Υγρή βιοψία-μοριακή διάγνωση καρκίνου
Authors: Στεργιοπούλου Δήμητρα 
Published: April 2023

Η υγρή βιοψία (liquid biopsy) αποτελεί μία ελάχιστα επεμβατική προσέγγιση η οποία παρέχει σημαντικές πληροφορίες σχετικές με την εξέλιξη του όγκου μέσω της ανάλυσης του περιφερικού αίματος επιτρέποντας την παρακολούθηση του ασθενούς σε πραγματικό χρόνο. Η υγρή βιοψία βασίζεται κυρίως στην ανάλυση των κυκλοφορούντων καρκινικών κυττάρων (Circulating Tumor Cells, CTCs) και του εξωκυττάριου καρκινικού DNA (circulating tumor DNA, ctDNA). Η ανάλυση μονήρων CTCs (single CTCs) παρέχει τη δυνατότητα να αποσαφηνιστούν οι διάφοροι μηχανισμοί στους οποίους οφείλεται η ετερογένεια των καρκινικών κυττάρων στον ίδιο ασθενή καθώς και της εξέλιξης του όγκου. Η ανίχνευση μεταλλάξεων σε δείγματα υγρής βιοψίας (ctDNA και CTCs) αποτελεί μία πρόκληση καθώς απαιτεί εξαιρετικά ευαίσθητες τεχνικές λόγω της παρουσίας του πολύ χαμηλού ποσοστού μεταλλαγμένων αλληλίων στο σύνολο των φυσιολογικών.Στην παρούσα διατριβή, αρχικά αναπτύχθηκε μία εξαιρετικά ευαίσθητη και ειδική μεθοδολογία για την ανίχνευση τεσσάρων ESR1 μεταλλάξεων σε δείγματα ασθενών με ER+ μεταστατικό καρκίνο μαστού. Η μεθοδολογία αυτή που ονομάσαμε ESR1-NAPA βασίζεται στον συνδυασμό του ΝaME-PrO, της αλληλοειδικής ARMS-PCR και της ανάλυσης καμπυλών τήξης. Την αναλυτική επικύρωση ακολούθησε η κλινική εφαρμογή της μεθόδου αναλύοντας δείγματα DNA που απομονώθηκαν από ιστούς παραφίνης, CTCs και αντίστοιχο πλάσμα 8 ασθενών με ER+ μεταστατικό καρκίνο μαστού. Τα αποτελέσματα έδειξαν την ανίχνευση ESR1 μετάλλαξης σε διαδοχικά δείγματα εξωκυττάριου DNA (cell-free DNA, cfDNA) μιας ασθενούς ενώ δεν εντοπίστηκαν οι ESR1 μεταλλάξεις στα πρώτα δείγματα cfDNA των ασθενών πριν την έναρξη της θεραπείας. Τα αποτελέσματα της μελέτης επικυρώθηκαν με την μεθοδολογία της drop-off ddPCR, καταγράφοντας υψηλή συμφωνία (90,6%) μεταξύ των δυο μεθοδολογιών χρησιμοποιώντας 32 δείγματα cfDNA.Στη συνέχεια, διεξήχθη μια πολυπαραμετρική μελέτη υγρής βιοψίας για την έγκαιρη διάγνωση της ελάχιστης υπολειμματικής νόσου (minimal residual disease, ΜRD) στον καρκίνο μαστού. Για τη μελέτη αυτή, αναλύθηκαν διαδοχικά δείγματα από 13 ασθενείς που όλες διαγνώστηκαν με πρώιμο καρκίνο του μαστού και τα οποία ελήφθησαν κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας παρακολούθησης. Η εν λόγω ανάλυση βασίστηκε στην καταμέτρηση των CTCs, το φαινοτυπικό και μοριακό χαρακτηρισμό τους καθώς και την ανάλυση ctDNA. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι μια πολυπαραμετρική ανάλυση υγρής βιοψίας παρέχει πολύτιμες και σημαντικές πληροφορίες για τη θεραπευτική αντιμετώπιση των ασθενών με καρκίνο μαστού, καθώς είναι μία διαδικασία που μπορεί να ρίξει φως στο κενό που μεσολαβεί μεταξύ των πληροφοριών που λαμβάνονται από τον πρωτοπαθή όγκο και από μια μακρινή μεταστατική εστία. Η συγκεκριμένη μελέτη κατέδειξε τη σημασία της ανάλυσης υγρής βιοψίας στην αποκάλυψη της παρουσίας MRD χρόνια πριν από την εμφάνιση κλινικά ανιχνεύσιμης μεταστατικής νόσου και υποτροπής.Επιπλέον, στα πλαίσια της συγκεκριμένης διατριβής αναπτύχθηκε και επικυρώθηκε μία νέα μεθοδολογία drop-off ddPCR, η Dual-drop-off ddPCR, για την ταυτόχρονη ανίχνευση παρουσίας μεταλλάξεων στα εξώνια 9 και 20 του γονιδίου PIK3CA. Την αναλυτική επικύρωση της μεθοδολογίας ακολούθησε η εφαρμογή της σε δείγματα υγρής βιοψίας και συγκεκριμένα σε δείγματα cfDNA πλάσματος ασθενών με ER+ μεταστατικό καρκίνο μαστού. Ακολούθησε σύγκριση των αποτελεσμάτων της αναπτυχθείσας μεθοδολογίας με εκείνων των προηγούμενων αναπτυχθέντων μεθοδολογιών που βασίζονται στο συνδυασμό της αλληλοειδικής ARMS-PCR και της ανάλυσης καμπυλών τήξης.Στο τελευταίο μέρος της διατριβής, αναπτύχθηκε και επικυρώθηκε μία μεθοδολογία για την ταυτόχρονη ανίχνευση μεταλλάξεων των γονιδίων PIK3CA και ESR1 με αξιοποίηση της τεχνολογίας των υγρών μικροσυστοιχιών σφαιριδίων (σύστημα Luminex). Η εν λόγω μεθοδολογία αρχικά αξιολογήθηκε μέσω καρκινικών κυτταρικών σειρών και κατόπιν εφαρμόστηκε σε δείγματα μονήρων CTCs που απομονώθηκαν από τα CellSearch® cartridges μέσω του συστήματος VyCAP.