GRAIL-Bluttest zur Erkennung mehrerer Krebsarten

Die Krebsfrüherkennung bietet die Möglichkeit, Tumore zu einem Zeitpunkt zu identifizieren, an dem Heilungschancen besser sind, die Ergebnisse besser sind und die Behandlung weniger krankhaft sein kann.

Wirksame Screening-Paradigmen gibt es nur für eine kleine Untergruppe von Krebsarten, sie konzentrieren sich auf einzelne Krebsarten und werden unterschiedlich gut angenommen und eingehalten

• Die Verwendung von zirkulierender zellfreier Tumor-DNA (cfDNA) aus dem Blut zur gleichzeitigen Erkennung und Lokalisierung mehrerer Krebsarten könnte diesen großen ungedeckten Bedarf decken.
  
  

DieDie Studie Circulating Cell-free Genome Atlas (CCGA; NCT02889978) wurde konzipiert, um festzustellen, ob die genomweite cfDNA-Sequenzierung in Kombination mit maschinellem Lernen eine große Anzahl von Krebsarten mit ausreichend hoher Spezifität erkennen und lokalisieren kann, um für ein allgemeines bevölkerungsbasiertes Krebsfrüherkennungsprogramm in Frage zu kommen

• während der Entdeckungsarbeit in der ersten CCGA-Teilstudie, Ganzkörper-Bisulfit-Sequenzierung (WGBS) die genomweite Methylierungsmuster abfragt, übertraf die Ganzgenomsequenzierung (WGS) und gezielte Sequenzierungsansätze zur Abfrage von Copy-Number-Varianten (CNVs) und Einzelnukleotid-Varianten (SNVs)/kleine Insertionen bzw. Deletionen (1,2)
  
  
• Darüber hinaus wurde die gezielte Sequenzierung mit SNV-basierter Klassifizierung erheblich beeinträchtigt durch klonale Hämatopoese mit unbestimmtem Potential (CHIP) (3); ein solcher Test würde daher die gleichzeitige Sequenzierung der weißen Blutkörperchen (WBC) erfordern, um genaue Ergebnisse zu liefern
  
  
• DNA Methylierung ist ein biologischer Prozess, durch den Methylgruppen an das DNA-Molekül angefügt werden
  • Methylierung kann die Aktivität eines DNA-Abschnitts verändern, ohne die Sequenz zu verändern. Wenn sie sich in einem Genpromotor befindet, kann die DNA Methylierung normalerweise die Gentranskription unterdrücken
    
    
• Liu et al. berichten über die Ergebnisse der zweiten Fall-Kontroll-Teilstudie zur Entwicklung, Schulung und Validierung eines methylierungsbasierten Tests für die gleichzeitige Erkennung mehrerer Krebsarten in verschiedenen Stadien sowie für Ursprungsgewebe (TOO) Lokalisierung als Vorbereitung für klinische Validierungs- und Nutzwertstudien (NCT03085888, NCT03934866) und für eine Studie, in der die Ergebnisse an Gesundheitsdienstleister und Patienten zurückgegeben werden (NCT04241796)
  
  
• eine prospektive Fall-Kontroll-Substudie (aus NCT02889978 und NCT03085888) bewertete die Leistungsfähigkeit der gezielten Methylierungsanalyse von zirkulierender zellfreier DNA (cfDNA) zur Erkennung und Lokalisierung mehrerer Krebsarten in allen Stadien mit hoher Spezifität
  • Teilnehmer und Methoden: Die 6689 Teilnehmer [2482 mit Krebs (>50 Krebsarten), 4207 ohne Krebs] wurden in Trainings- und Validierungsgruppen unterteilt.
    
    
  • Die cfDNA des Plasmas wurde einer Bisulfit-Sequenzierung unterzogen, die auf ein Panel von >100 000 informativen Methylierungsregionen abzielte. Es wurde ein Klassifikator für die Krebserkennung und die Lokalisierung des Ursprungsgewebes (TOO) entwickelt und validiert.
    
    
  • Ergebnisse der Studie
    • Die Leistung war in den Trainings- und Validierungssätzen konsistent
      • in der Validierung, sDie Spezifität betrug 99,3% [95% Konfidenzintervall (KI): 98,3% bis 99,8%; 0,7% falsch-positive Rate (FPR)]
        
        
      • Die Sensitivität für die Stadien I-III betrug 67,3% (KI: 60,7% bis 73,3%) bei einer vordefinierten Gruppe von 12 Krebsarten (Anus, Blase, Kolon/Rektum, Ösophagus, Kopf und Hals, Leber/Gallengang, Lunge, Lymphom, Ovar, Pankreas, Plasmazellneoplasma, Magen)die für etwa 63 % der jährlichen Krebstodesfälle in den USA verantwortlich sind, und betrug 43,9 % (CI: 39,4 % bis 48,5 %) bei allen Krebsarten
        
        
      • Die Erkennungsrate steigt mit zunehmendem Stadium: Bei den vorab spezifizierten Krebsarten betrug die Sensitivität
        • 39% (KI: 27% bis 52%) im Stadium I,
        • 69% (KI: 56% bis 80%) im Stadium II,
        • 83% (KI: 75% bis 90%) im Stadium IIIund
        • 92% (KI: 86% bis 96%) im Stadium IV
          
          
      • bei allen Krebsarten Empfindlichkeit
        • betrug 18% (KI: 13% bis 25%) im Stadium I,
        • 43 % (KI: 35 % bis 51 %) im Stadium II,
        • 81% (KI: 73% bis 87%) im Stadium III,
        • und 93 % (KI: 87 % bis 96 %) im Stadium IV
      • TOO wurde in 96 % der Proben mit krebsartigem Signal vorhergesagt; von diesen wurde das Ursprungsgewebe (TOO) Lokalisierung in 93 % der Fälle richtig
        
        
    • schlussfolgerten die Autoren der Studie:
      • Die cfDNA-Sequenzierung, die informative Methylierungsmuster nutzt, hat mehr als 50 Krebsarten in verschiedenen Stadien erkannt. In Anbetracht des potenziellen Werts der Früherkennung bei tödlichen Malignomen ist eine weitere Evaluierung dieses Tests in prospektiven Studien auf Bevölkerungsebene gerechtfertigt
        

Anmerkungen:

• Lui et al. weisen darauf hin, dass die CCGA-Studie so konzipiert wurde, dass die Ergebnisse verallgemeinerbar sind und die Verzerrungen minimiert werden, ein Problem, das im Bereich der Früherkennung aufgetreten ist
  • Dies wurde erreicht, indem die Analysen im Voraus spezifiziert wurden, indem für präanalytische Faktoren kontrolliert wurde (z. B. Alter, Geschlecht, Standort) und sichergestellt wurde, dass die demografischen Daten zwischen den Krebs- und Nicht-Krebs-Gruppen vergleichbar waren, indem sichergestellt wurde, dass die Stadienverteilung und die Diagnosemethode in den unabhängigen Trainings- und Validierungssätzen konsistent waren, indem sichergestellt wurde, dass mehrere Krebsarten in allen Stadien (einschließlich der frühen Stadien) vertreten waren, so dass die resultierenden Krebsklassifizierer nicht durch ungeeignete Vergleichskohorten verwirrt wurden, und indem sichergestellt wurde, dass es keine standortspezifischen Auswirkungen auf die Klassifiziererleistung gab
  • die Einbeziehung einer großen Nicht-Krebs-Kohorte, die mit potenziell störenden Bedingungen angereichert war, zeigte mit Sicherheit eine hohe Spezifität (d. h. Sicherheit), die für ein bevölkerungsweites Screening geeignet sein könnte und den potenziellen Schaden durch falsch positive Ergebnisse minimiert
• Methylierung übertraf WGS und gezielte Mutationspanels bei der Krebserkennung und TOO-Lokalisierung aus einer Reihe von Gründen
  • Methylierung ist im Vergleich zu kanonischen Mutationsstellen, die typischerweise bei traditionellen Flüssigbiopsie-Ansätzen abgefragt werden, weiter verbreitet
    • dieser gezielte Methylierungsansatz untersuchte etwa 1 Million informativer CpG-Stellen von den etwa 30 Millionen CpGs im gesamten Genom, die methyliert oder unmethyliert sein können
    • ermöglichte im Vergleich zu WGBS eine tiefere Sequenzierung dieser informativen Regionen und kann die erwarteten Kosten- und Effizienzbeschränkungen von WGS- oder WGBS-Ansätzen überwinden
      • obwohl WGS Krebs bei hohen Tumoranteilen nachweist, ist die Nachweisgrenze schlechter als bei einem methylierungsbasierten Ansatz
      • Der gezielte Nachweis von Mutationen hat ebenfalls eine schlechtere Nachweisgrenze und ist durch biologische Prozesse, wie z. B. CHIP, anfällig für hochgradig verbreitete Mutationen in Individuen. Anders als die Methylierung erfordert die gezielte Sequenzierung eine gleichzeitige WBC-Sequenzierung, um eine hohe Leistung zu erzielen.
      • epigenetische Signale spiegeln von Natur aus Gewebedifferenzierung und bösartige Krebszustände wider; dies trug wahrscheinlich zu der starken Krebserkennung und TOO-Klassifizierung bei
        
        
• "Die Möglichkeit, mit einem Bluttest nicht diagnostizierten Krebs zu erkennen und dann mit einem hohen Grad an Genauigkeit das Ursprungsgewebe zu identifizieren, ist ein großer Fortschritt in der Krebsvorsorge. Die Daten von Lui et al. zeigen jedoch eine Sensitivität von 43,9 % für alle Krebsarten, d. h. mehr als die Hälfte der Patienten, bei denen der Bluttest durchgeführt wurde UND die einen Krebs hatten, wurden durch den Bluttest NICHT identifiziert. Die Fähigkeit des Bluttests, nicht diagnostizierte Krebserkrankungen zu erkennen, nahm mit zunehmendem Krebsstadium zu. Die Spezifität des Bluttests war sehr hoch (99,3 %), d. h. wenn ein Bluttest positiv ausfiel, war es sehr wahrscheinlich, dass der Patient an Krebs erkrankt war.
• Die dem Test zugrundeliegende Technologie basiert auf maschinellem Lernen, so dass die Fähigkeit des Tests, unentdeckte Krebserkrankungen zu erkennen, in der Tat höher sein könnte als die derzeitigen 43,9 %, die sich aus der GRAIL-Studie in England ergeben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es sich hier um eine sehr interessante Innovation im Bereich der Krebsvorsorge handelt, aber derzeit muss die Empfindlichkeit des Bluttests berücksichtigt werden, wenn ein Arzt das Ergebnis des Bluttests mit einem Patienten bespricht" (5).

Referenz:

• Oxnard GR, Klein EA, Seiden MV, et al. Simultane Erkennung mehrerer Krebsarten und Lokalisierung des Ursprungsgewebes (Tissue of Origin, TOO) durch gezielte Bisulfit-Sequenzierung von plasmazellfreier DNA (cfDNA). Ann Oncol. 2019;30(suppl 5):LBA77.
• Liu MC, Klein E, Hubbell E, et al. Plasma cell-free DNA (cfDNA) assays for early multi-cancer detection: the circulating cell-free genome atlas (CCGA) study. Ann Oncol. 2018;29(suppl 8):500.
• Swanton C,Venn O, Aravanis A, et al. Prevalence of clonal hematopoiesis of indeterminate potential (CHIP) measured by an ultra-sensitive sequencing assay: exploratory analysis of the Circulating Cancer Genome Atlas (CCGA) study. J Clin Oncol. 2018;36(suppl 15):12003
• Lui MC et al. Sensitive and specific multi-cancer detection and localization using methylation signatures in cell-free DNA. Ann Oncol. Jun;31(6):745-759. doi: 10.1016/j.annonc.2020.02.011. Epub 2020 Mar 30.
• Kommentar - Dr. Jim McMorran (Chefredakteur, GPnotebook) 27. April 2021