Illumina聯合GrailMSK等研究機構開發超深度NGS液體活檢方法

　　2016年，FDA批準了第一種基于血液樣本的癌癥基因檢測技術，用于檢測非小細胞肺癌（NSCLC）中的EGFR基因突變，開創了液體活檢新時代。在NSCLC中，EGFR基因的突變頻率非常高，明確EGFR基因狀態對指導NSCLC患者后續靶向用藥治療至關重要。在大型癌癥研究中，由于組織活檢NGS檢測方法的失敗率約為14％，無法滿足臨床需求。有科學家認為，將液體活檢、NGS與機器學習結合起來的檢測方法極有可能彌補組織活檢的不足，幫助指導癌癥患者的治療選擇。

　　近日，來自Memorial Sloan Kettering癌癥中心，MD安德森癌癥中心和Dana-Farber癌癥研究所的科學家與Illumina、Grail兩大公司的研究團隊，聯合開發了一種檢測NSCLC基因突變的新液體活檢方法——超深度cfDNA NGS分析方法（Ultra-deep next-generation sequencing of plasma cfDNA）。該方法可檢測晚期NSCLC的多個驅動突變靶點和耐藥突變，具有較高的靈敏度和特異性。在某些情況下，該方法可在組織活檢數據不足以進行分析時起到關鍵作用。近日，相關研究成果發表在Annals of Oncology上。

　　據悉，該液體活檢方法使用了Illumina的“超深度NGS”技術。研究人員可利用覆蓋37個肺癌相關基因的混合捕獲panel，對血漿cfDNA和白細胞進行超深度NGS測序，測序深度為50,000×，可檢測低頻變異。同時對白細胞進行測序以過濾“克隆性造血”等非癌癥信號。獲得的測序信息最終通過Grail開發的機器學習算法來確定驅動突變。

圖：超深度NGS靶向檢測cfDNA的工作流程

　　研究中，科學家對127名晚期轉移性NSCLC患者進行了基因檢測。患者共分為3組，第1組為基于組織基因分型的已知癌癥驅動突變的患者；第2組為組織NGS檢測驅動突變陰性的患者；第3組為組織檢測數據不足或未知驅動因素的患者。研究人員對已知致癌因素血漿檢測的臨床敏感性和特異性進行了計算，與組織基因分型結果進行了比較，并對一組NSCLC患者進行了正交ddPCR驗證。

　　研究發現，該方法能夠檢測等位基因頻率為0.14%的變異，基于cfDNA的基因分型大多數情況下與組織活檢的基因分型一致。研究數據顯示，有91名患者通過組織活檢發現了癌癥驅動基因突變，利用超深度cfDNA NGS分析方法可檢測出其中的68名患者，真陽性率為75%。

　　領導該研究的MSK醫學腫瘤學家Bob Li表示：“在19名組織活檢未發現突變的患者中，超深度cfDNA NGS分析方法也沒有發現任何異常，這意味著該方法沒有假陽性，真陰性率為100%。”

圖：在腫瘤組織和血漿中檢測到驅動突變或抗性突變的患者數量以及敏感性和特異性。

　　同時，研究人員還在腫瘤組織被認為不足以進行基因分型的17名患者中檢測了該方法。經過檢測分析，超深度cfDNA NGS分析方法確定了其中4名患者的KRAS突變，并有1名患者通過組織活檢得到確認。此外，在23例獲得性耐藥EGFR突變的患者中，新液體活檢方法可檢測到多個耐藥突變，包括EGFR T790M和C797S突變和ERBB 2擴增。

　　Bob Li表示，75%的檢出率表明該方法可能仍需要進行組織活檢。但為了更早制定治療方案，可以先做液體活檢。因此，當傳統組織活檢不可行時，液體活檢也可能成為一個有價值的替代方案。

　　該研究結果表明，在肺癌治療方面，超深度NGS液體活檢可以在組織活檢中發揮重要的輔助作用，檢測NSCLC中廣泛的驅動突變和耐藥突變，在組織活檢數據不足的情況下進行基因分型。為支持血漿NGS檢測的潛在臨床應用價值和cfDNA在肺癌治療、干預研究中的臨床有效性提供了有效證據。

　　科學家們一直在探索提高液體活檢靈敏度的新方法。為了早期發現多種類型的癌癥，Grail正在努力開發高靈敏度的血液檢測方法。在2018年6月的ASCO會議上，Grail展示了其循環無細胞基因組圖譜（CCGA）項目的數據。研究數據顯示，其液體活檢方法在肺腺癌、鱗狀細胞肺癌和小細胞肺癌的檢出率為59％~92％，假陽性率小于2％。

　　目前，一些液體活檢技術主要通過檢測cfDNA來識別致癌突變，幫助、指導醫生選擇治療方案。但經美國臨床腫瘤學協會和美國病理學家學院的聯合審查，結論是目前將cfDNA應用于常規臨床檢測還為時尚早，各項研究都有自身的局限性，仍需進行反復驗證。該研究創造性的將液體活檢、NGS和機器學習相結合，為癌癥治療研究提供了新的思路。希望隨著測序技術的進步，科學家能夠開發出更多靈敏的檢測方法，使液體活檢能夠惠及更多的癌癥患者。

　　參考資料：

　　1.Ultra-deep next-generation sequencing of plasma cell-free DNA in patients with advanced lung cancers: results from the Actionable Genome Consortium

　　https://academic.oup.com/annonc/advance-article/doi/10.1093/annonc/mdz046/5390576

　　2. A liquid biopsy that combines Illumina’s ‘ultradeep’ sequencing with Grail’s machine learning

　　https://www.fiercebiotech.com/research/combining-illumina-s-ultra-deep-sequencing-grail-s-machine-learning-liquid-biopsy

　　3. Illumina-Sponsored Study Finds Liquid Biopsy Complements Tissue-Based Genotyping in Lung Cancer

　　https://www.genomeweb.com/liquid-biopsy/illumina-sponsored-study-finds-liquid-biopsy-complements-tissue-based-genotyping-lung#.XJxp6SJ742w