پروفایلینگ ژنومی تومور و پنل‌های چندژنی

پروفایلینگ ژنومی تومور، تحلیل آزمایشگاهی DNA سرطان برای شناسایی تغییرات سوماتیک (پیکری) است که تومور حامل آن است. این کار اغلب با استفاده از پنل‌های چندژنی انجام می‌شود؛ سنجش‌هایی که ده‌ها تا صدها ژن مرتبط با سرطان را در یک نوبت با توالی‌یابی موازی انبوه بررسی می‌کنند. این پنل‌ها بین آزمایش یک ژن در هر بار و توالی‌یابی کل ژنوم قرار می‌گیرند و پوشش گسترده‌ای از ژن‌های مهم بالینی و بیولوژیکی را از مواد توموری محدود ارائه می‌دهند.

Definition

یک پنل چندژنی، یک سنجش توالی‌یابی نسل جدید هدفمند است که به طور همزمان مجموعه‌ای تعریف‌شده از ژن‌های مرتبط با سرطان را برای شناسایی تغییرات سوماتیک – شامل جهش‌های نقطه‌ای، درج‌ها و حذف‌های کوچک، تغییرات تعداد کپی، و بازآرایی‌های انتخابی – در اسید نوکلئیک مشتق‌شده از تومور بررسی می‌کند.

Scope

این مدخل به این موضوع می‌پردازد که پنل‌های پروفایلینگ ژنومی چه هستند، چه دسته‌هایی از تغییرات را شناسایی می‌کنند، چگونه با سنجش‌های تک‌ژنی و توالی‌یابی کل ژنوم یا کل اگزوم تفاوت دارند، و چگونه واریانت‌های شناسایی‌شده تفسیر و گزارش می‌شوند. این یک مرجع روش‌شناختی در زمینه پروفایلینگ مولکولی تومور است و تجویز نمی‌کند که چه آزمایشی سفارش داده شود یا چگونه بر اساس یک نتیجه عمل شود.

Core questions

• کدام دسته‌های تغییرات سوماتیک را یک پنل معین می‌تواند به طور قابل اعتمادی شناسایی کند؟
• پنل‌های هدفمند چگونه با توالی‌یابی کل اگزوم و کل ژنوم از نظر پوشش و عمق مقایسه می‌شوند؟
• واریانت‌های شناسایی‌شده چگونه فیلتر، تفسیر و در سطوح بالینی معنی‌دار گزارش می‌شوند؟
• چه عوامل تحلیلی – عمق، حد تشخیص، کیفیت نمونه – اعتبار یک پنل را تعیین می‌کنند؟

Key concepts

• توالی‌یابی نسل جدید هدفمند
• توالی‌یابی موازی انبوه
• عمق و پوشش توالی‌یابی
• حد تشخیص و کسر آلل واریانت
• پروفایلینگ ژنومی جامع
• توالی‌یابی کل اگزوم و کل ژنوم
• تفسیر واریانت طبقه‌بندی‌شده
• اعتبارسنجی تحلیلی

Mechanisms

اسید نوکلئیک تومور استخراج شده، برای ژن‌های هدف با روش‌های جذب هیبریدی یا آمپلیکون غنی‌سازی می‌شود و با عمق بالا توالی‌یابی می‌گردد تا واریانت‌های موجود در تنها کسری از سلول‌ها در برابر پس‌زمینه قابل شناسایی باشند. خطوط لوله بیوانفورماتیک، خوانش‌ها را هم‌تراز می‌کنند، جهش‌های نقطه‌ای، درج‌ها و حذف‌های کوچک، تغییرات تعداد کپی، و بازآرایی‌های ساختاری انتخابی را فراخوانی می‌کنند و آرتیفکت‌های ژرم‌لاین و فنی را فیلتر می‌کنند. پنل‌ها توالی‌یابی را بر روی ژن‌های مرتبط با سرطان متمرکز می‌کنند، که امکان عمق و حساسیت بیشتر برای واریانت‌های با فراوانی کم را نسبت به رویکردهای ژنوم-گسترده با هزینه قابل مقایسه فراهم می‌آورد، در حالی که توالی‌یابی کل اگزوم و کل ژنوم عمق را فدای وسعت می‌کنند. سپس پایگاه‌های دانش مدیریت‌شده و معیارهای استانداردشده برای طبقه‌بندی هر واریانت بر اساس اهمیت بالینی و بیولوژیکی آن به کار گرفته می‌شوند.

Clinical relevance

پنل‌های پروفایلینگ ژنومی، سنجش‌های اصلی پاتولوژی انکولوژی مولکولی و ابزار عملی هستند که تومورها به وسیله آن‌ها در مقیاس وسیع مشخص می‌شوند. به عنوان یک موضوع مرجع، این مدخل توضیح می‌دهد که چگونه چنین آزمایشی کار می‌کند و خروجی‌های آن چگونه ساختار یافته و اعتبارسنجی می‌شوند؛ این مدخل روش‌شناسی آزمایشگاهی و شواهد را توصیف می‌کند و مبنایی برای انتخاب آزمایش‌ها یا درمان‌ها برای یک فرد نیست.

Epidemiology

پروفایلینگ سری‌های بسیار بزرگ تومور با پنل‌های گسترده، فراوانی وقوع تغییرات خاص را در انواع سرطان‌ها کمی‌سازی کرده و از معیارهای مشتق‌شده از ژنوم مانند بار جهش تومور حمایت کرده است، که نشان می‌دهد داده‌های پنل جمع‌آوری‌شده از بسیاری از بیماران می‌تواند چشم‌انداز گسترده‌تری از تغییرات سوماتیک در سرطان انسانی را توصیف کند.

History

آزمایش مولکولی تومورها با سنجش‌های تک‌ژنی و هات‌اسپات آغاز شد، اما ظهور توالی‌یابی موازی انبوه، بررسی همزمان بسیاری از ژن‌ها را از نمونه‌های روتین و اغلب کوچک، امکان‌پذیر ساخت. آزمایش‌های پروفایلینگ ژنومی بالینی معتبر در اوایل دهه ۲۰۱۰ توسعه یافته و توصیف شدند، و انجمن‌های حرفه‌ای متعاقباً استانداردهایی را برای تفسیر و گزارش واریانت‌های سوماتیک تولیدشده توسط این سنجش‌ها منتشر کردند و پروفایلینگ مبتنی بر پنل را به عنوان یک روش تشخیصی تعریف‌شده تثبیت کردند.

Debates

پنل‌های هدفمند در مقابل توالی‌یابی کل ژنوم یا کل اگزوم

پنل‌های هدفمند عمق و حساسیت بالایی را برای ژن‌های سرطانی شناخته‌شده با هزینه کمتر ارائه می‌دهند، در حالی که توالی‌یابی گسترده‌تر، تغییرات خارج از مجموعه‌های ژنی از پیش تعریف‌شده را شناسایی می‌کند و از معیارهای ژنوم-گسترده پشتیبانی می‌کند؛ وسعت مناسب به هدف آزمایش بستگی دارد و همچنان یک بحث روش‌شناختی فعال است.

Seminal works

• frampton-2013
• li-2017

Frequently asked questions

تفاوت بین یک پنل چندژنی و توالی‌یابی کل ژنوم چیست؟

یک پنل چندژنی، مجموعه‌ای تعریف‌شده از ژن‌های مرتبط با سرطان را با عمق بالا توالی‌یابی می‌کند که حساسیت را برای واریانت‌های با فراوانی کم بهبود می‌بخشد و هزینه را کاهش می‌دهد، در حالی که توالی‌یابی کل ژنوم، کل ژنوم را با عمق کمتر می‌خواند و تغییرات را در هر نقطه شناسایی می‌کند اما حساسیت کمتری برای واریانت‌های ساب‌کلونال نادر دارد.

یک پنل پروفایلینگ ژنومی چه نوع تغییراتی را می‌تواند شناسایی کند؟

بسته به طراحی آن، یک پنل می‌تواند جهش‌های نقطه‌ای، درج‌ها و حذف‌های کوچک، تغییرات تعداد کپی، و همجوشی‌ها یا بازآرایی‌های ژنی انتخابی را شناسایی کند و می‌تواند از معیارهای مشتق‌شده مانند بار جهش تومور پشتیبانی کند.