GRAIL-bloedtest voor identificatie van meerdere kankertypes

Vroegtijdige opsporing van kanker biedt de mogelijkheid om tumoren te identificeren wanneer genezing haalbaarder is, de resultaten beter zijn en de behandeling minder morbide kan zijn.

Effectieve screeningparadigma's bestaan slechts voor een kleine subset van kankersoorten, zijn gericht op enkele kankersoorten en worden niet overal op dezelfde manier toegepast en nageleefd

• Het gebruik van circulerend tumorcelvrij DNA (cfDNA) in bloed om tegelijkertijd meerdere kankersoorten te detecteren en te lokaliseren, kan in deze grote onvervulde behoefte voorzien.
  
  

DeDe Circulating Cell-free Genome Atlas (CCGA; NCT02889978) studie was ontworpen om te bepalen of genoombrede cfDNA-sequencing in combinatie met machinaal leren een groot aantal kankertypen kan detecteren en lokaliseren met een voldoende hoge specificiteit om in aanmerking te komen voor een algemeen kankerscreeningprogramma op bevolkingsniveau.

• tijdens het ontdekkingswerk in de eerste CCGA-substudie, wholegenome bisulfiet sequencing (WGBS) die genoombrede methyleringspatronen onderzoeken beter dan genoomsequencing (WGS) en gerichte sequencingbenaderingen die kopie-aantal varianten (CNV's) en singlenucleotide-varianten (SNV's)/kleine inserties en deleties, respectievelijk (1,2)
  
  
• Bovendien werd gerichte sequentiebepaling met classificatie op basis van SNV's significant verstoord door klonale hematopoëse van onbepaald potentieel (CHIP) (3); een dergelijke test zou dus gelijktijdige sequencing van witte bloedcellen (WBC's) vereisen om nauwkeurige resultaten te verkrijgen.
  
  
• DNA methylering is een biologisch proces waarbij methylgroepen worden toegevoegd aan het DNA-molecuul
  • Methylering kan de activiteit van een DNA-segment veranderen zonder de sequentie te veranderen. Als het zich in een genpromotor bevindt, kan DNA methylering meestal gen transcriptie onderdrukken
    
    
• Liu et al. rapporteren de resultaten van de tweede case-control deelstudie die is ontworpen voor het ontwikkelen, trainen en valideren van een op methylering gebaseerde test voor gelijktijdige detectie van meerdere vormen van kanker in verschillende stadia, evenals weefsel van oorsprong (TOO) lokalisatie als voorbereiding op klinische validatie- en bruikbaarheidsstudies (NCT03085888, NCT03934866) en voor een studie waarin de resultaten worden teruggegeven aan zorgverleners en patiënten (NCT04241796).
  
  
• prospectieve case-control-substudie (van NCT02889978 en NCT03085888) beoordeelde de prestaties van gerichte methyleringsanalyse van circulerend celvrij DNA (cfDNA) voor het detecteren en lokaliseren van meerdere kankertypen in alle stadia met hoge specificiteit.
  • deelnemers en methoden: De 6689 deelnemers [2482 kanker (>50 kankertypen), 4207 niet-kanker] werden verdeeld in training- en validatiesets
    
    
  • plasma cfDNA onderging bisulfietsequencing gericht op een panel van >100 000 informatieve methyleringsgebieden. Er werd een classifier ontwikkeld en gevalideerd voor kankerdetectie en lokalisatie van weefsel van oorsprong (TOO).
    
    
  • Resultaten
    • prestaties waren consistent in training- en validatiesets
      • in validatie, specificiteit was 99,3% [95% betrouwbaarheidsinterval (CI): 98,3% tot 99,8%; 0,7% fout-positief percentage (FPR)].
        
        
      • stadium I-III gevoeligheid was 67,3% (CI: 60,7% tot 73,3%) in een vooraf gespecificeerde set van 12 kankertypen (anus, blaas, colon/rectum, slokdarm, hoofd-hals, lever/bile-duct, long, lymfoom, eierstok, pancreas, plasmacelneoplasma, maag)die verantwoordelijk zijn voor ongeveer 63% van de sterfgevallen door kanker in de VS per jaar, en was 43,9% (CI: 39,4% tot 48,5%) in alle kankersoorten
        
        
      • detectie nam toe met toenemend stadium: in de vooraf gespecificeerde kankertypes was de gevoeligheid
        • 39% (CI: 27% tot 52%) in stadium I,
        • 69% (CI: 56% tot 80%) in stadium II,
        • 83% (CI: 75% tot 90%) in stadium IIIen
        • 92% (CI: 86% tot 96%) in stadium IV
          
          
      • bij alle kankersoorten gevoeligheid
        • was 18% (CI: 13% tot 25%) in stadium I,
        • 43% (CI: 35% tot 51%) in stadium II,
        • 81% (CI: 73% tot 87%) in stadium III,
        • en 93% (CI: 87% tot 96%) in stadium IV.
      • TOO werd voorspeld in 96% van de monsters met een kankerachtig signaal. weefsel van oorsprong (TOO) lokalisatie nauwkeurig in 93%
        
        
    • concludeerden de auteurs van het onderzoek:
      • cfDNA sequencing, gebruikmakend van informatieve methylatiepatronen, detecteerde meer dan 50 kankertypes in verschillende stadia. Gezien de potentiële waarde van vroege opsporing bij dodelijke maligniteiten, is verdere evaluatie van deze test in prospectieve studies op populatieniveau gerechtvaardigd.
        

Opmerkingen:

• Lui et al merkten op dat de CCGA-studie zo was opgezet dat de resultaten generaliseerbaar zouden zijn en om vertekening te minimaliseren, een probleem dat het veld van vroegtijdige detectie heeft geteisterd.
  • bereikt door analyses vooraf te specificeren, te controleren voor pre-analytische factoren (bijv. leeftijd, geslacht, locatie) en ervoor te zorgen dat demografische gegevens vergelijkbaar waren tussen de kanker- en niet-kankergroepen, ervoor te zorgen dat de verdeling van stadia en diagnosemethoden consistent waren in onafhankelijke trainings- en validatiesets, ervoor te zorgen dat meerdere kankertypen in alle stadia (inclusief vroege stadia) vertegenwoordigd waren, zodat de resulterende classificeerders voor kanker niet beïnvloed zouden worden door ongeschikte vergelijkingscohorten, en ervoor te zorgen dat er geen locatiespecifieke effecten waren op de classificeerprestaties.
  • de inclusie van een groot niet-kankercohort verrijkt met mogelijk verstorende omstandigheden toonde met zekerheid een hoge specificiteit (d.w.z. veiligheid) aan die geschikt kan zijn voor screening op populatieniveau, waarbij potentiële schade door fout-positieven tot een minimum wordt beperkt
• methylering presteerde om een aantal redenen beter dan WGS en gerichte mutatiepanels bij het opsporen van kanker en TOO-lokalisatie
  • methylering is alomtegenwoordiger in vergelijking met canonieke mutatielocaties die doorgaans worden onderzocht in traditionele vloeibare biopsiebenaderingen
    • deze gerichte methyleringsaanpak ondervroeg ongeveer 1 miljoen informatieve CpG-plaatsen van de ruwweg 30 miljoen CpG's in het genoom die gemethyleerd of ongemethyleerd kunnen zijn
    • maakte diepere sequencing van die informatieve regio's mogelijk in vergelijking met WGBS en kan de verwachte kosten- en efficiëntielimieten van WGS- of WGBS-benaderingen overwinnen
      • hoewel WGS kanker detecteerde bij hoge tumorfracties, had het een slechtere detectielimiet dan een op methylering gebaseerde aanpak
      • gerichte mutatiedetectie had ook een slechtere detectielimiet en was onderhevig aan zeer prevalente mutaties bij individuen als gevolg van biologische processen zoals CHIP. In tegenstelling tot methylering was voor gerichte sequencing gelijktijdige WBC-sequencing nodig om goede prestaties te behalen.
      • epigenetische signalen weerspiegelen inherent weefseldifferentiatie en kwaadaardige kankertoestanden; dit droeg waarschijnlijk bij aan de sterke kankerdetectie en TOO-classificatie.
        
        
• "De mogelijkheid om een bloedtest te gebruiken om ongediagnosticeerde kanker te identificeren en vervolgens met een hoge mate van nauwkeurigheid het weefsel van oorsprong (TOO) te identificeren is een enorme stap voorwaarts in kankerscreening. De gegevens van Lui et al. onthullen echter een gevoeligheid van 43,9% voor alle kankers, d.w.z. meer dan de helft van de patiënten die de bloedtest hadden EN kanker hadden, werden NIET geïdentificeerd door de bloedtest. Het vermogen van de bloedtest om niet-gediagnosticeerde kankers te identificeren nam toe met toenemend kankerstadium. De specificiteit van de bloedtest was zeer hoog (99,3%), d.w.z. als een bloedtest positief was, was het zeer waarschijnlijk dat de patiënt kanker had.
• De technologie die ten grondslag ligt aan de test is gebaseerd op machinaal leren en het vermogen van de test om niet-gedetecteerde kankers te identificeren kan dus inderdaad hoger worden dan de huidige 43,9% op basis van het GRAIL-onderzoek in Engeland. Concluderend is dit dus een zeer opwindende innovatie in kankerscreening, maar op dit moment moet de gevoeligheid van de bloedtest in overweging worden genomen wanneer een clinicus het resultaat van de bloedtest met een patiënt bespreekt." (5)

Referentie:

• Oxnard GR, Klein EA, Seiden MV, et al. Simultaneous multi-cancer detection and tissue of origin (TOO) localization using targeted bisulfite sequencing of plasma cell-free DNA (cfDNA). Ann Oncol. 2019;30(suppl 5):LBA77.
• Liu MC, Klein E, Hubbell E, et al. Plasma celvrij DNA (cfDNA) assays voor vroege detectie van multikanker: de circulating cell-free genome atlas (CCGA) studie. Ann Oncol. 2018;29(suppl 8):500.
• Swanton C,Venn O, Aravanis A, et al. Prevalentie van klonale hematopoëse van onbepaald potentieel (CHIP) gemeten door een ultragevoelige sequencing assay: verkennende analyse van de Circulating Cancer Genome Atlas (CCGA) studie. 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.
• Commentaar - Dr Jim McMorran (hoofdredacteur, GPnotebook) 27 april 2021