Назад
Иммунотерапия, например, ингибиторы контрольных точек иммунитета, изменила лечение рака на поздних стадиях.
В отличие от химиотерапии, которая убивает раковые клетки, эти препараты помогают иммунной системе организма самостоятельно находить и уничтожать раковые клетки. К сожалению, только часть пациентов получает долгосрочный ответ на ингибиторы иммунных контрольных точек, и это лечение может быть дорогостоящим и сопровождаться побочными эффектами.
Ученые разработали двухэтапный подход с использованием секвенирования всего экзома для выявления генов и путей, которые предсказывают, ответят ли больные раком на иммунотерапию. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications и проведенное учеными Нью-Йоркского университета, иллюстрирует, как использование секвенирования всего экзома может лучше предсказать ответ на лечение, чем существующие лабораторные тесты.
"Можем ли мы лучше предсказать, кто получит пользу от иммунотерапии? Разработаны различные биомаркеры, которые помогают предвидеть ответ на иммунотерапию, но все еще существует неудовлетворенная потребность в надежной, клинически практичной прогностической модели", - говорит Невилл Санджана, доцент биологии Нью-Йоркского университета и соавтор исследования.
Уже известно, что несколько биомаркеров, включая возраст, тип опухоли и количество мутаций, обнаруженных в раковых клетках, известное как мутационное бремя опухоли, коррелируют с ответом на иммунотерапию. Мутационное бремя опухоли, которое рассчитывается путем анализа нескольких сотен генов, является наиболее известным предиктором и часто используется для определения соответствия пациента требованиям к ингибиторам контрольных точек иммунитета. Если ученые изучат гораздо большую часть наших генов, может ли это помочь лучше предсказать, какие пациенты ответят на иммунотерапию? Секвенирование всего экзома - это метод секвенирования той части генома, которая кодирует белки - около 20 000 генов, или два процента генома - для поиска мутаций, которые могут быть вовлечены в заболевания.
Хотя секвенирование всего экзома не используется широко в лечении рака, некоторые недавние исследования иммунотерапии начали его применять. Эти исследования небольшие, но в совокупности они могут помочь прояснить взаимосвязь между геномными факторами и тем, как пациенты реагируют на иммунотерапию. Авторы объединили данные шести предыдущих исследований иммунотерапии пациентов с меланомой, раком легких, раком мочевого пузыря и раком головы и шеи. Секвенирование всего экзома было доступно для всех участников, которые получали лечение ингибиторами иммунных контрольных точек (анти-PD-1 или анти-CTLA-4). Но даже после объединения шести исследований количество пациентов - всего 319 человек - все равно оставалось относительно небольшим.
"Проблема небольшого исследования, включающего всего несколько сотен человек, заключается в несоответствии между количеством пациентов и огромным количеством генов при секвенировании экзомов. В идеале мы должны иметь массив данных с большим количеством пациентов, чем генов", - говорит Санджана.
Чтобы обойти эту проблему, исследователи обратились к модели под названием fishHook, которая отличает мутации, приводящие к раку, от фоновых мутаций, или мутаций, которые возникают случайно, но не участвуют в развитии рака. Модель корректирует ряд факторов, которые влияют на частоту фоновых мутаций - например, корректирует размер гена, поскольку в больших генах вероятность мутаций выше.
Используя эту модель, исследователи применили двухэтапный подход: сначала они изучили результаты секвенирования всех пациентов, чтобы найти гены с более высоким мутационным бременем, чем ожидалось, с поправкой на геномные факторы, такие как размер гена или то, является ли конкретный участок ДНК известной горячей точкой, склонной накапливать больше мутаций. В результате было выявлено шесть генов с подозрительно высоким мутационным бременем.
Затем исследователи определили, были ли какие-либо из этих шести генов повышены у людей, которые отвечали или не отвечали на иммунотерапию. Два из этих генов - KRAS, ген, часто мутирующий при раке легких, и BRAF, наиболее часто мутирующий при меланоме, - были обнаружены у пациентов, ответивших на иммунотерапию. Напротив, два других гена - TP53 и BCLAF1 - были повышены у тех, кто не ответил на иммунотерапию. BCLAF1 изучен недостаточно хорошо, но эти результаты позволяют предположить, что пациенты с мутациями BCLAF1 с меньшей вероятностью ответят на терапию ингибиторами контрольных точек иммунитета.
Используя тот же двухэтапный подход к совокупности генов, называемых путями, исследователи определили, что определенные пути (MAPK-сигнализация, p53-ассоциированный и иммуномодулирующий) также предсказывают ответ на ингибиторы иммунных контрольных точек. Затем они объединили четыре гена и три пути с другими прогностическими переменными, такими как возраст, тип опухоли и мутационное бремя опухоли, чтобы создать инструмент, который они назвали Cancer Immunotherapy Response CLassifiEr (CIRCLE). CIRCLE смог лучше предсказать ответ на иммунотерапию примерно на 11%, чем только мутационное бремя опухоли. CIRCLE также смог точно предсказать выживаемость рака после иммунотерапии.
"Эти результаты позволяют предположить, что использование более широкой диагностики, такой как секвенирование всего экзома или даже всего генома, может значительно улучшить нашу способность предсказывать, кто ответит на иммунотерапию - по сути, показывая, что больше данных действительно помогает лучше предсказать ответ на лечение", - считает Санджана.
Для проверки своего подхода исследователи протестировали CIRCLE на данных еще 165 онкологических больных с секвенированием всего экзома, которые проходили лечение иммунотерапией, и обнаружили, что CIRCLE позволяет получить прогностическую информацию, превосходящую ту, которая была получена только на основе мутационного бремени опухоли.
Будущие исследования будут включать проверку CIRCLE на более крупных когортах данных пациентов, так как исследователи ожидают, что модель будет улучшена при использовании данных тысяч пациентов, а не сотен. Они также надеются, что с более крупными когортами они смогут начать выяснять, какие пациенты, скорее всего, ответят на различные иммунотерапии, учитывая растущее число доступных методов лечения. "Мы предполагаем, что этот двухэтапный подход и использование секвенирования всего экзома проложат путь к созданию лучших прогностических инструментов для иммунотерапии рака", - отметил Санджана.
Zoran Z. Gajic et al. Рецидивирующие соматические мутации как предикторы ответа на иммунотерапию (аннотация).
Блокада иммунных контрольных точек (БИКТ) изменила лечение метастатического рака, но ее применение сдерживается изменчивыми показателями ответа. Ключевой неудовлетворенной потребностью является определение биомаркеров, предсказывающих ответ на лечение.
Для решения этой задачи мы проанализировали шесть когорт секвенирования целых экзомов с совпадающими исходами заболевания, чтобы выявить гены и пути, предсказывающие ответ на БИКТ. Для увеличения мощности обнаружения мы сосредоточились на генах и путях, которые значительно мутировали после поправки на эпигенетические, временные параметры репликации и ковариаты, основанные на сиквенсах. Используя этот метод, мы определили несколько генов (BCLAF1, KRAS, BRAF и TP53) и путей (MAPK-сигнализация, p53-ассоциированный и иммуномодулирующий) как предикторы ответа на БИКТ и разработали классификатор ответа на иммунотерапию рака (CIRCLE). По сравнению только с мутационным бременем опухоли, CIRCLE позволил лучше предсказать ответ на БИКТ с увеличением чувствительности на 10,5% и специфичности на 11%.
Мы предполагаем, что CIRCLE и более широкий анализ рецидивирующих мутировавших генов рака проложит путь к созданию лучших прогностических инструментов для иммунотерапии рака.
