RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pl_PL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Christophe Bontoux1,2,3,4,5, Virginie Lespinet-Fabre1,2,3,4, Olivier Bordone1,2,3,4, Virginie Tanga1,2,3,4, Maryline Allegra1,2,3,4, Myriam Salah1,2,3,4, Salomé Lalvée1,2,3,4, Samantha Goffinet1,2,3,4, Jonathan Benzaquen3,4,5,6, Charles-Hugo Marquette3,4,5,6, Marius Ilié1,2,3,4,5, Véronique Hofman1,2,3,4,5, Paul Hofman1,2,3,4,5
1Laboratory of Clinical and Experimental Pathology, Centre Hospitalier Universitaire de Nice,Université Côte d’Azur, CHU de Nice, 2Hospital-Integrated Biobank (BB-0033-00025),Université Côte d'Azur, Hôpital Pasteur, CHU de Nice, 3Institut Hospitalo-Universitaire (IHU), RespirERA,Université Côte d'Azur, Hôpital Pasteur, CHU de Nice, 4FHU OncoAge,Université Côte d'Azur, 5Team 4, Institute of Research on Cancer and Aging (IRCAN), CNRS INSERM, Centre Antoine-Lacassagne,Université Côte d'Azur, 6Department of Pulmonary Medicine and Thoracic Oncology, Centre Hospitalier Universitaire de Nice,Université Côte d'Azur
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Wzrost liczby biomarkerów molekularnych do testowania w leczeniu leczenia niepłaskonabłonkowym niedrobnokomórkowym rakiem płuca (NS-NSCLC) skłonił do opracowania szybkich i niezawodnych metod wykrywania molekularnego. Opisujemy przebieg pracy do oceny zmian genomowych u pacjentów z NS-NSCLC przy użyciu podejścia ultraszybkiego sekwencjonowania nowej generacji (NGS).
Liczba zmian molekularnych do zbadania pod kątem terapii celowanej pacjentów z niepłaskonabłonkowym niedrobnokomórkowym rakiem płuca (NS-NSCLC) znacznie wzrosła w ciągu ostatnich kilku lat. Wykrywanie nieprawidłowości molekularnych jest niezbędne do optymalnej opieki nad pacjentami z NS-NDRP w stopniu zaawansowanym lub z przerzutami, umożliwiając stosowanie terapii celowanych z poprawą całkowitego przeżycia. Niemniej jednak nowotwory te rozwijają mechanizmy oporności, które są potencjalnie możliwe do zwalczenia za pomocą nowych terapii. Niektóre zmiany molekularne mogą również modulować odpowiedź na leczenie. Charakterystyka molekularna NS-NSCLC musi być wykonana w krótkim czasie realizacji (TAT), w czasie krótszym niż 10 dni roboczych, zgodnie z zaleceniami międzynarodowych wytycznych. Ponadto pochodzenie biopsji tkanek do analizy genomowej jest zróżnicowane, a ich rozmiar stale się zmniejsza wraz z rozwojem mniej inwazyjnych metod i protokołów. W związku z tym patolodzy stają przed wyzwaniem wykonywania skutecznych technik molekularnych przy jednoczesnym zachowaniu skutecznej i szybkiej strategii diagnozowania. W tym miejscu opisujemy ultraszybki przepływ sekwencjonowania nowej generacji (NGS) oparty na amplikonie, stosowany w codziennej rutynowej praktyce podczas diagnozowania pacjentów z NS-NSCLC. Wykazaliśmy, że system ten jest w stanie zidentyfikować obecne cele molekularne stosowane w medycynie precyzyjnej w onkologii klatki piersiowej w odpowiednim TAT.
W ciągu ostatniej dekady, rozwój terapii celowanych i immunologicznych znacznie zwiększył całkowite przeżycie (OS) niepłaskonabłonkowego niedrobnokomórkowego raka płuca (NS-NSCLC)1,2. W związku z tym w ciągu ostatnich kilku lat wzrosła liczba obowiązkowych genów i celów molekularnych do analizy podczas leczenia NS-NSCLC3,4.
Aktualne międzynarodowe wytyczne zalecają testowanie EGFR, ALK, ROS1, BRAF, NTRK, RET i MET podczas diagnozy zaawansowanego NS-NSCLC5. Ponadto, ponieważ nowe leki dały ostatnio bardzo obiecujące wyniki w badaniach klinicznych, dodatkowe zmiany genomowe zostaną wkrótce przebadane w wielu dodatkowych genach, w szczególności KRAS i HER2, wraz z BRAC1/BRAC2, PI3KA, NRG1 i NUT6,7,8,9. Ponadto status różnych powiązanych genów, takich jak STK11, KEAP1 i TP53, może być bardzo interesujący dla lepszego przewidywania odpowiedzi lub oporności na niektóre terapie celowane i/lub inhibitory immunologicznych punktów kontrolnych (ICI)10,11,12.
Co ważne, zmiany molekularne muszą być zgłaszane bez znaczącej zwłoki, aby zapewnić staranne podejmowanie decyzji klinicznych. Brak charakterystyki molekularnej guza może prowadzić do rozpoczęcia terapii niecelowanych, takich jak chemioterapia z lub bez immunoterapii, co prowadzi do nieoptymalnej strategii leczenia, ponieważ odpowiedź na chemioterapię jest ograniczona u pacjentów ze zmianami możliwymi do działania, takimi jak mutacje EGFR lub fuzje genów13.
Ponadto, obecny rozwój terapii celowanych/immunoterapii w ustawieniach neoadiuwantowych i/lub adjuwantowych może prowadzić do systematycznego poszukiwania, przynajmniej zmian EGFR i ALK we wczesnym stadium NS-NSCLC, ponieważ ICI powinny być podawane tylko w nowotworach typu dzikiego dla EGFR i ALK14. Obecnie obowiązkowe jest również badanie na obecność mutacji EGFR we wczesnym stadium NS-NSCLC, ponieważ ozymertynib (inhibitor kinazy tyrozynowej trzeciej generacji EGFR) może być stosowany jako terapia uzupełniająca w NS-NSCLCEGFRsup class="xref">15.
Strategia oceny różnych biomarkerów w przewidywaniu odpowiedzi na różne terapie celowane i/lub immunoterapie u pacjentów z NS-NSCLC postępuje szybko, co utrudnia sekwencyjną identyfikację tych biomarkerów3,16. W związku z tym sekwencjonowanie nowej generacji (NGS) jest obecnie optymalnym podejściem do wysokoprzepustowej równoległej oceny zmian genów w NS-NSCLC5,17.
Jednak przepływ pracy NGS może być trudny do opanowania i może trwać do dłuższego TAT18,19. W związku z tym wiele ośrodków nadal stosuje podejścia sekwencyjne (immunohistochemia (IHC), fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH) i/lub sekwencjonowanie celowane). Strategia ta jest jednak ograniczona w przypadku małej liczebności próby, a przede wszystkim ze względu na zwiększoną liczbę mutacji, które są wymagane do przetestowania w NS-NSCLC20. W związku z tym ultraszybkie i proste metody testowe pozwalające na szybką ocenę zmian w genach stają się coraz ważniejsze dla optymalnego podejmowania decyzji klinicznych. Co więcej, zatwierdzone i akredytowane systemy do badań molekularnych stają się obowiązkowe przy przepisywaniu określonych terapii celowanych.
Tutaj opisujemy ultraszybki i zautomatyzowany test DNA/RNA NGS oparty na amplikonie do testów molekularnych NS-NSCLC, który jest używany w Laboratorium Laboratorium Patologii Klinicznej i Eksperymentalnej (LPCE), Szpitalu Uniwersyteckim w Nicei, Francja i jest akredytowany zgodnie z normą ISO 15189 przez Francuską Komisję Akredytacyjną (COFRAC) (https://www.cofrac.fr/). COFRAC zaświadcza, że laboratorium spełnia wymagania normy ISO 15189 oraz zasady stosowania COFRAC dla czynności testowania/kalibracji w analizie molekularnej w zautomatyzowanym NGS na sekwenatorze z panelem wykonywanym przez laboratorium. Akredytacja zgodnie z uznaną międzynarodową normą ISO 15189 świadczy o kompetencjach technicznych laboratorium w określonym zakresie oraz o prawidłowym działaniu odpowiedniego systemu zarządzania w tym laboratorium. Omówiono korzyści i ograniczenia tego przepływu pracy, począwszy od przygotowania próbek biopsji tkanek do uzyskania raportu.
Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez lokalną komisję etyki (Komisja ds. Etyki Badań Klinicznych, Centre Hospitalier Universitaire de Nice, Tumorothèque BB-0033-00025). Uzyskano świadomą zgodę wszystkich pacjentów na wykorzystanie próbek i wygenerowanych danych. Wszystkie próbki pobrano od pacjentów, u których zdiagnozowano NS-NSCLC w LPCE (Nicea, Francja) w okresie od 20 września do 31 stycznia 2022 r. w ramach opieki medycznej.
1. Przygotowanie próbek DNA i RNA FFPE za pomocą automatycznego urządzenia do oczyszczania (API) (Czas przetwarzania: 5 h 15 min)
2. Zautomatyzowany NGS na sekwencerze (Czas przetwarzania: 30 min)
3. Analiza wyników za pomocą zintegrowanego oprogramowania (Czas analizy według pacjenta [próbki ADN i ARN]: 15 min)
UWAGA: Technika jest akredytowana przez Francuską Komisję Akredytacyjną (COFRAC) ISO 15189 (https://www.cofrac.fr/)
Korzystając z przedstawionej tutaj procedury, szczegółowo opisanej w naszych ostatnich publikacjach21, opracowaliśmy optymalny przepływ pracy do oceny zmian molekularnych jako testu odruchowego w rutynowo przeprowadzanej praktyce klinicznej do diagnozy u pacjentów z NS-NSCLC przy użyciu ultraszybkiego sekwencjonowania nowej generacji opartego na amplikonach. Molekularny przebieg pracy metody jest pokazany na Rysunek 1. Lista genów uwzględnionych w panelu znajduje się na rysunku uzupełniającym 1.
Analiza molekularna została przeprowadzona u 259 pacjentów z NS-NSCLC. Obejmował on 153 biopsje oskrzeli, 47 biopsji przezklatkowych, 39 próbek chirurgicznych i 25 bloków komórkowych z 13 wysięków opłucnowych i 7 EBUS (Tabela 1). W 242 ważnych lub dostępnych analizach NGS DNA/RNA zaobserwowano następujące zmutowane geny napędowe: KRAS (25,4%), EGFR (18,2%), BRAF (6,3%), ERBB2 (1,7%) i MET (1,7%). Odnotowano następujące fuzje genów: ALK (4,3%), ROS1 (2,3%), RET (1,9%) i NTRK (0,8%). Następujące zmiany wykryto z częstością poniżej 1% (np. IDH1, CDKN2A, FGFR3, KIT, MTOR, FGFR4. NTRK3, NRAS, PIK3CA, IDH2, ERBB3, ERBB4, AR, CHECK2, SMO, PTEN). W przypadku DNA 10 przypadków (4%) nie powiodło się, podczas gdy w 5 przypadkach (2%) nie powiodło się w przypadku RNA. Niepowodzenie było spowodowane niską jakością DNA/RNA i/lub małą ilością DNA/RNA. Nieudana analiza wystąpiła tylko w przypadku próbek mających mniej niż 10% komórkowości guza. W ten sposób zdefiniowaliśmy granicę komórkowości guza na poziomie 10%. W przypadku wyników DNA NGS 10 przypadków (4%) nie przeszło z powodu niskiej jakości kwasów nukleinowych (6 przypadków) lub niewystarczającej ilości kwasów nukleinowych (4 przypadki z <13 ng DNA). Podobnie, w pięciu przypadkach (2%) wyniki sekwencjonowania RNA nie powiodły się zarówno z powodu nieodpowiedniej jakości RNA, jak i małej ilości RNA (<13 ng RNA). Średni odsetek komórek nowotworowych w nieudanych przypadkach był ograniczony (15%, wahał się od 10% do 20%), w przeciwieństwie do udanych przypadków, w których odsetek komórek nowotworowych wahał się od 30% do 90%. Spośród 15 nieudanych próbek, 11 pochodziło z małych biopsji tkanek (o średniej powierzchni 2 mm2), a 4 były próbkami cytologicznymi (takimi jak USG wewnątrzoskrzelowe [EBUS]).
Czułość metody wykrywania SNV i INDEL wynosiła 93,44%, dla CNV wynosiła 100%, a dla fuzji wynosiła 91,67% przy minimalnej zawartości komórek nowotworowych wynoszącej 10% (Tabela 1).
Średni TAT z endoskopowego pobierania próbek z raportu molekularnego wynosił 72 godziny (zakres: 48-96 godzin), a średni TAT od ekstrakcji do raportu wynosił 24 godziny.
Analityczna walidacja wyżej opisanego przepływu pracy NGS została przeprowadzona na 30 przypadkach NS-NSCLC. Walidacja wykazała 100% zgodność z metodami złotego standardu stosowanymi wcześniej w naszym centrum i szczegółowo wymienionymi w oryginalnej publikacji21: Test mutacji RT-PCR EGFR; Test mutacji RT-PCR KRAS; ALK IHC, ALK RYBA; ROS1 IHC; ROS1 powiedział: RYBA; BRAFV600E; i metody DNA/RNA NGS.
Wieloetapowa procedura od pobrania próbki do raportu molekularnego gruczolakoraka płuc z mutacją EGFR/TP53 jest przedstawiona w Rysunek 2. Reprezentacja mutacji znalezionej w próbce biopsji przy użyciu oprogramowania do analizy genomu (IGV) pokazano na rysunku uzupełniającym 2. Przykład raportu wygenerowanego z oprogramowania do raportowania przedstawiono na rysunku uzupełniającym 3.

Rysunek 1: Diagram przepływu pracy panelu użytego w tym badaniu. Ten rysunek został zmodyfikowany za zgodą Ilié et al.21. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Wiele kroków od pobrania próbki do raportu z biologii molekularnej. (A) Trzy próbki biopsji oskrzeli pobrane w laboratorium z pracowni endoskopowej. (B) Szkiełko barwione hematokliną/eozyną/Safranem próbki biopsji oskrzeli przedstawiające gruczolakoraka płuc z około 40%-50% komórek nowotworowych (powiększenie 100x). (C) Raport z oprogramowania sprawozdawczego wykazujący mutację EGFR związaną z mutacją TP53 w próbce guza. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
| Łączna liczba pacjentów | 259 | szt.
| Biopsje oskrzeli | Rozdział 153 |
| Biopsje przezklatkowe | Rozdział 47 |
| Preparaty chirurgiczne | 39 Rozdział 39 |
| Wysięk opłucnowy | 13 |
| Urząd Skarbowy (EBUS | 7 |
| Zmutowane geny odpowiedzialne | za czynniki|
| KRAS (Krajowy Rejestr | 25,40% |
| Europejski Instrument Ekonomiczno-Wydmieńczy (U | 18,20% |
| BRAF (Organizacja BRAF | )6,30% |
| Biblioteka ERBB2 | 1,70% |
| Spełnione | 1,70% |
| Fuzje genów | |
| Alk | 4,30% |
| ROS1 | powiedział:2,30% |
| Ret | 1,95% |
| Biblioteka NTRK | 0,80% |
| Niepowodzenie - przypadki DNA | 10 przypadków (4%) |
| Niepowodzenie - przypadki RNA | 5 przypadków (2%) |
| Odcięcie komórkowości guza | 10% |
| Procentowy zakres komórek nowotworowych w przypadkach zakończonych niepowodzeniem | 10%–20% |
| Procentowy zakres komórek nowotworowych w udanych przypadkach | 30%–90% |
| Czułość metody | |
| Wykrywanie SNV i INDEL | 93,44% |
| Wykrywanie CNV | W 100% |
| Wykrywanie fuzji | 91,67% |
Tabela 1: Wyniki analizy molekularnej. Analizę molekularną przeprowadzono u 259 pacjentów z NS-NSCLC, w tym 153 biopsje oskrzeli, 47 biopsji przezklatkowych, 39 próbek chirurgicznych i 25 bloków komórkowych z 13 wysięków opłucnowych i 7 EBUS.
Rysunek uzupełniający 1: Geny zawarte w panelu GX do precyzyjnego testu NGS. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rysunek uzupełniający 2: Reprezentacja wygenerowanych odczytów i mutacji znalezionych w próbce biopsji za pomocą oprogramowania IGV. (A) gen EGFR i (B) gen TP53. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rysunek uzupełniający 3: Raport molekularny wygenerowany przez oprogramowanie do raportowania. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Christophe Bontoux uczestniczy w płatnych zajęciach prelegentów i otrzymuje korzyści od Thermo Fisher Scientific. Paul Hofman uczestniczy w płatnych działaniach prelegentów i otrzymuje świadczenia oraz fundusze od Thermo Fisher Scientific.
Wzrost liczby biomarkerów molekularnych do testowania w leczeniu leczenia niepłaskonabłonkowym niedrobnokomórkowym rakiem płuca (NS-NSCLC) skłonił do opracowania szybkich i niezawodnych metod wykrywania molekularnego. Opisujemy przebieg pracy do oceny zmian genomowych u pacjentów z NS-NSCLC przy użyciu podejścia ultraszybkiego sekwencjonowania nowej generacji (NGS).
Dziękujemy firmie Thermo Fisher Scientific za umożliwienie nam korzystania z ich urządzenia i materiałów.
| 96-dołkowa przezroczysta płyta z twardą skorupą | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | 4483354 | |
| Samoprzylepna folia PCR | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | AB0626 | |
| AutoLys M tube | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A38738 | Probówki do przetwarzania próbek FFPE |
| Genexus Kody kreskowe 1-32 HD | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A40261 | |
| Chip Genexus GX5 i łącznik Genexus | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A40269 | |
| Końcówki do pipet Genexus | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, Stany Zjednoczone) | A40266 | |
| Przyrząd do oczyszczania Genexus | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A48148 | Automatyczny przyrząd do oczyszczania (API) |
| Zestaw do sekwencjonowania Genexus | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A40271 | |
| Paski szablonowe Genexus 3-GX5 i 4 | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A40263 | |
| Genexus Zintegrowany sekwencer | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A45727 | |
| Ion Torrent Genexus FFPE DNA/RNA Purification Combo Kit | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A45539 | |
| Oncomine Panel do precyzyjnego testu GX (OPA) (w zestawie paski 1 i 2-HD) | Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA) | A46291 |