علم التشخيص الجزيئي
التطبيقات > السرطان

السرطان هو تغير في العمليات الخلوية التي تتسبب في نمو ورم خارج عن السيطرة. تحتوي الخلايا السرطانية في بعض الأحيان على طفرات في الجينات الورمية، مثل KRAS وCTNNB1 (cat-catenin). إن تحليل التوقيع الجزيئي للخلايا السرطانية - الدنا ومستويات التعبير عبر الرنا المرسال - تمكّن الأطباء من وصف السرطان واختيار أفضل علاج لمرضاهم. واعتبارًا من عام 2010، فإن المقايسات التي تتضمن مجموعة من الأجسام المضادة ضد جزيئات محددة من واسمات البروتين هي تكنولوجيا ناشئة؛ هناك آمال لهذه المقايسات المتعددة التي يمكن أن تقيس العديد من الوسوم في وقت واحد. ومن الواسمات الحيوية المستقبلية المحتملة الأخرى جزيئات الحمض النووي الريبي الدقيقة، التي تعبر الخلايا السرطانية عنها أكثر من الخلايا السليمة.
السرطان هو مرض ذو أسباب جزيئية مفرطة وتطور مستمر. هناك أيضًا عدم تجانس للمرض حتى في الفرد. أثبتت الدراسات الجزيئية للسرطان أهمية الطفرات القائدة في نمو وانبثاث الأورام. وقد تم تطوير العديد من التقنيات للكشف عن اختلافات التسلسل لأبحاث السرطان. يمكن تجميع هذه التقنيات عمومًا في ثلاث طرق: تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)، والتهجين، وتسلسل الجيل التالي NGS (NGS). حاليا، تمت الموافقة على الكثير من مقايسات PCR والتهجين من قبل FDA كما في التشخيص المخبري. لكن اختبارات NGS لا تزال في مرحلة مبكرة من التشخيص السريري.
للقيام باختبار التشخيص الجزيئي للسرطان، واحدة من القضايا الهامة هي الكشف عن اختلاف تسلسل الحمض النووي. تحتوي عينات خزعات الورم المستخدمة للتشخيص دائمًا على 5٪ من المتغير المستهدف بالمقارنة مع التسلسل غير المستهدف؛ أي أنها متميزة عن النوع غير النمطي للطفرات. أيضًا، بالنسبة لأخذ عينات من الدم المحيطي أو البول، يجب أن يكون اختبار الحمض النووي محددًا بما يكفي لاكتشاف الطفرات عند ترددات الأليل المختلفة التي تقل عن 0.1٪.
في الوقت الحالي، من خلال تحسين PCR التقليدي، هناك اختراع جديد، وهو «نظام طفرة التضخيم الحراري» (ARMS)، وهو طريقة للكشف عن متغيرات تسلسل الحمض النووي في السرطان. المبدأ الذي يكمن وراء هذه الطريقة هو أن نشاط تمديد الأنزيمات في إنزيم DNA بوليميراز هو حساس للغاية لعدم التطابق قرب نهاية 3 من البادئ (برايمر). طورت العديد من الشركات المختلفة اختبارات تشخيصية مبنية على بادئات ARMS PCR. على سبيل المثال، قامت شركات كياجين ثيراسكرين Qiagen therascreen،  روش كوباس Roche cobas  وBiomerieux THxID  بتطوير اختبارات PCR المعتمدة من FDA للكشف عن سرطان الرئة، وسرطان القولون، وطفرات الورم الميلانيني الانبثاثي في جينات KRAS، EGFR وBRAF. تم التحقق من صحة مجموعات IVD الخاصة بهم بشكل أساسي على الحمض النووي الجيني المستخرج من أنسجة FFPE.
هناك أيضا وحدات ميكروأراي تستخدم آلية التهجين للقيام بتشخيص السرطان. يمكن تركيب أكثر من مليون من المجسات المختلفة على مصفوفة مع تقنية Genechip من Affymetrix مع حد كشف من 1-10 نسخ من mRNA لكل بئر (بئر: وحدة حيز من المكان على الشريحة). تعتبر وحدات ميكروأراي الدقيقة المحسنة قادرة بالعادة على تقديم نتائج تحديد كمية قابلة للتكرار لأهداف مختلفة. في الوقت الحالي، وافقت إدارة الأغذية والأدوية FDA بالفعل على عدد من فحوصات التشخيص التي تستخدم المصفوفات الدقيقة ميكروأراي: يمكن لمقايسات MammaPrint من Agendia أن تخبر خطر تكرار سرطان الثدي عن طريق تمييز التعبير عن 70 جينة مرتبطة بسرطان الثدي؛  يمكن لفحص "Autogenomics INFNITI CYP2C19" توصيف الأشكال الجينية، التي تؤثر على الاستجابة العلاجية لمضادات الاكتئاب بشكل كبير؛  ويمكن لـ CytoScan Dx من Affymetrix تقييم الإعاقات الذهنية والاضطرابات الخلقية عن طريق تحليل طفرة الكروموسومات.
في المستقبل، من المرجح أن تركز أدوات التشخيص للسرطان على تسلسل الجيل التالي (NGS). من خلال استخدام تسلسل الحمض النووي الريبوزي DNA وRNA لإجراء تشخيص للسرطان، ستتطور التكنولوجيا في مجال أدوات التشخيص الجزيئي بشكل أفضل. على الرغم من أن إنتاجية وسعر NGS قد انخفضت بشكل كبير خلال السنوات العشر الماضية بنحو 100 ضعف، إلا أننا ما زلنا على مسافة 6 درجات على الأقل بعيدًا عن إجراء التسلسل العميق على مستوى الجينوم بأكمله. حاليا، طورت Ion Torrent بعض لوحات NGS على أساس AmpliSeq متعدي، على سبيل المثال، الفحص الشامل Oncomine. حيث يركزون على استخدام التسلسل العميق للجينات المتعلقة بالسرطان لاكتشاف المتغيرات التسلسلية النادرة.
يمكن استخدام أداة التشخيص الجزيئي لتقييم مخاطر السرطان. على سبيل المثال، يقيّم اختبار BRCA1 / 2 من قبل شركة ميرياد جينيتكس مخاطر إصابة النساء بسرطان الثدي مدى الحياة. أيضًا، لا تعمل بعض أنواع السرطان دائمًا مع أعراض واضحة. من المفيد تحليل الناس عندما لا تظهر عليهم أعراض واضحة، وبالتالي يمكن الكشف عن السرطان في المراحل المبكرة. على سبيل المثال، يمكن استخدام اختبار ColoGuard لفحص الأشخاص الذين تزيد أعمارهم عن 55 عامًا لسرطان القولون والمستقيم. السرطان هو مرض على المدى الطويل مع خطوات التقدم المختلفة، ويمكن استخدام أدوات التشخيص الجزيئي لتوقعات تطور السرطان. على سبيل المثال، اختبار OncoType Dx بواسطة Genomic Health يمكنه تقدير خطر الإصابة بسرطان الثدي. يمكن لتقنيتهم إبلاغ المرضى بالبحث عن العلاج الكيماوي عند الضرورة عن طريق فحص مستويات التعبير عن الرنا في نسيج خزعة الثدي.
مع ارتفاع الدعم الحكومي في التشخيص الجزيئي للحمض النووي، من المتوقع أن يتوافر قريبًا عدد متزايد من فحوصات اكتشاف الحمض النووي السريري للسرطانات. في الوقت الحالي، يتطور البحث في تشخيص السرطان بسرعة مع أهداف بتكلفة أقل، واستهلاك أقل للوقت وأساليب أبسط للأطباء والمرضى.