8 minute read
NESTEBIOPSIA JA PIKADIAGNOSTIIKKA — YKSILÖLLINEN SYÖVÄNHOITO NOPEUTUU JA HELPOTTUU
TEKSTI Sari Havanto
Nestebiopsianäytteellä on monia etuja verrattuna perinteiseen kudosnäytteeseen, esimerkiksi nopeus, helppous ja toistettavuus. Kun nestebiopsianäytettä tutkitaan täysin automaattisella reaaliaikaista PCR-diagnostiikkaa tekevällä laitteella, syövästä voi saada tuoretta tietoa lähes käden käänteessä, alle kolmessa tunnissa. Nestebiopsia ja pikadiagnostiikka — etenkin yhdessä käytettyinä — voivat nopeuttaa ja helpottaa syövän yksilöllistä hoitoa, jos syövän kasvuun vaikuttavaan molekyyliin kohdentuvaa lääkettä on saatavilla.
Syöpähoitojen laatua arvioitaessa melko yleisesti ajatellaan, että Suomessa on saatavilla tehokasta ja laadukasta hoitoa (Kaikki syövästä; Syövän hoito). Silti esimerkiksi keuhkosyöpähoitojen tulokset ovat meillä huonompia kuin muissa Pohjoismaissa, eivätkä asiantuntijat tarkalleen tiedä, miksi keuhkosyöpäpotilaiden elonjäämisaika on ollut pidempään naapurimaita huonompi. Arvellaan kuitenkin, että sekä diagnoosien aikaistamisessa että hoitoketjun aikataulutuksessa ja käytetyissä hoidoissa olisi kaikissa parantamisen varaa (Keuhkosyövän hoitotulokset ovat Suomessa Pohjoismaiden huonoimmat — asiantuntijat haluavat selvittää syyn).
Perinteisesti syöpäkasvaimesta on otettu koepala, josta on eri vaiheiden kautta saatu eristettyä DNA:ta analysoitavaksi. Tähän kuluu aikaa — jopa 20 päivää Sabarin ym. (2018) mukaan — mikä saattaa olla levinnyttä syöpää sairastavalle kohtalokasta.
Kudosnäytteenottoon liittyy vielä komplikaatioriski, koska toimenpide on kajoava, minkä vuoksi siitä aiheutuu potilaalle kipuakin. Lisäksi saatu näyte voi olla niukka tai muutoin epäedustava, jos koepalasta löytyy esimerkiksi runsaasti nekroosia tai vain yhtä solupopulaatiota, vaikka pitkälle edennyt syöpä sisältää useita genomiltaan erilaisia solupopulaatioita. Puutteellisella tiedolla on vaikeaa suunnitella tehokasta ja oikeaaikaista hoitoa. Kudosnäytettä ei toisaalta mielellään oteta kovin usein komplikaatioriskien ja potilaalle aiheutuvan kivun vuoksi. Näyte saatetaan myös kokonaan jättää ottamatta esimerkiksi kasvaimen hankalan sijainnin takia. (Isomursu - Kononen - Kuopio 2015: 424; Tontonoz 2018; Wang - Li - Zhang - Wang - He 2017; Krishnamurthy - Spencer - Torkamani - Nicholson 2017.) 2017; Krishnamurthy - Spencer - Torkamani - Nicholson 2017.)
Nestebiopsianäyte kasvaimesta
Kasvaimesta peräisin olevaa DNA:ta (circulating tumor DNA, ctDNA), RNA:ta (ctRNA), eksosomeja ja kasvainsolujakin (circulating tumor cells, CTCs) voi saada tutkittaviksi myös laskimoverinäytteestä ja muista kehon nesteistä, kuten syljestä ja virtsasta.
Elimistön nesteiden käyttöä tutkimusnäytteenä kutsutaan nestebiopsiaksi (liquid biopsy, LB). Vereen ja muihin elimistön nesteisiin erittyvien syöpäkasvaimesta irronneiden biomarkkereiden — molekyylien, proteiinien, solujen, hormonien — määrä on kuitenkin yleensä hyvin pieni. Toisaalta syöpäpotilaiden veren solunulkoisen DNA:n (cell-free DNA, cfDNA) pitoisuus on normaalia suurempi. Terveisiin verrattuna syöpäpotilailla, joilla on kiinteä kasvain, on kolminkertaisesti suurempi mediaanipitoisuus cfDNA:ta plasmassa. Syöpätyyppi sekä kasvaimen massa ja muut ominaisuudet vaikuttavat verenkiertoon vapautuvan ctDNA:n määrään.
Esimerkiksi 10 millilitrassa kokoverta on genomista DNA:ta noin 50 μg, josta alle 0,1 % (50 ng) on cfDNA:ta, jonka joukosta löytyvän ctDNA:n pitoisuus on 1—10 % eli 0,5—5 ng.
Pitkälle edennyttä syöpää sairastavan veren cfDNA-pitoisuus saattaa olla jopa 100—1000 μg/l, josta ctDNA:n suhteellinen osuus voi olla jopa yli 90 %.
Wangin ym. (2017) tutkimuksessa mainitaan, että 100 g painavasta kasvaimesta saattaa irrota päivittäin arviolta 3,3 % DNA:ta verenkiertoon.
Esimerkiksi keskushermoston kasvaimista ei välttämättä irtoa biomarkkereita verenkiertoon mutta kolorektaalisyövän ja etäpesäkkeitä lähettäneen rintasyövän onkogeeniset mutaatiot näkyvät yleisesti verinäytteistä. Toisaalta jopa samaa syöpätyyppiä sairastavien potilaiden välillä on suuria eroja ctDNA:n määrässä, esimerkiksi geenien kopiolukumuutosten tai syövän levinneisyysasteen vuoksi. Myös muut sairaudet ja patologiset tilat voivat lisätä cfDNA:n määrää. Lisäksi sytotoksiset syöpähoidot aiheuttavat hetkellisesti kohonneita cfDNA-pitoisuuksia. Joka tapauksessa, ctDNA:n suuri pitoisuus hoidon eri vaiheissa ennustaa usein lyhyttä elinaikaa. ctDNA:ta vapautuu elimistön nesteisiin 100—200 emäsparin kokoisina paloina, kun soluja kuolee joko apoptoottisesti tai nekroottisesti tai kun makrofagit syövät syöpäsoluja tai kun syöpäsolut erittävät DNA:ta. Verinäytteen ctDNA:n avulla tuumoritaakasta saa reaaliaikaista tietoa, sillä ctDNAn puoliintumisaika vaihtelee 15 minuutista muutamaan tuntiin. (Isomursu ym. 2015: 425, 427 - 428; Siltanen 2019; Saarenheimo - Eigeliene - Andersen - Tiirola - Jekunen 2019; Krishnamurthy ym. 2017.)
Nestebiopsian käytölläkin on heikkoutensa. Koska ctDNA-pitoisuudet elimistön nesteissä ovat häviävän pieniä, menetelmien on oltava hyvin herkkiä ja tarkkoja, jotta tulokset ovat luotettavia ja jotta vältetään väärät negatiiviset tulokset. Vaikka nestebiopsiasta tulisi negatiivinen tulos, kudosbiopsialla potilaalta voi kuitenkin vielä löytyä lääkehoidollista kohdentamista suosivia mutaatioita. Monet menetelmät edellyttävät li-
säksi ennakkotietoa etsittävästä mutaatiosta. Histopatologista tutkimusta, joka on kuitenkin hyväksi todettu menetelmä maligniteetin arvioinnin ja tarkan luokituksen kannalta, ei nestebiopsianäytteestä voi tehdä. Nestebiopsianäytteeseen vaikuttavat lisäksi preanalyyttiset tekijät. (Isomursu ym. 2015: 426, 430; Wang ym. 2017; Saarenheimo ym. 2019; Sabari ym. 2018; Kuopio 2017: 22.)
Nestebiopsiasta saatava tieto on kuitenkin Veldoren ym. (2018) mukaan herkimmillä menetelmillä yhteneväistä kudosnäytteestä saatavan tiedon kanssa. Siksi nestebiopsian hyvät puolet suhteessa kudosbiopsiaan korostuvat, sillä nestebiopsia on nopeampi, helpompi, kivuttomampi, turvallisempi, halvempi, paremmin syövän solupopulaatioita kuvaava ja useammin toistettavissa. Nestebiopsia edesauttaa potilaan yksilöllistä hoitoa, kun kasvaimesta voi saada tietoa aikaisemmin, reaaliaikaisesti ja toistuvasti hoidon aikana, jolloin hoitoa voidaan muuttaa paremmin kasvaimeen tehoavaksi. Suomalainen potilas muuten lienee ensimmäisenä maailmassa hyötynyt plasmasta kerätystä kiinteän kasvaimen yksilöllisestä DNA-muutoksesta saadusta tiedosta, jota on käytetty hoidon tehon arvioinnissa. Monen syöpäkasvaimen voisi periaatteessa havaita ctDNA:n avulla kauan ennen kuin se löytyisi radiologisesti, tosin pelkästä syövän genomista ei edelleenkään voi varmuudella päätellä kasvaimen tyyppiä tai sijaintia. Hoitovasteen seurannassa ja lääkeresistenssin kehittyessä nestebiopsian avulla pystyy nopeammin reagoimaan muutokseen.
Nestebiopsiaa käytetään esimerkiksi keuhkosyöpäpotilaiden tyrosiinikinaasiinhibiittorihoitoon liittyvän EGFR-geenin resistenssimutaation T790M osoittamiseen. Kun ei-pienisoluista keuhkosyöpää (NSCLC) sairastavalle kehittyy T790M-mutaation kautta hankittu resistenssi ensimmäisen tai toisen sukupolven tyrosiinikinaasi-inhibiittorille (TKI),TKI voidaan hyvissä ajoin vaihtaa kolmannen sukupolven TKI:ksi (esimerkiksi osimertinibi).
Nestebiopsian avulla voi päästä myös jäännöstaudin jäljille. Esimerkiksi kolorektaalisyöpä on uusiutumassa, jos potilaalta noin kuukauden kuluttua leikkauksesta otetusta verinäytteestä löytyy onkogeenisia mutaatioita. Mitä aikaisemmin jäännöstauti havaitaan, sitä paremmin voidaan suunnitella yksilöllistä seurantaa ja jatkohoitoa. Hoidon aikana tapahtuvan mutaation tai mahdollisen jäännöstaudin jäljille pääsee tavallisen EDTA-verinäytteen avulla. cfDNA-analytiikkaa varten on kehitetty myös oma näyteputki (esimerkiksi Streck cell-free DNA BCT® tai PAXgene Blood ccfDNA Tube). (Krishnamurthy ym. 2017; Sabari ym. 2018; Saarenheimo ym. 2019; Isomursu ym. 2015: 427 - 428; Vollbrecht - Lehmann - Lenze - Hummel 2018; Kuopio 2017: 24; Alanne - Joensuu - Elenius 2015: 127; Nestebiopsiaohje.)
Mutaatioiden pikadiagnostiikkaa
Nopeasti saatavan ja helposti käsiteltävän nestebiopsianäytteen voi myös analysoida nopeasti ja helposti täysin automaattisella reaaliaikaista PCR-diagnostiikkaa tekevällä laitteella, joita on Suomessa jo muutamia käytössä, esimerkiksi HUSLABin Meilahden patologian laboratoriosta löytyy Biocartiksen valmistama Idylla™ Platform. Idylla™ Platform -järjestelmään on saatavilla testikasetteja, joilla pystytään osoittamaan alle kolmessa tunnissa, onko tietty geeni mutatoitunut. Laite suorittaa kaikki PCR-prosessin vaiheet itsenäisesti kasetin valmiiksi sisältämillä reagensseilla ja kontrolleilla. Näin ollen laitteen käyttö ei vaadi erityisosaamista, joten mutaationosoitustestejä voidaan tehdä muuallakin kuin erikoisalan laboratorioissa, mikä luonnollisesti säästää aikaa ja resursseja. Plasmaa tarvitaan vain pari millilitraa, ja sen saa asetettua laitteen käsiteltäväksi alle kahdessa minuutissa. Tiiviit ja kertakäyttöiset kasetit vähentävät kontaminaatioriskiä. Kasetit eivät vaadi jääkaappitilaa, sillä ne kuljetetaan ja säilytetään huoneenlämmössä. Laite vaatii muutenkin verraten vähän tilaa, joten välinemäärä on vähäinen verrattuna muihin menetelmiin. (Idylla™ Platform, Genetiikan laboratorio, HUS.)
Kuva 1. Meilahden patologian laboratorioon on saatu Biocartiksen Idylla™ Platform, jossa on vasta yksi testikasettia käsittelevä moduuli. MSI-kasettiin kelpaa vain FFPE-kudosnäyte, joka asetetaan pyöreään aukkoon.
Pikadiagnostiikkalaite saa nopeasti ja ilmeisen luotettavasti selville, onko potilaalla tietyssä epäillyssä geenissä mutaatio. Muista mahdollisista mutaatioista se ei osaa raportoida.
Esimerkiksi nestebiopsianäytteelle tarkoitettu EGFRgeenin mutaatiotesti kattaa 49mutaatiota mukaan lukien insertiot ja deleetiot eksoneissa 18, 19, 20 ja 21.
Nestebiopsianäytteitä analysoivasta pikadiagnostiikkalaitteesta voi kuitenkin olla verratonta apua hoidon suunnittelussa varsinkin silloin, kun kasvaimesta ei voi ottaa näytettä tai kun kudosnäyte on liian pieni tai sisältää liian vähän syöpäsoluja, mutta verinäytteestä löytyy tarpeeksi ctDNA:ta. (Idylla™ Platform.)
Geenimutaation selville saaminen vaikuttaa monesti ratkaisevasti kiinteän kasvaimen lääkehoitoon. Syövän yksilöllinen hoito edellyttää, että yksittäiselle kasvaimelle löytyy tehokkain hoito, jonka potilas vielä sietää. Mitä paremmin lääkehoidon tehoa voi ennustaa, sitä vähemmän kuluu aikaa ja rahaa tehottomien lääkkeiden kokeilemiseen. (Jekunen 2013.)
Myös laboratoriossa ja sairaalassa aika on rahaa. Nestebiopsia yhdistettynä pikadiagnostiikkalaitteeseen tuo tehokkuutta laboratoriotutkimuksiinkin, sillä nestebiopsianäytettä ei tarvitse kierrättää patologian laboratorion kautta, vaan sen voi asettaa kasettiin pikadiagnostiikkalaitteen analysoitavaksi ilman kudosnäytteen vaatimia välivaiheita. Koska pikadiagnostiikkalaitteen käyttö ei vaadi erityisosaamista ja laite voi sijaita muuallakin kuin erityisalan laboratoriossa, voidaan saada näyte heti tuoreeltaan analysoitavaksi ja analyysin tulos nopeammin hoitohenkilökunnalle.
Sari Havanto, bioanalyytikko-opiskelija, Metropolia amk
LÄHTEET
1. Alanne, Erika - Joensuu, Heikki - Elenius, Klaus 2018. Geenidiagnostiikkaan perustuva syövän hoito — tätä päivää, tulevaisuutta vai toiveajattelua? Duodecim 134, nro 2. 126-132. Luettavissa osoitteessa <https://helda.helsinki.fi/bitstream/ handle/10138/301853/duo14133.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. 2. Genetiikan laboratorio, HUS. HUSLAB-talo. Terveysalan laboratoriotyön harjoittelu 3 syksyllä 2019. 3. Idylla™ Platform. Biocartis. 2019. Verkkodokumentti. <https://www.biocartis.com/meetidylla/idylla-platform>. 4. Isomursu, Aleksi - Kononen, Juha - Kuopio, Teijo 2015. Verenkierron solunulkoinen DNA syövän merkkiaineena. Duodecim 131. 424 - 432. Luettavissa osoitteessa <https://docplayer.fi/68207946-Verenkierron-solunulkoinen-dna-syovanmerkkiaineena.html>. 5. Jekunen, Antti 2013. Geenidiagnostiikka muuttaa perusajattelua syöpätautien hoidossa. Pääkirjoitus. Lääkärilehti 36 vsk 68. 2179. Luettavissa osoitteessa <https://www.laakarilehti.fi/ajassa/paakirjoitukset/geenidiagnostiikka-muuttaaperusajattelua-syopatautien-hoidossa/>. 6. Kaikki syövästä. Syöpäjärjestöt. Verkkodokumentti. <https://www.kaikkisyovasta.fi/hoito-ja-kuntoutus/syovan-hoito/>. 7. Keuhkosyövän hoitomuodot ja ennuste. 2018.
Terveyskylä.fi. Verkkodokumentti. <https://www. terveyskyla.fi/syopatalo/sy%C3%B6p%C3%A4taudit/keuhkosy%C3%B6p%C3%A4/keuhkosy%C3%B6v%C3%A4n-hoitomuodot-ja-ennuste>. 8. Keuhkosyövän hoitotulokset ovat Suomessa Pohjoismaiden huonoimmat — asiantuntijat haluavat selvittää syyn. 2019. MSD Finland Oy. Verkkodokumentti. <https://studio.mediuutiset.fi/msd-paremman-elaman-puolesta/keuhkosyovanhoitotulokset9. ovat-suomessa-pohjoismaiden-huonoimmat-asiantuntijat-haluavatselvittaa-syyn>. 10. Krishnamurthy, Nithya - Spencer, Emily - Torkamani, Ali - Nicholson, Laura 2017. Liquid Biopsies for Cancer: Coming to a Patient near You. Journal of Clinical Medicine 6(1): 3. Luettavissa osoitteessa <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/
PMC5294956/>. 11. Kuopio, Teijo 2017. Patologian laboratorion osuus keuhkosyövän diagnostiikassa ja hoidon suunnit
telussa. BestPractice. 22 - 24. Luettavissa osoitteessa <https://bestprac.fi/wp-content/uploads/ sites/4/2017/08/patologian-laboratorion-osuuskeuhkosyovan-diagnostiikassa-ja-hoidon-suunnittelussa.pdf>. 12. Luo, Wenna - Rao, Mingliang - Qu, Jiayao - Luo,
Dixian 2018. Applications of liquid biopsy in lung cancer-diagnosis, prognosis prediction, and disease monitoring. American Journal of Translational Research. 2018; 10(12). 3911 - 3923. Luettavissa osoitteessa <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6325529/>. 13. Nestebiopsiaohje. FinBioBank. 2018. Verkkodokumentti. <https://finbb.fi/wpcontent/uploads/2018/05/Nestebiopsiaohje.pdf>. 14. Saarenheimo, Jatta et al. 2019. The Value of Liquid
Biopsies for Guiding Therapy Decisions in Nonsmall Cell Lung Cancer. Frontiers in Oncology. Luettavissa osoitteessa <https://www.frontiersin. org/articles/10.3389/fonc.2019.00129/full>. 15. Sabari, Joshua K et al. 2019. A Prospective Study of Circulating Tumor DNA to Guide Matched Targeted Therapy in Lung Cancers. JNCI: Journal of the National Cancer Institute, Volume 111, Issue 6. 575- 583. Luettavissa osoitteessa <https://academic. oup.com/jnci/article/111/6/575/5195513>. 16. Siltanen, Sanna 2019. Blogi: Nestebiopsiat (ja
NGS). Immuno Diagnostic Oy. Verkkodokumentti. <https://www.immunodiagnostic.fi/nestebiopsiat-ja-ngs/>. 17. Syövän hoito. Kansantaudit. Terveyden ja hyvinvoinnin laitos. 2019. Verkkodokumentti. <https:// thl.fi/fi/web/kansantaudit/syopa/syovan-hoito>. 18. Tontonoz, Matthew 2018. Liquid Biopsy Is Effective at Guiding Treatment of Lung Cancer, Study Finds. Memorial Sloan Kettering Cancer Center. Verkkodokumentti. <https://www.mskcc.org/blog/ liquid-biopsy-effective-guiding-treatment-lung-cancerstudy-finds>. 19. Veldore, Vidja H. et al. 2018. Validation of liquid biopsy: plasma cell-free DNA testing in clinical management of advanced non-small cell lung cancer. Lung Cancer (Auckl) 1-11. Luettavissa osoitteessa <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/
PMC5757203/>. 20. Vollbrecht, Claudia et al. 2018. Validation and comparison of two NGS assays for the detection of EGFR T790M resistance mutation in liquid biopsies of NSCLC patients. Oncotarget 9(26). 18529- 18539. Luettavissa osoitteessa <https://www.ncbi. nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5915090/>. 21. Wang, Ru et al. 2017. Cell-free circulating tumor
DNA analysis for breast cancer and its clinical utilization as a biomarker. Oncotarget 8(43). 75742- 75755. Luettavissa osoitteessa <https://www.ncbi. nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5650461/>.
