Exploration of the potential utility of "liquid biopsies" in improving outcomes of currative treatment of non-small-cell lung cancer (NSCLC)
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 90143300
- Ansvarlig person
- Frank Skorpen
- Institusjon
- St. Olavs hospital HF
- Prosjektkategori
- Korttidsprosjekt 2016
- Helsekategori
- Cancer
- Forskningsaktivitet
- 4. Detection and Diagnosis
Rapporter
Lungekreft er den vanligste årsaken til kreftrelatert død i Norge. Det er behov for bedre metoder for klassifisering og kartlegging av sykdomsutbredelsen for å øke overlevelsen. Nyere studier viser at arvestoff (DNA) fra kreftceller kan påvises i blodprøver. Kreftcellenes DNA inneholder en feil, en mutasjon, som ikke finnes i normalt DNA. Analyser av kreft-DNA i blodet (fritt sirkulerende tumor DNA; ctDNA) kan derfor si oss noe om kreftens egenskaper og tilstedeværelse. Foreløpig har man ikke studert metoden nok til at man vet hvordan slike analyser kan brukes til å forbedre pasientbehandlingen.
I dette delprosjektet har vi undersøkt om DNA-mutasjoner i tumorvev fra 30 pasienter med ikke-småcellet lungekreft (NSCLC), stadium I-IV, også kunne påvises i pasientenes blod. Alle pasientene var inkludert i Midt-Norsk Lungekreftbiobank, etablert ved St. Olavs Hospital/NTNU. Analysene ble gjort ved sekvensering av 275 gener ofte funnet å være mutert i kreft. Kort fortalt betyr det at vi har lest utvalg av DNA-områder fra tumoren, fra blodet og fra normale celler og sammenlignet dette. Disse analysene gav oss store mengder data som måtte behandles og tolkes. En viktig del av prosjektet har vært å sikre at data har blitt analysert på en måte som gir mest mulig, og riktig, kunnskap fra studien.
Hos alle pasientene kunne kreftrelevante mutasjoner påvises i tumorvevet. I gjennomsnitt ble 6 mutasjoner påvist i tumor (fra 1 til 16 mutasjoner mellom ulike pasienter). Hos 50% av pasientene kunne minst en av mutasjonene som var påvist i tumor også påvises i DNA isolert fra pasientens blod (fritt sirkulerende cellefritt DNA, cfDNA). Hos alle pasientene kunne mutasjoner påvises ved analyse av cfDNA, som ikke ble funnet ved analysen av tumorvevet. Betydningen av disse mutasjonene er foreløpig usikker. En mulig tolkning er at dette kan være mutasjoner som finnes i tumor, men som ikke var representert i den mindre delen av tumoren (biopsien) som ble analysert.
Konklusjon: Påvisning og analyse av kreft-DNA i blodet hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft er mulig ved bruk av moderne DNA-sekvenseringsteknikker. Metodens sensitivitet og spesifisitet er dog begrenset hos pasienter med veldig små tumorer. Sensitiviteten kan økes ved å optimalisere sekvenseringsbetingelsene (dvs. ved «dypere» sekvensering). Av kostnadshensyn bør en redusere antall gener som analyseres til å omfatte de gener som er mest relevante og informative for denne krefttypen. Nøye optimalisering og testing er påkrevd før metoden kan anvendes klinisk.
Lungekreftpasienter utgjør en stor og ressurskrevende pasientgruppe. Den høye dødeligheten gjør at det er et stort behov for bedre behandling. Dersom analyser av sirkulerende tumor DNA (ctDNA) kan forbedre dagens metoder for utredning og kartlegging av utbredelse av lungekreftsykdom hos den enkelte pasient vil dette ha flere viktige fordeler for både pasienter, pårørende og helsevesenet:
A) Det kan medføre en forenkling av utredningen av lungekreftpasienter. Mindre bruk av invasive prosedyrer reduserer risikoen.
B) Mer presis klassifisering av sykdommen og dens utbredelse, vil lede til mer riktig og dermed bedre behandling til hver enkelt pasient. Dette gjør at man unngår unødvendig, ineffektiv behandling - samtidig som man kan utnytte helsevesenets ressurser bedre.
C) Mer riktig behandling gjør at man unngår potensielt alvorlige komplikasjoner av ineffektiv behandling. Dette er spesielt viktig siden mange lungekreftpasienter er eldre og har alvorlig komorbiditet. Også slik vil man redusere behovet for helsetjenester.
D) Riktig behandling vil i større grad kunne opprettholde pasientenes livskvalitet.
E) Bedre rutiner for kontroll og oppfølging gjør at man kan redusere antall undersøkelser. Dette er viktig med tanke på den pressede situasjonen mange avdelinger for billeddiagnostikk er i. I tillegg til ressursbesparelsen kan man kunne fange opp tilbakefall tidligere enn i dag. Kommer man tidligere i gang med behandling av tilbakefall øker sjansene for et godt resultat og dermed bedre prognose.
F) Bedre behandling vil gi bedre sykdomskontroll. Bedre sykdomskontroll vil redusere behovet for lege-, pleie- og omsorgstjenester.
G) Mer korrekt behandling, bedre sykdomskontroll vil gi pasientene bedre livskvalitet. Dette kan man forvente vil forplante seg til pasientens omgivelser, spesielt familie og pårørende
Kreftbehandling generelt har de siste årene dreid mot mer individualisert behandling. Gjennom bedre forståelse av mekanismene som driver utviklingen av kreftceller har man designet medikamenter som blokker utviklingen av kreftsykdommer. Mengden tilgjengelige legemidler er raskt økende. Samtidig vet vi at svulstene kan endre karakter som respons på slik behandling. Dette betyr at det er behov for å gjøre analysere kreftsvulstenes egenskaper hver gang det er aktuelt å skifte behandling. I dag gjøres det ved å ta vevsprøver. Men ved lungekreft er det ofte ikke mulig å få tatt vevsprøver - enten av tekniske grunner eller fordi det utsetter pasienten for stor risiko. Analyser av ctDNA er den mest lovende metoden for å analysere kreftcellenes egenskaper som kan erstatte slik risikabel prøvetaking. Både for forskningsformål men også for klinisk praksis i nær fremtid kan det være særdeles viktig at man får etablert metodikken og erfaring med denne type analyser.
Det er vist at solide kreftsvulster avgir DNA til blodbanen. Analyser av kreft-DNA i blodet (fritt sirkulerende tumor DNA) kan si oss noe om kreftens egenskaper og tilstedeværelse, og hvilken behandling pasienten bør få. Analysene krever svært sensitive metoder, og nøye optimalisering og testing er påkrevd før metoden kan anvendes klinisk.Lungekreft er den vanligste årsaken til kreftrelatert død i Norge. Det er behov for bedre metoder for klassifisering og kartlegging av sykdomsutbredelsen for å øke overlevelsen. Nyere studier viser at arvestoff (DNA) fra kreftceller kan påvises i blodprøver. Kreftcellenes DNA inneholder en feil, en mutasjon, som ikke finnes i normalt DNA. Analyser av kreft-DNA i blodet (fritt sirkulerende tumor DNA; ctDNA) kan derfor si oss noe om kreftens egenskaper og tilstedeværelse. Foreløpig har man ikke studert metoden nok til at man vet hvordan slike analyser kan brukes til å forbedre pasientbehandlingen. På St. Olavs Hospital/NTNU har vi en biobank med blod og prøver av kreftsvulsten (tumor) fra lungekreftpasienter. Vi vil undersøke om analyser av kreft-DNA i blodprøver kan fortelle oss hvilken behandling pasientene bør få. Ved å bedre tilpasse behandlingen for den enkelte pasient kan man unngå unødig behandling og redusere faren for komplikasjoner. Dette kan både øke pasientens overlevelse og livskvalitet, samtidig som helsevesenets ressurser blir bedre utnyttet. Slike DNA-analyser kan også brukes til å påvise tilbakefall tidligere enn ved røntgenundersøkelser slik at behandling kan settes i gang tidligere.
I dette delprosjektet har vi undersøkt om DNA-mutasjoner fra tumoren til 36 pasienter med ikke-småcellet lungekreft (NSCLC), uten spredning til perifere steder i kroppen (stadium I-III), også kunne påvises i pasientenes blod. Analysene ble gjort ved sekvensering av 275 gener. Kort fortalt betyr det at vi har lest utvalg av DNA-områder fra tumoren, fra blodet og fra normale celler og sammenlignet dette.
Disse analysene gav oss store mengder data som måtte behandles og tolkes. En viktig del av prosjektet har vært å sikre at data har blitt analysert på en måte som gir mest mulig, og riktig, kunnskap fra studien. Dataene er ikke fullstendig analysert, men vi har et førsteutkast. I de aller fleste pasientene finner vi kjente DNA-mutasjoner i kreftsvulsten, akkurat som vi hadde forventet. Mange av pasientene har også kjente kreft-mutasjoner i blodet, men som vi nødvendigvis ikke finner i tumoren. Dette kan skyldes at tumoren er sammensatt av celler med mange ulike DNA-mutasjoner, og at vi bare har analysert et lite utvalg av disse siden bare en mindre del av tumoren anvendes for DNA-isolering. Dette betyr i så fall at analysene av blodprøvene gir et bedre bilde på tumorens totale mutasjonsspekter.
I en liten andel av pasientene finner vi samme mutasjon(er) i tumoren og i blodet. Studien viser at tumor-DNA finnes blodet hos lungekreftpasienter og det er mulig å påvise det, men at metoden vi har brukt ikke er tilstrekkelig siden tumor-DNA ikke kan påvises i blodet hos alle. På et vis kan det sammenlignes med det «å lete etter nåla i en høystakk», ettersom andelen av tumor-DNA i blodet er svært lav i forhold til mengden normal-DNA. Hos noen pasienter med små svulster vil «nåla» ikke være tilstede i blodprøven som samles, og vil derfor ikke bli analysert i det hele tatt.
Vi har også sekvensert normalt DNA fra pasientene, isolert fra hvite blodceller. Vi vil nå sammenstille disse dataene med sekvensdata fra tumor og fra sirkulerende tumor-DNA, og se hvorvidt blodceller kan inneholde mutasjoner som eventuelt kan føre til falske positive resultater. Når all data er ferdig analysert skal disse resultatene publiseres, og vi har dannet oss et grunnlag for å utforske og forbedre nytten av sirkulerende tumor-DNA videre.
Det er vist at kreftsvulster avgir små mengder DNA til blodbanen. Fritt sirkulerende tumor-DNA (ctDNA) kan inneholde verdifull informasjon om mutasjoner i svulsten, og kan ha både diagnostisk, prognostisk og behandlingsmessig verdi. ctDNA kan detekteres og karakteriseres ved hjelp av sensitive PCR- og/eller DNA sekvenseringsteknikker.Lungekreft er den vanligste årsaken til kreftrelatert død i Norge. En viktig grunn er at ikke alle som opereres for lungekreft eller får høydosert strålebehandling blir friske. Det er derfor behov for bedre metoder for klassifisering av lungekreft og kartlegging av sykdomsutbredelsen. Nyere studier har vist at arvestoff (DNA) fra kreftceller kan påvises i blodprøver. Kreftcellenes DNA har andre egenskaper enn friske cellers DNA, og analyser av kreft-DNA i blodet kan derfor si oss noe om kreftens egenskaper og tilstedeværelse. Slike analyser reduserer derfor behovet for å ta (gjentatte) vevsprøver (biopsi) av tumoren, f.eks. under behandlingsforløpet. Foreløpig har man ikke studert metoden nok til at man vet hvordan slike analyser best kan brukes til å forbedre pasientbehandlingen. På St. Olavs Hospital/NTNU har vi samlet blod- og vevsprøver fra lungekreftpasienter før, under og etter behandling i en biobank. I et samarbeid mellom leger ved St. Olavs og forskere ved NTNU vil vi undersøke om analyser av kreft-DNA i blodprøver kan fortelle oss hvem som kan kureres ved operasjon eller høydosert strålebehandling. Ved å bedre tilpasse behandlingen for den enkelte pasient kan man unngå unødig behandling og redusere faren for komplikasjoner. Samtidig forbedrer man behandlingsresultatene og utnytter helsevesenets ressurser bedre. Slike DNA-analyser kan også brukes til å påvise tilbakefall tidligere enn ved røntgenundersøkelser. I tillegg til at man kan redusere bruken av røntgen, kan man starte behandling av tilbakefall tidligere. Dette kan igjen gjøre at resultatene av behandlingen forbedres.
Hovedprosjektet er delt i to pågående delprosjekter. I delprosjekt 1 (som vil utgjøre dr.grads prosjekt for patolog Sissel Wahl, starter mars 2017) har tumorer fra 130 pasienter med NSCLC blitt DNA-sekvensert med "Illumina TruSight tumor gene panel". Panelet gir informasjon om evt. mutasjon i 26 kreftrelevante gener. Når mutasjon(er) detekteres blir korresponderende blodprøver, tatt rett før tumoren har blitt fjernet ved operasjon, analysert for tilstedeværelse av disse tumor-spesifikke mutasjonene ved bruk av en svært sensitiv PCR metode (digital droplet PCR; ddPCR). Her undersøkes den prognostiske og prediktive verdi av type mutasjon og hvor mye som finnes av mutasjonen i blodet (dvs. mål på mengde kreft-DNA i blodet), i forhold til sykdomsutvikling, sykdomsutbredelse, lokalisasjon av evt. metastaser (spredning), og sykdomsfri- og total overlevelse. Vi vil undersøke om analyse av kreft-DNA i blod gir verdifull tilleggsinformasjon som kan forbedre dagens metoder for klassifisering av lungekreft.
I delprosjekt 2 (mastergradsprosjekt for Anine Ottestad) undersøker vi hvorvidt avansert "next generation sequencing" (NGS) kan anvendes direkte på DNA isolert fra plasmaprøver, for å gi informasjon om mutasjoner i tumoren. Til dette formål har vi valgt å sekvensere tumorer og tilhørende plasmaprøver fra 30 pasienter med ulike stadier av lungekreft (10 stadium I, 10 stadium II, 10 stadium III). Det er tidligere vist at mengde kreft-DNA i blod gjerne gjenspeiler svulstens størrelse (eller total "tumor load" inkl. metastaser), uten at dette er absolutt. Vi sekvenserer i alt 275 kreft-relevante gener (dvs. områder i disse genene som ofte utviser mutasjon i kreft; "hot-spot regioner"). Prosjektet vil gi verdifull informasjon om grad av konkordans mellom mutasjoner funnet i svulsten og i plasma, samt sensitivitet og spesifisitet av NGS metoden.
Deltagere
- Elisabeth Fritzke Andresen Prosjektdeltaker
- Sissel Gyrid Freim Wahl Doktorgradsstipendiat
- Hong Yan Dai Forsker
- Sveinung Sørhaug Prosjektdeltaker
- Tore Amundsen Prosjektdeltaker
- Bjørn Henning Grønberg Prosjektleder
- Frank Skorpen Forskningsgruppeleder
- Anine Larsen Ottestad Prosjektdeltaker
- Jens Erik Slagsvold Prosjektdeltaker
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til Helse Midt-Norge RHF - Samarbeidsorganet og FFU