Łącznie 90 próbek (74 unikalnych), reprezentujących kontrole pozytywne i negatywne, wcześniej scharakteryzowane linie komórkowe oraz pozostałości klinicznych biopsji guzów utrwalonych w FFPE, zostało poddanych ocenie pod kątem zawartości DNA zdolnego do amplifikacji, wprowadzonych do multipleksowej amplifikacji PCR, oznaczonych adapterami sekwencyjnymi, zindeksowanych kodami kreskowymi i przeanalizowanych w jednym przebiegu na stacjonarnym sekwenatorze NGS (Rysunek 2), co dało 19,1 M odczytów przechodzących przez filtr. Równomolarne łączenie próbek zaowocowało wysoką głębokością sekwencjonowania (3 692x odczytów) i jednorodnym pokryciem (97,8% amplikonów pokrytych w zakresie 5-krotności mediany głębokości odczytów). Wartości odstające obejmowały kontrole bez matrycy, DNA jednej linii komórkowej z dużą amplifikacją liczby kopii oraz DNA z FFPE, które zostało oznaczone jako wykazujące inhibicję PCR w przedanalitycznym badaniu kontroli jakości (Rysunek 3). Jednorodność pokrycia w obrębie 46 amplikonów została utrzymana przy udziale trzech różnych operatorów (Rysunek 4A) oraz dla różnych próbek DNA z FFPE o niskiej jakości (Rysunek 4B). W przypadku kontroli DNA guza FFPE, sporządzonej z mieszaniny pozostałości próbek klinicznych w celu uzyskania 5% BRAF V600E (ilość określona metodą droplet digital PCR), trzej operatorzy zgłosili obecność docelowej mutacji BRAF z częstością 3,9%, 5,3% i 6,5% przy użyciu 400 kopii zdolnych do amplifikacji (a zatem zaledwie 20 kopii zmutowanych) (Rysunek 4B i „FFPE3” w tabeli wstawkowej). Ponadto mieszanina 12 syntetycznych matryc DNA, z których każda reprezentowała znaną mutację podstawienia „driver”, wykazała oczekiwane mutacje w zamierzonym zakresie od 9% do 17% średniej częstości alleli (Tabela 2). Rozcieńczanie próbek DNA z linii komórkowych i FFPE z amplifikacją liczby kopii wykazało zależność od dawki dla wariantów odpowiednio w EGFR i KRAS (Rysunek 5). Co istotne, ilość wprowadzanego DNA z FFPE mogła zostać zredukowana do zaledwie 50 kopii zdolnych do amplifikacji lub 1,2 ng całkowitego DNA, przy jednoczesnym zachowaniu wykrywalności znanych mutacji bez wyników fałszywie dodatnich (Rysunek 6). Ilości wprowadzanego DNA były akceptowalne w zakresie 100-krotnym, aż do co najmniej 50 000 kopii zdolnych do amplifikacji (Tabela 3). W tym oraz w powiązanych eksperymentach wykryte warianty w 22 próbkach FFPE i 20 próbkach FNA były zgodne z wynikami uzyskanymi niezależnymi metodami o wspólnym zakresie pokrycia mutacji (Tabela 4).
Czułość i wartość predykcyjna dodatnia testu zostały określone na podstawie analizy 97 próbek, w tym DNA z bloków FFPE, biopsji cienkoigłowej (FNA), tkanek świeżo zamrożonych oraz linii komórkowych, oraz łącznie 195 wyników sekwencjonowania. Wyniki wykazały 365 prawdziwie dodatnich oznaczeń wariantów, 4 wyniki fałszywie ujemne i 1 wynik fałszywie dodatni, co daje czułość na poziomie 98.9% (95% CI: 97.1-99.7%) oraz wartość predykcyjną dodatnią (PPV) wynoszącą 99.7% (95% CI: 98.2-99.99%). Analizy indeli przeprowadzono dla dwóch powszechnych wariantów EGFR (p.E746_A750delELREA i p.V769_D770insASV) w 33 przebiegach analizy próbek, wykazując czułość na poziomie 93.9% (95% CI: 78.4-98.9%) i PPV wynoszącą 100% (95% CI: 86.3-100%), przy wykrywaniu wariantów w zakresie 2.4-84.8%.

Rycina 1: Przykład krzywych kalibracyjnych kwantyfikacji DNA, które spełniają i nie spełniają kryteriów kontroli jakości (QC). (A) Prawidłowa krzywa wzorcowa. (B) Nieprawidłowa krzywa wzorcowa. W tym przypadku błąd był spowodowany podwójnym pipetowaniem najniższego stężenia standardu DNA. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 2: Przegląd kompleksowego ukierunkowanego systemu NGS do zastosowań onkologicznych, integrującego przepływy pracy przedanalityczne, analityczne i poanalityczne. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Rycina 3: Pokrycie i jednorodność odczytów dla celowanego NGS genów nowotworowych w DNA FFPE niskiej jakości w porównaniu z nienaruszonym DNA linii komórkowych i kontrolami. Łącznie 90 próbek, obejmujących pozostałości kliniczne FFPE (zamknięte koła), linie komórkowe (otwarte koła) oraz syntetyczne DNA matrycowe (symbole plus), przetworzono przy użyciu jednopróbkowej, multipleksowej PCR wzbogacania 21 genów. Każda biblioteka amplikonów została oznaczona sekwencjami adapterów dla instrumentu NGS, zakodowana unikalnym kodem podwójnego indeksu, oczyszczona, zmierzona ilościowo i znormalizowana do stężenia 2.5 nM. Biblioteka DNA została zsekwencjonowana i przeanalizowana za pomocą towarzyszącego oprogramowania bioinformatycznego. Odchylenia próbek obejmowały serię rozcieńczeń DNA linii komórkowej MDA-MB-468 z dużą amplifikacją liczby kopii EGFR (góra, otwarte prostokąty wewnątrz przerywanego koła), co zniekształciło jednorodność pokrycia, oraz jedną próbkę FFPE czerniaka, która nie wygenerowała znaczącej liczby odczytów z powodu przeniesienia inhibitorów PCR z procesu ekstrakcji DNA. Niepowodzenie w przypadku próbki czerniaka (dół, przerywane koło) zostało przewidziane przez przedanalityczny test QC DNA metodą qPCR. NTC, kontrola bez matrycy (symbole x). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 4: Pokrycie odczytami, jednorodność i detekcja wariantów dla poszczególnych amplikonów w resztkowym klinicznym DNA guza z FFPE. (A) Pokrycie odczytami we wszystkich wzbogaconych loci w reprezentatywnej próbce DNA FFPE, zmierzone przez trzech różnych operatorów. Operator 1, Op1 (niebieskie słupki); Operator 2, Op2 (zielone słupki); Operator 3, Op3 (czarne słupki). (B) Jednorodność pokrycia i wywołania wariantów ocenione przy użyciu trzech próbek guza FFPE, w tym mieszaniny kontrolnej (FFPE3, szare słupki i tekst) zawierającej znaną mutację BRAF c.1799T>A w stężeniu 5%. FFPE1 (niebieskie słupki i tekst), FFPE2 (pomarańczowe słupki i tekst). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 5: Zależna od dawki detekcja wariantów liczby kopii w DNA linii komórkowych i z bloków FFPE.DNA linii komórkowej MDA-MB-468 z dobrze scharakteryzowaną amplifikacją liczby kopii EGFR poddano progresywnemu rozcieńczeniu w tle referencyjnego niezmutowanego DNA linii komórkowej, aby zilustrować spadek zmiany liczby kopii w funkcji rozcieńczenia. Procentowa zawartość DNA każdej próbki linii komórkowej jest przedstawiona oddzielną linią (0, 12,5, 25, 50 i 100%). Rozcieńczenie próbki guza jajnika FFPE ze znaną amplifikacją KRAS wykazało podobny profil przy użyciu tej samej serii miareczkowania, jednak w przypadku dwóch górnych linii zastosowano powtórzenia 100% DNA FFPE. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 6: Precyzyjna detekcja i kwantyfikacja mutacji do 50 kopii amplifikowalnego DNA FFPE lub 1,2 ng całkowitego DNA. Liczba kopii amplifikowalnych DNA FFPE z raka jelita grubego została określona za pomocą testu QC opartego na qPCR, a następnie rozcieńczona od 400 do 25 kopii jako materiał wyjściowy do wzbogacania metodą multiplex PCR przed sekwencjonowaniem. Potok bioinformatyczny poprawnie zidentyfikował oba znane warianty aż do poziomu 50 kopii, co odpowiada około 10 matrycom zmutowanym. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
| Nazwa materiału/Materiał | Firma | Numer katalogowy |
| 2x Quantidex Master Mix | Asuragen | 145345 |
| Mieszanina starterów i sond do qPCR | Asuragen | 145336 |
| Mieszanina starterów i sondy do badania inhibicji | Asuragen | 145344 |
| ROX | Asuragen | 145346 |
| Rozcieńczalnik | Asuragen | 145339 |
| Standard DNA (50) | Asuragen | 145340 |
| Standard DNA (10) | Asuragen | 145341 |
| Standard DNA (2) | Asuragen | 145342 |
| Standard DNA (0,4) | Asuragen | 145343 |
| 2x Master Mix do amplifikacji | Asuragen | 145348 |
| Panel starterów Pan Cancer | Asuragen | 145347 |
| Kontrola Pan-Cancer FFPE | Asuragen | 145349 |
| Kontrola wielowariantowa dla wielu typów nowotworów | Asuragen | 145350 |
| Kuleczki do oczyszczania bibliotek Library Pure Prep Beads | Asuragen | 145351 |
| Bufor płuczący | Asuragen | 145352 |
| Bufor elucyjny | Asuragen | 145353 |
| 2x LQ Master Mix | Asuragen | 145358 |
| Rozcieńczalnik LQ | Asuragen | 145354 |
| Pozytywna kontrola LQ | Asuragen | 145355 |
| Standard LQ | Asuragen | 145356 |
| Mieszanina starterów i sond LQ (ILMN) | Asuragen | 145357 |
| LQ ROX | Asuragen | 145359 |
| Kody indeksowe (ILMN) – Zestaw A | Asuragen | 150004 |
| AIL001 - AIL048 (48) |
| Kody indeksowe (ILMN) - Zestaw B | Asuragen | 150005 |
| AIL049 - AIL096(48) |
| 2x Index Master Mix | Asuragen | 145361 |
| Startery do sekwencjonowania Read 1 | Asuragen | 150001 |
| Startery do sekwencjonowania odczytu indeksu | Asuragen | 150002 |
| Odczyt 2 starterów do sekwencjonowania | Asuragen | 150003 |
| Rozcieńczalnik do sekwencjonowania | Asuragen | 145365 |
| Illumina MiSeq | Illumina | |
| Zestaw odczynników MiSeq Reagent Kit v3 (600 cykli) | Illumina | MS-102-3003 |
| Zestaw odczynników MiSeq Reagent Nano Kit v2 (300 cykli) | Illumina | MS-103-1001 |
| Kontrola PhiX v3 | Illumina | FC-110-3001 |
| Statyw magnetyczny-96 (lub urządzenie równoważne) | Ambion | AM10027 |
| Oprogramowanie raportujące Quantidex | Asuragen | |
Tabela 1: Odczynniki i zestawy. Po pierwszym użyciu ROX przechowywać fiolkę w temperaturze 2-8 °C. Nie zamrażać ponownie. Oprogramowanie można pobrać ze strony www.asuragen.com.
| Gen | wariant COSMIC | aminokwas COSMIC | % Wariant |
| NRAS | c.182A>G | p.Q61R | 13.3 |
| NRAS | c.35G>A | p.G12D | 15.2 |
| HRAS | c.182A>G | p.Q61R | 17.8 |
| HRAS | c.35G>A | p.G12D | 9.2 |
| KRAS | c.182A>G | p.Q61R | 13.5 |
| KRAS | c.35G>A | p.G12D | 19.1 |
| PIK3CA | c.1633G>A | p.E545K | 9.3 |
| PIK3CA | c.3140A>G | p.H1047R | 9.1 |
| zestaw | c.2447A>T | p.D816V | 14.6 |
| EGFR | c.2369C>T | p.T790M | 11.3 |
| EGFR | c.2573T>G | p.L858R | 14.9 |
| BRAF | c.1799T>A | p.V600E | 17.3 |
Tabela 2: Połączona kontrola syntetyczna składa się z 12 wariantów genów nowotworowych typu „driver”, których zawartość wynosi od 9% do 17%. Po sekwencjonowaniu oceniono mieszaninę 12 różnych dwuniciowych matryc syntetycznych zawierających 12 odrębnych mutacji. Wszystkie warianty zostały poprawnie zidentyfikowane, bez wyników fałszywie dodatnich.
| Identyfikator próbki | Funkcjonalny
cps | Gen | wariant COSMIC | aminokwas COSMIC | % Wariant | Mediana głębokości odczytu | % w zakresie 5x mediany |
| BCPAP | 400 | BRAF | c.1799T>A | p.V600E | 99.5 | 3289 | 96% |
| BCPAP | 10,000 | BRAF | c.1799T>A | p.V600E | 99.7 | 4040 | 98% |
| BCPAP | 25,000 | BRAF | c.1799T>A | p.V600E | 99.4 | 3687 | 96% |
| BCPAP | 50,000 | BRAF | c.1799T>A | p.V600E | 99.7 | 4611 | 93% |
Tabela 3: Pokrycie i wywoływanie wariantów zostają zachowane w ramach >100-krotny zakres ilości wejściowej DNA. DNA zdolny do amplifikacji z linii komórkowej BCPAP wprowadzono do multiplexowej reakcji PCR w zakresie od 400 do 50 000 kopii, a następnie poddano sekwencjonowaniu. Głębokość odczytu, jednorodność pokrycia, wykrywalność mutacji oraz dokładność identyfikacji mutacji zostały zachowane w całym zakresie ilości wejściowych.

Tabela 4: Wykryte warianty w 22 biopsjach guzów FFPE i 20 biopsjach FNA są zgodne z wynikami niezależnych testów mutacyjnych. Zestaw 22 próbek DNA z guzów FFPE, których status mutacyjny został wcześniej określony za pomocą ortogonalnych celowanych testów NGS, wprowadzono w ilości od 400 do 2 928 kopii amplifikowalnych do etapu wzbogacania PCR i zsekwencjonowano przy użyciu 21-genowego panelu Pan Cancer. Dodatkowo kohorta 20 próbek DNA z FNA, wcześniej scharakteryzowanych przy użyciu testu mutacyjnego liquid bead array8, została poddana amplifikacji PCR przy użyciu od 156 do 36 080 wprowadzonych kopii amplifikowalnych i zsekwencjonowana. Wszystkie wspólne wyniki uzyskane za pomocą panelu Pan Cancer NGS oraz metod referencyjnych były zgodne. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.