TULEVAISUUDEN LABORATORIO Uuden polven sekvensointi, NGS, mullistaa laboratorioiden prosessit 32 Moodi 1/2017 SOILI KYTÖLÄ on syöpäbiologian dosentti ja toimii HUSLABin genetiikan laboratoriossa sairaalageneetikkona. Ydinasiat Uuden polven sekvensoinnilla (NGS) tutkitaan useita geenialueita samanaikaisesti yhdellä testillä. Potilaan yksilöity hoito tarvitsee luotettavaa geenitietoa. NGS:llä saadaan geenitietoa kattavasti, Unopeasti ja edullisesti. uden polven sekvensointi, next generation sequencing (NGS, tai massiivinen rinnakkaissekvensointi, MPS) on menetelmä, jolla sekvensoidaan useita geenialueita samanaikaisesti yhdellä testillä ja tunnistetaan erityyppisiä muutoksia tutkituilla kohdealueilla. Uudet sekvensointiteknologiat eroavat perinteisestä Sanger-sekvensoinnista monilta osin ja käsittävät teknologiasta riippuen useita perättäisiä vaiheita. Pääsääntöisesti ensin valmistetaan kirjasto, joka koostuu potilaan näytteestä eristetystä nukleiinihaposta (DNA tai RNA), tutkittavien geenialueiden tunnistavista alukkeista ja potilaan sekvenssille spesifisestä tunnistinsekvenssistä (barcode). Kirjastoa monistetaan, jonka jälkeen siihen lisätään sekvensointialue. Näyte tai useamman potilaan näyteseos ladataan sirulle, joka laitetaan sekvensointilaitteeseen. Sekvenssiajon jälkeen syntynyttä sekvenssitietoa muokataan ja tarkastellaan tietokoneohjelmien avulla. Sekvenssit linjataan referenssigenomiin ja tunnistetaan näiden väliset eroavaisuudet eli variantit. Laatuparametrit tarkastetaan, ja selvitetään tutkittujen geenialueiden lukupeitot, eli kuinka moninkertaisesti kukin emäs on sekvensoitu. Varianttien annotoinnin eli nimeämisen jälkeen alkaa varsinainen potilaskohtainen analyysi, jossa joku tai jotkut variantit osoit- tautuvat hoidollisesti merkittäviksi mutaatioiksi tai mutaatioita ei havaita (1). Kliinisissä diagnostisissa laboratoriossa NGS:ssä käytetään pääasiassa kohdennettuja geenipaneeleja, joiden geenit liittyvät kliinisesti merkitsevästi johonkin tautiin tai tautiryhmään. Tällaisia ovat mm. BRCA1- ja BRCA2-geenipaneeli rintasyövässä, munasarjasyöpägeenipaneeli, geenipaneeli aivokasvainten somaattisille muutoksille, mitokondrio DNA:n ja mitokondriotauteihin liittyvien tuman geenien paneeli, syöpägeenipaneeli kiinteiden kasvainten somaattisille muutoksille. Paneelit voivat olla kaupallisia tai asiakkaan toiveiden mukaisesti suunniteltuja geenipaneeleja. Paneeleissa voi olla mukana koko geeni tai vain tiettyjä hotspot-kohtia geenistä (2). NGS mahdollistaa yksilöidyn hoidon syöpätaudeissa Syövän hoito pyritään suunnittelemaan mahdollisimman yksilöidysti kullekin potilaalle. Tämän mahdollistaa enenevässä määrin tautipatogeneesin parempi ymmärtäminen, geenitiedon lisääntyminen, lääkkeiden ja muiden hoitovaihtojen sekä laboratorioteknologioiden kehittyminen. Jotta geenitiedolla olisi merkitystä syöpäpotilaalle hoidon oikeassa vaiheessa, geenitieto täytyy olla nopeasti saatavissa, kattavaa ja vielä kustannustehokasta. Tällä hetkellä NGS mahdollistaa yksilöidyn hoidon Uuden polven sekvensoinnilla (NGS) tutkitaan useita geenialueita samanaikaisesti yhdellä testillä. jo monissa syövissä (2,3). Esimerkiksi metastaattisen suolistosyövän hoidossa on pitkään jo tiedetty, että epidermaalista kasvutekijäreseptoria (EGFR) vastaan kohdennetut vasta-ainehoidot eivät tehoa, jos EGFR-signalointireitin geeneissä todetaan aktivoivia mutaatioita. Vaikka KRAS-geenin kodonin 12 ja 13 mutaatioita (kuva) löydettiin n. 20–30 % potilaista, joille EGFR-vasta-ainehoito ei tehonnut, jäi harmillisesti vielä noin 60 % potilaista ilman lääkevastetta. Myöhemmät tutkimukset osoittivat, että myös KRAS-geenin kodonien 59, 61, 117 ja 146 mutaatioilla sekä NRAS-, BRAF- ja PIK3CA-geenien mutaatioilla on samanlaiset hoidon onnistumista estävät vaikutukset. Jos edellä mainittujen geenien mutaatiot tutkittaisiin erillisillä testeillä, tutkiminen tulisi kalliimmaksi kuin sekvensoimalla. Jos taas testit suoritettaisiin poissulkuperiaatteella peräkkäin, lopullinen vastaus kestäisi pitempään kuin NGS:llä (4, 5). Haasteet Syöpänäytteet ovat haasteellista materiaalia, tehdään tutkimus millä tahansa menetelmällä. Näytteet kun eivät koskaan edusta syöpäsoluja sataprosenttisesti, vaan kasvainsolujen osuus vaihtelee nollan ja sadan prosentin välillä. Kasvainnäytteiden ongelma on myös kasvaimen heterogeenisyys klonaalisesta evoluutiosta johtuen. Näytteen saatavuus voi myös olla hankalaa. Formaliinifiksoidut ja parafiiniin valetut näytteet ovat helpoimmin saatavissa, mutta voivat olla myös ongelmallisia, sillä fiksointi ja näytteen ikä tuovat muutoksia DNA:n rakenteeseen (3). Variantin merkitsevyys voi jäädä usein tuntemattomaksi. Jos löytynyt variantti tiedetään syöpään liittyväksi mutaatioksi, tilanne on kliinikolle helppo. NGS:llä löydetään kuitenkin myös paljon uusia mutaatioita, joita olisi ollut hankala löytää aikaisemmilla menetelmillä, ellei olisi tiennyt niistä etukäteen. Ongelmallisimpia ovat ne mutaatiot, jotka sijaitsevat samoille geenialueilla kuin hoidollisesti merkitsevät mutaatiot, mutta joita ei kuitenkaan ole kuvattu tietokannoissa. NGS:n tarkoituksena on myös löytää uusia mutaatioita, joiden avulla taudin patogeneesi opittaisiin tuntemaan yhä paremmin. Myös lääketeollisuus tarvitsee lisääntyvää geneettistä tietoa uusien täsmälääkkeiden kehittämiseksi. Sekvensointiajo tuottaa valtavan määrä tietoa, jonka säilöminen nyt ja tulevaisuudessa kannattaa miettiä tarkoin. Ensiksikin mitä kannattaa säilöä? Teknologiat paranevat koko ajan, ja jos ei ole kyse ainutlaatuisesta näytteestä, ehkä potilaasta kannattaa ottaa mieluummin uusi näyte muutaman vuoden päästä kuin säilöä sellaista tietoa, jolle ei olekaan myöhemmin käyttöä. Toiseksi mis-
Moodi No 1 | 2017
To see the actual publication please follow the link above