריך cfDNA ערכת החילוץ12) משמש, לפי ההמלצה של היצרן. ההבדל בנפח המדגם הנדרש בין פלזמה ו שדרתי היא בשל רמות נמוכות יותר של הגידול cfDNA מסוים פלזמה לעומת שדרתי של חולים עם גידולים במוח, המחייב הפחתת כרכים לדוגמה גדול יותר עבור זיהוי מוטציה8. אם המדגם זמין, יותר מ-1 מ ל פלזמה ניתן לחלץ כדי לייצר תשואה DNA גבוה יותר. עם זאת, במקרה של חולים ילדים, חשוב למזער את כמות הדם המשמש כאשר הדבר אפשרי, כמו גם הליך פשוט כגון דם לצייר היא מעייפת לחולים ילדים עם סרטן שעברו טיפולים הקרינה. חילוץ מ-1 מ"ל הפחת של פלזמה גם מאפשר שכפול עקירת, כך ניתן לחזור על האפשרות (למשל, במקרים של כישלון בחילוץ DNA או זיהום מדגם).
במאמץ להפחית כל שימוש לדוגמה שאינו הכרחי לחלוטין, cfDNA הוא בדרך כלל לא כימות. עם זאת, מצאנו מגוון של ריכוזי cfDNA בין 0.2-2 ng/μL ו-0.6-13 ng/μL ב פלזמה ו שדרתי, בהתאמה. בהינתן כמות נמוכה של cfdna, ואת העובדה אללים מוטנטים ספציפיים הגידול נמצאים בתדר נמוך, צעד מראש הגברה באמצעות אותה קבוצה של התחל המשמש dpcr הוא הכרחי כדי להגדיל באופן משמעותי את כמות ה-DNA היעד במדגם, לסייע ב זיהוי מוטציה8. דילול המוצר pre-מוגבר במאגר ההשעיה DNA מספק נפח מספיק עבור משכפל טכני, אשר מסייע בהבחנה תוצאות חיוביות אמיתיות. כיוון שמספר טיפות המוטציות יכול להיות נמוך (לדוגמה, בין 0-2 טיפות מוטאנטים בדגימת פלזמה), הכללת השכפל הטכני היא המפתח לפתרון מצב מוטציה. בעוד אחד PCR היטב עשוי להניב 0 מוטציה טיפות, השניים האחרים עשויים להניב 1-2 עבור דגימת פלזמה אחת ניתח בטריליטה; לפיכך, הכללת המשכפלת מאפשרת דיוק רב יותר בעת קביעת מצב המוטציה. לאחר מכן, ה-MAF מחושב כממוצע של ערכי השכפול.
ריבוב מראש הגברה (הגברת מקדם מסוג wildtype ומוטציה אללים של שני מוטציות של עניין) מגביר את השירות של מדגם אחד, כמו חומר התחלתי אותו ניתן להשתמש כדי לבדוק שני מוטציות. חשוב לעשות זאת, מוצר הגברה מראש של מולטיפלקס יכול להיות מנותח בסינגפלקס במהלך dPCR למען פשטות רבה יותר, כפי שמתואר כאן. עם זאת, הגברה מראש של PCR ו-dPCR עשוי להיות מרובב. כאשר ריבוב, התנאים חייבים להיות ממוטבים עבור שתי קבוצות של התחל והבדיקות: פריימר הטמפרטורות ריפוי חייב להיות דומה לרוץ יחד ב-PCR הגברה, ובדיקה צריך להיות מתוכנן כדי ליצור אשכולות שונים (בהתבסס על אות פלורסנט ו אינטנסיביות). בעת אימות קבוצה חדשה של התחל והבדיקות, הפעל הדרגתי של טמפרטורת ריפוי כדי לקבוע את טמפרטורת הריפוי האופטימלית המבוססת על הטווח שהוצע על ידי היצרן. לפני בדיקת הבדיקות על החולה cfDNA דגימות, לאמת אותם באמצעות בנייה DNA סינתטי ו/או רקמת הגידול gDNA של תשומות שונות (כלומר, עד 10 ng).
לאיתור אללים המוטציות עם יותר ספציפיות וחוסר התאמות מופחת הכלאה של בדיקה ל-DNA היעד, נעול חומצת גרעין (lna) בדיקות משמשות. Lna היא חומצה גרעין אנלוגי עם גשר מתילן חיבור 2 '-חמצן ו-4 '-פחמן של טבעת ריבוז9. גשר מתילן נועל את חומצת הגרעין לתוך היווצרות האופניים נוקשה המגבילה גמישות, מגביר את יציבות הדופלקס התרמי, ומשפר את הספציפיות של הכלאה בדיקה למטרה DNA10,18, 19. אם קיים אי התאמה בסיסית בודדת בין ה-DNA של הבדיקה לבין התבנית, היווצרות הדופלקס בין הגשוש למטרה יגרום לחוסר יציבות. בתור כזה, בדיקה LNA לשפר את הספציפיות של כריכת הבדיקה ולגרום האות לרעש גבוה יותר לקול11. ניתוח פלזמה ושדרתי מפני חולים לא-החולה החולי ילדים הקימה את הספציפיות של הקביעה שלנו עם LNA רגשים המיקוד H3F3A p. K27M, כדי לקבוע כי תדירות allelic של שווה או פחות מ 0.001% נחשב חיובי כוזב 8. לקבלת שיקולים נוספים למיטוב העיצוב של הבדיקות והתחל, כולל התוכן GC, אמפליקון גודל, צבע עיתונאי בדיקה, ו מקדחים, מתייחסים הנחיות יצרן dpcr14,17. למרות שהשיטה שלנו היא ממוטבת לשימוש עם מערכת RainDance, הפרוטוקול עשוי להיות מותאם לשימוש עם פלטפורמות dPCR אחרים.
השיטה המוצגת כאן שואבת כוח מרוב רגישות גבוהה והעשרה היעד שהושגו על ידי dPCR, אשר נשאר פלטפורמת הבחירה לגילוי מוטציות גידול נדירות cfDNA. למרות העוצמה, dPCR מוגבל במספר מוטציות שניתן לבדוק בתוך שיטת יחיד. חלופה dPCR היא רצף הדור הבא (NGS), אשר עשוי לזהות מוטציות מרובות על פני גנים רבים, הגדלת כלי השירות של מדגם אחד. NGS יכול לזהות מוטציות ב שדרתי ופלזמה של חולים עם גזע המוח gliomas20, עם זאת, הוא כרגע פחות רגיש מאשר dpcr בזיהוי מוטציות הגידול cfdna, עם מגבלות זיהוי של 0.1-10% maf לעומת 0.001% ב-PCR מבוססי גישות21 . dPCR משיגה גם זמן טיפול מהיר יותר מאשר NGS, המאפשר זיהוי מהיר של מוטציות עניין. הגישה ה-PCR ישימה לאורך סוגי הסרטן וניתן להרחבה כדי לזהות מוטציות נקודה חמה ו-cfDNA22.
הביופסיה הנוזלית היא אכן בחיתוליו והיא תדרוש התפתחות נוספת לתפירת מחלות ספציפיות. ניטור הגידול בהקשר של האבולוציה הגידול יהיה האתגר הבא, שבו פלטפורמה מסוגל לזהות מוטציות המתעוררים עם רגישות גבוהה יהיה צורך. בנוסף, פלטפורמות המסוגלים לזהות מגוון של biomolecules (פפטידים, ציטוקינים, RNA) יהיה מועיל מאוד בהערכת תגובת הגידול לטיפול, כמו גם קידום התערבויות קליניות אישית.