Cải thiện chẩn đoán ung thư với ctDNA ngoại bào

Các nhà nghiên cứu, như Alex Rolland và đội ngũ của ông tại Cancer Treatment Options and Management Inc (CTOAM), đang nỗ lực cung cấp câu trả lời rõ ràng cho các câu hỏi về ung thư. Họ tập trung vào việc xác định xem phương pháp điều trị nào có hiệu quả và bệnh nhân có đang trong trạng thái thuyên giảm hay không. Hãy cùng nhau tìm hiểu làm thế nào nghiên cứu của họ có thể cải thiện được hiệu năng chẩn đoán và điều trị cho các bệnh nhân ung thư.

Alex Rolland, đồng sáng lập và nhà khoa học chính của CTOAM và Phòng thí nghiệm Sinh thiết Lỏng, đã bắt đầu tìm kiếm bộ kit ly trích ctDNA từ mẫu máu sinh thiết lỏng đáp ứng tốt với ứng dụng ddPCR vào cuối năm 2018. Qua nhiều nỗ lực thử nghiệm các bộ kit khác nhau, họ đã tìm thấy giải pháp tối ưu từ Norgen Biotek, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất chiết xuất và phân tích ctDNA.

Bị thu hút bởi công nghệ chiết xuất dựa trên máy ly tâm của Norgen, nhóm của Rolland ban đầu thu được một lượng ctDNA nhỏ đã có thể sử dụng được. Nhờ sự hợp tác với các chuyên gia tại Norgen, họ đã áp dụng thành công quy trình mới sử dụng hai cột lọc kích thước khác nhau và Ống bảo quản cf-RNA/cf-DNA ngoại bào của Norgen (Cat. 63950). Đổi mới này đã giúp tăng hiệu suất chiết xuất lên đến 7-10 mL huyết tương/huyết thanh từ mỗi lần thực hiện, nâng cao khả năng thực thi của phương pháp xét nghiệm của họ đối với các bệnh nhân ung thư.

[Hình 1] Máu của sáu người hiến tặng được xét nghiệm theo cặp, với một mẫu được giữ lại trong phòng thí nghiệm và mẫu còn lại được vận chuyển (tổng cộng 72 giờ). Ống bảo quản cf-RNA/cf-DNA ngoại bào của Norgen duy trì thể tích huyết tương ổn định (6-7 mL) cả trước và sau khi vận chuyển. Ngược lại, các ống từ một nhà cung cấp khác và EDTA cho thấy thể tích giảm đáng kể từ ~ 4 mL đến ~ 2,5 mL.

Bằng cách thử nghiệm bộ Plasma/Serum Cell-Free Circulating DNA Purification Midi Kit (Cat. 55600) và bộ Plasma/Serum Exosome Purification and RNA Isolation Midi Kit (Cat. 58500), nhóm của Rolland đã đạt được kết quả vượt trội. Họ tập trung vào thu nhận ctDNA ngoại bào từ các khối u và loại bỏ các cfDNA từ quá trình apoptosis, họ đã xác định được các đoạn trình tự ctDNA đặc hiệu cho ung thư có kích thước 146bps trở xuống. Các bộ kit của Norgen đã giúp nhóm nghiên cứu thu được những đoạn trình tự ctDNA ngoại bào quan trọng này, từ đó tăng cường đáng kể hiệu quả nghiên cứu và khả năng chẩn đoán của họ.

Tóm tắt những lợi ích từ sản phẩm của Norgen

•  Tăng cường khả năng bảo quản mẫu huyết tương/huyết thanh trong ống máu.
• Nâng cao năng suất thu nhận ctDNA ngoại bào liên quan đến ung thư từ bộ kit ly trích.

Một số kết quả đáng quan tâm khi áp dụng phương pháp phân tích ctDNA

Alex Rolland và nhóm của ông đã phát triển hàng trăm đầu dò TaqMan tùy chỉnh để theo dõi tình trạng các bệnh nhân ung thư, nhắm vào các đột biến trong ung thư gene, gen ức chế khối u và Các biến thể có ý nghĩa không xác định (Variants of Unknown Significance – VUS). Cách tiếp cận này giúp họ hiểu rõ hơn về tiến triển của bệnh và hiệu quả điều trị.

• Trường hợp 1: Ở một bệnh nhân ung thư ruột kết (CRC), một VUS trong gen ức chế khối u PRKDC, được xác định thông qua giải trình tự DNA khối u, được dự đoán là gây bệnh thông qua phân tích in-silico. Điều này giúp thông báo phát hiện sớm tái phát và đánh giá hiệu quả điều trị.

[Hình 2] Lượng ctDNA đột biến PRKDC A358T thu được từ máu toàn phần của bệnh nhân. (CI 95%).

• Trường hợp 2: Ở một bệnh nhân ung thư vú giai đoạn cuối với đột biến PIK3CA được phát hiện. Mặc dù thuốc Alpelisib đã được sử dụng một giải pháp thử nghiệm, nhưng bệnh nhân không thể dung nạp được lâu dài, dẫn đến việc ngừng điều trị. Việc theo dõi bằng ctDNA cho thấy khả năng đánh giá đáp ứng thuốc đối với bệnh nhân.

[Hình 3] Lượng ctDNA đột biến PIK3CA P1047L thu được từ máu toàn phần của bệnh nhân. (CI 95%.).

Trường hợp 3: Một phụ nữ mắc bệnh ung thư phổi đang điều trị miễn dịch được cho là không hiểu quả khi đánh giá bằng các phương pháp hình ảnh truyền thống, dẫn đến việc cân nhắc ngừng điều trị. Tuy nhiên, khi phân tích lượng ctDNA, đã xác định được rằng cô ấy đang trải qua hiện tượng tiến triển bệnh giả, cho phép cô ấy tiếp tục điều trị miễn dịch và đạt được kết quả hồi phục tích cực.

[Hình 4] Lượng ctDNA đột biến KRAS G12D thu được từ máu toàn phần của bệnh nhân. (CI 95%).

Trường hợp 4: Khi có phản ứng đáng kể với hóa trị, bệnh nhân sẽ bắt đầu với liệu pháp miễn dịch. Tuy nhiên, phân tích ctDNA cho thấy tiến triển đáng kể, cho thấy điều trị không hiệu quả. Dữ liệu thời gian thực này cho phép các bác sỹ điều chỉnh kịp thời phát đồ điều trị phù hợp với từng bệnh nhân của họ.

[Hình 5] Lượng ctDNA đột biến KRAS G12D thu được từ máu toàn phần của bệnh nhân. (CI 95%).

Tầm quan trọng của Norgen Biotek

Norgen đã hợp tác với Alex Rolland và nhóm của ông để phân lập exosome và RNA ngoại bào trong máu và phân tích biểu hiện RNA của 20.000 gen từ exosome có liên quan đến khối u của bệnh nhân ung thư ở các trạng thái khác nhau – thuyên giảm và tái phát. Tuy nhiên, khi sử dụng phương pháp này để khảo sát với những người không ung thư, kết quả không mang lại đủ số lượng đọc giải trình tự, từ đó làm nổi bật tính đặc thù của việc phân lập exosome của Norgen đối với khối u.

Trong nghiên cứu của họ, nhóm của Alex Rolland đã phát triển một panel các RNA và gen đặc hiệu cho ung thư, các tiếp cận đối chiếu giữa panel này với thông tin biểu hiện thông thường cho phép:

1. Phát hiện sớm ung thư ở những cá nhân chưa được chẩn đoán.
2. Đánh giá sớm mức độ thuyên giảm ung thư hoặc khả năng tái phát.
3. Đánh giá hiệu quả các liệu pháp điều trị.
4. Lập bản đồ biểu hiện gen di căn trong ung thư.
5. Xác định các động lực tiềm ẩn của tiến triển ung thư, đề xuất các liệu pháp trúng đích.
6. Đánh giá vai trò của VUS trong ung thư dựa trên mức độ biểu hiện của chúng từ giải trình tự DNA khối u.

Các nhà khoa học như Alex Rolland và nhóm nghiên cứu của họ đang đổi mới cách tiếp cận trong nghiên cứu ung thư, hướng tới việc cải thiện đáng kể độ chính xác của các phương pháp điều trị và đảm bảo hiệu quả cho bệnh nhân trên toàn cầu. Norgen Biotek tự hào là một phần trong nỗ lực này, hỗ trợ các phương pháp điều trị đích để giảm thiểu tỷ lệ tử vong do ung thư trên toàn thế giới.