Геномное профилирование опухолей и мультигенные панели

Геномное профилирование опухолей — это лабораторный анализ ДНК раковой опухоли для выявления соматических изменений, которые она несет, чаще всего с использованием мультигенных панелей — анализов, которые исследуют от десятков до сотен значимых для рака генов за один проход методом массового параллельного секвенирования. Эти панели занимают промежуточное положение между тестированием одного гена за раз и секвенированием всего генома, предлагая широкий охват клинически и биологически важных генов из ограниченного опухолевого материала.

Definition

Мультигенная панель — это таргетный анализ секвенирования нового поколения, который одновременно исследует определенный набор генов, связанных с раком, на предмет соматических изменений — включая точечные мутации, небольшие вставки и делеции, изменения числа копий и выбранные перестройки — в нуклеиновой кислоте, полученной из опухоли.

Scope

Эта статья охватывает, что представляют собой панели геномного профилирования, классы изменений, которые они обнаруживают, чем они отличаются от одногенных анализов и полногеномного или полноэкзомного секвенирования, а также как интерпретируются и сообщаются обнаруженные варианты. Это методологический справочник в рамках молекулярного профилирования опухолей и не предписывает, какой тест заказывать или как действовать по результату.

Core questions

• Какие классы соматических изменений может надежно обнаружить данная панель?
• Как таргетные панели сравниваются с полноэкзомным и полногеномным секвенированием по охвату и глубине?
• Как обнаруженные варианты фильтруются, интерпретируются и сообщаются в клинически значимых уровнях?
• Какие аналитические факторы — глубина, предел обнаружения, качество образца — определяют валидность панели?

Key concepts

• Таргетное секвенирование нового поколения
• Массовое параллельное секвенирование
• Глубина и покрытие секвенирования
• Предел обнаружения и доля вариантного аллеля
• Комплексное геномное профилирование
• Полноэкзомное и полногеномное секвенирование
• Многоуровневая интерпретация вариантов
• Аналитическая валидация

Mechanisms

Нуклеиновая кислота опухоли экстрагируется, обогащается целевыми генами методами гибридного захвата или ампликонов и секвенируется с высокой глубиной, чтобы варианты, присутствующие лишь в части клеток, могли быть обнаружены на фоне. Биоинформатические конвейеры выравнивают прочтения, выявляют точечные мутации, небольшие вставки и делеции, изменения числа копий и выбранные структурные перестройки, а также отфильтровывают герминальные и технические артефакты. Панели концентрируют секвенирование на генах, связанных с раком, что обеспечивает большую глубину и чувствительность для низкочастотных вариантов по сравнению с полногеномными подходами при сопоставимой стоимости, в то время как полноэкзомное и полногеномное секвенирование обменивает глубину на широту охвата. Затем применяются курируемые базы знаний и стандартизированные критерии для классификации каждого варианта по его клинической и биологической значимости.

Clinical relevance

Панели геномного профилирования являются основными методами молекулярной онкологической патологии и практическим средством, с помощью которого опухоли характеризуются в больших масштабах. В качестве справочной темы эта статья объясняет, как работает такое тестирование и как структурируются и валидируются его результаты; она описывает лабораторную методологию и доказательства и не является основанием для выбора тестов или методов лечения для отдельного человека.

Epidemiology

Профилирование очень больших серий опухолей с использованием широких панелей позволило количественно оценить, как часто встречаются те или иные изменения при различных типах рака, и поддержало геномные метрики, такие как мутационная нагрузка опухоли, демонстрируя, что данные панелей, агрегированные по многим пациентам, могут описывать более широкий ландшафт соматических изменений при раке человека.

History

Молекулярное тестирование опухолей началось с одногенных анализов и анализов горячих точек, но появление массового параллельного секвенирования сделало возможным одновременное исследование многих генов из рутинных, часто небольших образцов. Валидированные клинические тесты геномного профилирования были разработаны и описаны в начале 2010-х годов, а затем профессиональные общества опубликовали стандарты для интерпретации и сообщения о соматических вариантах, которые производят эти анализы, утвердив панельное профилирование в качестве определенной диагностической практики.

Debates

Таргетные панели против полногеномного или полноэкзомного секвенирования

Таргетные панели предлагают высокую глубину и чувствительность для известных онкогенов при более низкой стоимости, в то время как более широкое секвенирование выявляет изменения за пределами предопределенных наборов генов и поддерживает полногеномные метрики; соответствующая широта зависит от цели тестирования и остается предметом активного методологического обсуждения.

Seminal works

• frampton-2013
• li-2017

Frequently asked questions

В чем разница между мультигенной панелью и полногеномным секвенированием?

Мультигенная панель секвенирует определенный набор значимых для рака генов с высокой глубиной, что повышает чувствительность для низкочастотных вариантов и снижает стоимость, тогда как полногеномное секвенирование считывает весь геном с меньшей глубиной, выявляя изменения в любом месте, но с меньшей чувствительностью для редких субклональных вариантов.

Какие виды изменений может обнаружить панель геномного профилирования?

В зависимости от своей конструкции, панель может обнаруживать точечные мутации, небольшие вставки и делеции, изменения числа копий и выбранные слияния или перестройки генов, а также поддерживать производные показатели, такие как мутационная нагрузка опухоли.