Phân tích các khối u để tìm những thay đổi di truyền có thể cung cấp thông tin quan trọng, chẳng hạn như liệu bệnh nhân có phải là ứng cử viên cho một liệu pháp nhắm mục tiêu cụ thể hay không và là một khía cạnh quan trọng của điều trị đối với số lượng bệnh ung thư ngày càng tăng. Nhưng các nhà sinh học khối u ngày càng hiểu được giá trị của việc tích hợp nhiều lớp thông tin ngoài những thay đổi DNA để hiểu cách thức hoạt động của khối u, bao gồm thông tin chi tiết hơn về các protein trong tế bào khối u.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một cách để thực hiện các phân tích phân tử kết hợp sử dụng một lượng mô nhỏ hơn nhiều so với trước đây. Sử dụng cách tiếp cận “vi mô” này, các nhà nghiên cứu đã có thể tìm ra lý do tại sao một số phụ nữ bị ung thư vú phản ứng tốt với phương pháp điều trị nhắm mục tiêu còn những người khác thì không.

Các tác giả nghiên cứu tin rằng cách tiếp cận này có thể là một bước tiến tới việc đưa phân tích protein trong các khối u, được gọi là proteomics, vào việc chăm sóc bệnh ung thư. Cho đến nay, phân tích proteomic đòi hỏi quá nhiều mô để có ích lâm sàng ngay lập tức, nhưng trong nghiên cứu này, lượng mô thu được trong sinh thiết kim lõi đơn là đủ để phân tích hồ sơ protein của khối u cũng như những thay đổi di truyền của nó.

Với sinh thiết kim lõi được thu thập từ 14 phụ nữ bị ung thư vú dương tính với HER2 cả trước và ngay sau khi bắt đầu điều trị, một nhóm nghiên cứu từ Đại học Y khoa Baylor và Viện Broad đã có thể giải thích tại sao 5 trong số những phụ nữ đó không đáp ứng với HER2 nhắm mục tiêu. trị liệu trong khi 9 người kia đã làm.

Những phát hiện từ nghiên cứu do NCI hỗ trợ đã được công bố vào ngày 27 tháng 1 trên tạp chí Nature Communications .

George Sledge, MD, bác sĩ chuyên khoa ung thư tại Trung tâm Y tế Đại học Stanford, chuyên về ung thư vú, nhận xét: “Đây là một cách tiếp cận rất thú vị. Ông hy vọng phương pháp này sẽ thu hút sự quan tâm từ cộng đồng ung thư vú rộng lớn hơn, đặc biệt nếu nó được xác nhận ở một nhóm bệnh nhân lớn hơn ở nhiều trung tâm y tế.

Sự kết thúc kinh doanh của bộ gen

Ung thư thường được mô tả là một căn bệnh của bộ gen, nghĩa là ung thư được gây ra bởi những thay đổi trong DNA. Bộ gen cung cấp các hướng dẫn để tạo ra protein và chính protein kiểm soát sự phát triển của tế bào và thường là mục tiêu của các loại thuốc chính xác.

Tiến sĩ Steven Carr, giám đốc cấp cao của nghiên cứu proteomics tại Viện Broad, cho biết: “Protein là phần cuối của bộ gen, thực hiện gần như tất cả các chức năng chính trong tế bào, kể cả trong tế bào ung thư. . Nhưng chưa có cách nào để đo lường toàn cầu protein và những thay đổi hóa học ảnh hưởng đến hành vi của chúng trong một thử nghiệm có thể áp dụng trong môi trường lâm sàng.

Nhiều loại xét nghiệm di truyền đã được sử dụng trong phòng khám. Ví dụ: nhiều liệu pháp nhắm mục tiêu có cái được gọi là “chẩn đoán đồng hành” được phê duyệt để xác định những thay đổi di truyền cụ thể trong khối u mà những loại thuốc đó tác động. Và Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm đã phê duyệt các thử nghiệm bộ gen toàn diện hơn, mà Tiến sĩ Sledge cho biết đang ngày càng được sử dụng để phân tích các bệnh ung thư di căn.

“Phần lớn các loại thuốc đều theo đuổi protein. Henry Rodriguez, Ph.D., giám đốc Văn phòng Nghiên cứu Proteomics Lâm sàng Ung thư (OCCPR) của NCI cho biết, phân tích trực tiếp phân tử mà bạn đang nhắm mục tiêu sẽ là cách hiệu quả nhất để biết liệu một loại thuốc có hiệu quả hay không. OCPPR giám sát Hiệp hội phân tích khối u proteomic lâm sàng, trong đó nhóm Baylor và Broad là thành viên.

Phát triển một “Đường ống Proteogenomics quy mô nhỏ”

Matthew Ellis, MD, Ph.D., giám đốc Trung tâm Vú Lester và Sue Smith giải thích: Cho đến nay, phân tích chung về protein và những thay đổi di truyền, được gọi là proteogenomics, yêu cầu “các mảnh khối u có kích thước bằng đồng xu” được loại bỏ trong quá trình phẫu thuật. tại Baylor.

Ngược lại, sinh thiết kim lõi được thu thập trong môi trường ngoại trú, sớm hơn trong quá trình chăm sóc bệnh nhân so với phẫu thuật, để giúp chẩn đoán và định hướng quá trình điều trị ban đầu. Sinh thiết kim lõi chứa ít mô hơn nhiều so với lượng mô được lấy ra trong quá trình phẫu thuật, vì vậy các nhà nghiên cứu tại Broad và Baylor đã phát triển các kỹ thuật để thu được thông tin tương tự từ những mẫu nhỏ hơn nhiều này.

Shankha Satpathy, Ph.D., của Viện Broad và là thành viên của Viện Broad, giải thích: Khi thực hiện phân tích proteogenomic trên các mẫu phẫu thuật, mô thường được đông lạnh và sau đó nghiền thành bột để vật liệu đồng nhất có thể được sử dụng để phân tích DNA, RNA và protein. nhóm nghiên cứu. Nhưng không có đủ mô trong sinh thiết lõi để thực hiện phương pháp đó. Thay vào đó, để phân tích các mẫu đồng nhất, mô sinh thiết bằng kim được cắt thành các lát mỏng, sau đó được xáo trộn để trộn đều các lát.

Để có thể trích xuất càng nhiều thông tin càng tốt từ rất ít vật liệu, các nhà nghiên cứu đã trích xuất đồng thời cả DNA và protein, sau đó dán nhãn protein theo cách giúp chúng dễ dàng phát hiện và phân loại hơn trong một thiết bị được gọi là khối phổ kế. Các nhà nghiên cứu cho biết họ cũng kết hợp các mẫu protein theo cách cho phép so sánh chính xác giữa các mẫu.

Để hữu ích trong thực hành lâm sàng, phân tích proteogenomic cần sử dụng hiệu quả thời gian cũng như mô. Tiến sĩ Sledge cho biết hiện tại, việc phân tích bộ gen mất từ 2 đến 3 tuần. Ông nói: “Việc chờ đợi có thể khiến bệnh nhân cảm thấy khó chịu, nhưng “sự chậm trễ là đáng giá nếu nó mang lại thông tin chính xác hơn và cái nhìn sắc thái hơn về các lựa chọn điều trị”.

Tiến sĩ Carr cho biết ông hy vọng rằng với sự phát triển hơn nữa, các kỹ thuật proteogenomic này sẽ mang lại kết quả về bộ gen và protein trong một khung thời gian tương tự như chỉ riêng bộ gen.

Bằng chứng về khái niệm: Ung thư vú dương tính với HER2

Để xem phương pháp phân tích proteogenomic của họ có thể hoạt động như thế nào trong tình huống thực tế, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm nó trên các mẫu khối u từ những phụ nữ được chẩn đoán mắc bệnh ung thư vú dương tính với HER2 đang được điều trị bằng trastuzumab (Herceptin), một kháng thể hoạt động bằng cách liên kết. thành protein HER2 và ngăn chúng hoạt động.

Tiến sĩ Ellis giải thích, ít nhất 1/5 bệnh nhân được chẩn đoán mắc bệnh ung thư vú dương tính với HER2 không đáp ứng đầy đủ với trastuzumab. Có thể tìm ra những bệnh nhân này là ai sẽ có giá trị lớn. Trastuzumab đắt tiền và có thể có tác dụng phụ nghiêm trọng. Ngoài ra, việc đưa cho bệnh nhân những loại thuốc mà họ không đáp ứng sẽ làm trì hoãn việc sử dụng các phương pháp điều trị có thể hữu ích hơn, ông nói thêm.

Các nhà nghiên cứu đã phân tích các mẫu sinh thiết kim lõi lấy từ một số ít phụ nữ bị ung thư vú dương tính với HER2 cả trước khi điều trị và 48‒72 giờ sau khi bắt đầu điều trị bằng trastuzumab. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, với phân tích proteogenomic, họ có thể giải thích tại sao một số bệnh nhân phản ứng với thuốc và những người khác thì không.

Ở tất cả 9 bệnh nhân đáp ứng với điều trị, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng mức độ hoạt động của protein HER2 sau khi bắt đầu điều trị thấp hơn so với trước khi điều trị. Trong số năm bệnh nhân không đáp ứng, proteogenomics cung cấp manh mối quan trọng về lý do tại sao. “Ví dụ, trong hai trường hợp, mặc dù các tế bào khối u có sự khuếch đại HER2, nhưng chúng có biểu hiện protein HER2 thấp, cho thấy xét nghiệm lâm sàng dương tính giả,” Tiến sĩ Satpathy giải thích.

Một khối u của bệnh nhân khác có biểu hiện HER2 ở mức độ cao, nhưng nó cũng biểu hiện quá mức mucin, một loại protein bao phủ bề mặt tế bào và có thể ngăn trastuzumab liên kết với HER2 trên tế bào ung thư.

Phân tích sâu hơn về khối u của bệnh nhân đó cho thấy hoạt động gia tăng của một loại protein gọi là mTOR. Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm về các tế bào ung thư vú biểu hiện quá mức protein mucin và HER2, kết hợp trastuzumab với everolimus (Afinitor), một loại thuốc nhắm vào mTOR, đã tiêu diệt thành công các tế bào.

Tiến sĩ Ellis nói: “Trong thời đại của liệu pháp nhắm mục tiêu, điều quan trọng là phải biết rằng một liệu pháp là lựa chọn đúng đắn và sẽ có hiệu quả.

Tiến sĩ Sledge cho biết: “Những dữ liệu này nằm trong quần thể dương tính với HER2, nhưng không có lý do gì mà phương pháp phân tích hệ gen protein này không thể áp dụng cho những người khác,” Tiến sĩ Sledge cho biết, chẳng hạn như phụ nữ bị ung thư vú bộ ba âm tính và các bệnh ung thư tiềm ẩn khác.