חֲדָשׁוֹת

בעשור האחרון, טכנולוגיית ריצוף גנים נמצאת בשימוש נרחב במחקר הסרטן ובפרקטיקה הקלינית, והפכה לכלי חשוב לחשיפת המאפיינים המולקולריים של סרטן. ההתקדמות באבחון מולקולרי ובטיפול ממוקד קידמה את פיתוחם של מושגי טיפול מדויקים בגידולים והביאה לשינויים גדולים בכל תחום האבחון והטיפול בגידולים. בדיקות גנטיות יכולות לשמש להתרעה על הסיכון לסרטן, להנחות החלטות טיפול ולהעריך פרוגנוזה, והן כלי חשוב לשיפור התוצאות הקליניות של המטופלים. כאן, אנו מסכמים את המאמרים האחרונים שפורסמו ב-CA Cancer J Clin, JCO, Ann Oncol וכתבי עת אחרים כדי לסקור את היישום של בדיקות גנטיות באבחון וטיפול בסרטן.

מוטציות סומטיות ומוטציות בקו הנבט. באופן כללי, סרטן נגרם על ידי מוטציות DNA שיכולות לעבור בתורשה מהורים (מוטציות בקו הנבט) או להירכש עם הגיל (מוטציות סומטיות). מוטציות בקו הנבט קיימות מלידה, והמוטטור נושא בדרך כלל את המוטציה ב-DNA של כל תא בגוף ויכול לעבור לצאצאים. מוטציות סומטיות נרכשות על ידי פרטים בתאים שאינם גמטיים ובדרך כלל אינן מועברות לצאצאים. מוטציות בקו הנבט וגם מוטציות סומטיות יכולות להרוס את הפעילות התפקודית הרגילה של תאים ולהוביל לטרנספורמציה ממאירה של תאים. מוטציות סומטיות הן גורם מפתח לגידול ממאיר והסמן הביולוגי המנבא ביותר באונקולוגיה; עם זאת, כ-10 עד 20 אחוז מחולי הגידול נושאים מוטציות בקו הנבט המגבירות משמעותית את הסיכון לסרטן, וחלק מהמוטציות הללו הן גם טיפוליות.
מוטציית נהג ומוטציית נוסע. לא כל גרסאות ה-DNA משפיעות על תפקוד התא; בממוצע, נדרשים חמישה עד עשרה אירועים גנומיים, המכונים "מוטציות נהג", כדי לעורר ניוון תאים תקין. מוטציות נהג מתרחשות לעיתים קרובות בגנים הקשורים קשר הדוק לפעילויות חיי התא, כגון גנים המעורבים בוויסות צמיחת תאים, תיקון DNA, בקרת מחזור התא ותהליכי חיים אחרים, ויש להן פוטנציאל לשמש כמטרות טיפוליות. עם זאת, המספר הכולל של מוטציות בכל סרטן הוא גדול למדי, ונע בין כמה אלפים בכמה סוגי סרטן שד ועד ליותר מ-100,000 בכמה סוגי סרטן המעי הגס ורירית הרחם המשתנים מאוד. לרוב המוטציות אין משמעות ביולוגית או שאין להן משמעות ביולוגית מוגבלת, גם אם המוטציה מתרחשת באזור הקידוד, אירועים מוטציוניים חסרי משמעות כאלה נקראים "מוטציות נוסעים". אם גרסת גן בסוג גידול מסוים מנבאת את תגובתו או עמידותו לטיפול, הגרסת נחשבת ניתנת לניתוח קלינית.
אונקוגנים וגנים מדכאי גידולים. גנים שעוברים מוטציה לעיתים קרובות בסרטן ניתנים לחלוקה גסה לשתי קטגוריות, אונקוגנים וגנים מדכאי גידולים. בתאים נורמליים, החלבון המקודד על ידי אונקוגנים ממלא בעיקר את התפקיד של קידום התפשטות תאים ועיכוב אפופטוזיס תאים, בעוד שהחלבון המקודד על ידי גנים מדכאי גידולים אחראי בעיקר על ויסות שלילי של חלוקת תאים כדי לשמור על תפקוד תקין של תאים. בתהליך הטרנספורמציה הממאירה, מוטציה גנומית מובילה לשיפור פעילות האונקוגן ולירידה או אובדן פעילות גן מדכא גידולים.
וריאציה קטנה ושונות מבנית. אלו הם שני הסוגים העיקריים של מוטציות בגנום. וריאציות קטנות משנות את ה-DNA על ידי שינוי, מחיקה או הוספה של מספר קטן של בסיסים, כולל הכנסת בסיסים, מחיקה, הזזת מסגרת, מוטציות אובדן קודון התחלתי, אובדן קודון עצירה וכו'. וריאציה מבנית היא סידור מחדש גדול של הגנום, הכולל מקטעי גנים הנעים בגודלם בין כמה אלפי בסיסים לרוב הכרומוזום, כולל שינויים במספר עותקי הגן, מחיקת כרומוזומים, שכפול, היפוך או טרנסלוקציה. מוטציות אלו עלולות לגרום להפחתה או שיפור של תפקוד החלבון. בנוסף לשינויים ברמת הגנים הבודדים, חתימות גנומיות הן גם חלק מדוחות ריצוף קליני. ניתן לראות חתימות גנומיות כדפוסים מורכבים של וריאציות קטנות ו/או מבניות, כולל עומס מוטציות בגידול (TMB), חוסר יציבות מיקרו-לוויין (MSI) ופגמי רקומבינציה הומולוגיים.

מוטציה שבטית ומוטציה תת-שבטית. מוטציות שבטיות קיימות בכל תאי הגידול, קיימות באבחון ונשארות נוכחות גם לאחר התקדמות הטיפול. לכן, למוטציות שבטיות יש פוטנציאל לשמש כמטרות טיפוליות לגידול. מוטציות תת-שבטיות קיימות רק בתת-קבוצה של תאי סרטן וייתכן שיזוהו בתחילת האבחון, אך נעלמות עם הישנות לאחר מכן או מופיעות רק לאחר הטיפול. הטרוגניות של סרטן מתייחסת לנוכחות של מוטציות תת-שבטיות מרובות בסרטן יחיד. ראוי לציין כי הרוב המכריע של מוטציות הגורם המשמעותיות קלינית בכל מיני הסרטן הנפוצים הן מוטציות שבטיות ונשארות יציבות לאורך התקדמות הסרטן. עמידות, שלעתים קרובות מתווכת על ידי תת-שבטים, עשויה שלא להתגלות בזמן האבחון אך מופיעה כאשר היא חוזרת על עצמה לאחר הטיפול.

הטכניקה המסורתית FISH או קריוטיפ תאים משמשת לגילוי שינויים ברמה הכרומוזומלית. FISH יכול לשמש לגילוי איחוי גנים, מחיקות והגברה, והוא נחשב ל"סטנדרט הזהב" לגילוי וריאנטים כאלה, בדיוק ורגישות גבוהים אך בתפוקה מוגבלת. בכמה ממאירות המטולוגיות, במיוחד לוקמיה חריפה, קריוטיפיזציה עדיין משמשת להנחיית אבחון ופרוגנוזה, אך טכניקה זו מוחלפת בהדרגה על ידי בדיקות מולקולריות ממוקדות כגון FISH, WGS ו-NGS.
ניתן לזהות שינויים בגנים בודדים באמצעות PCR, הן PCR בזמן אמת והן PCR דיגיטלי (digital drop PCR). לטכניקות אלו רגישות גבוהה, הן מתאימות במיוחד לגילוי וניטור של נגעים שיוריים קטנים, ויכולות להשיג תוצאות בזמן קצר יחסית, החיסרון הוא שטווח הגילוי מוגבל (בדרך כלל מזהים מוטציות רק בגן אחד או במספר מצומצם), והיכולת לבצע בדיקות מרובות מוגבלת.
אימונוהיסטוכימיה (IHC) היא כלי ניטור מבוסס חלבונים המשמש בדרך כלל לגילוי ביטוי של סמנים ביולוגיים כגון ERBB2 (HER2) וקולטני אסטרוגן. ניתן להשתמש ב-IHC גם לגילוי חלבונים מוטנטיים ספציפיים (כגון BRAF V600E) ואיזויי גנים ספציפיים (כגון איחויי ALK). היתרון של IHC הוא שניתן לשלב אותו בקלות בתהליך ניתוח הרקמות השגרתי, כך שניתן לשלב אותו עם בדיקות אחרות. בנוסף, IHC יכול לספק מידע על לוקליזציה של חלבונים תת-תאיים. החסרונות הם גמישות מוגבלת ודרישות ארגוניות גבוהות.
ריצוף דור שני (NGS) NGS משתמש בטכניקות ריצוף מקבילי בעלות תפוקה גבוהה כדי לזהות וריאציות ברמת ה-DNA ו/או ה-RNA. ניתן להשתמש בטכניקה זו לריצוף הן של הגנום כולו (WGS) והן של אזורי הגן הרלוונטיים. WGS מספק את המידע המקיף ביותר על מוטציות גנומיות, אך ישנם מכשולים רבים ליישום הקליני שלה, כולל הצורך בדגימות רקמת גידול טריות (WGS עדיין אינו מתאים לניתוח דגימות מקובעות בפורמלין) והעלות הגבוהה.
ריצוף NGS ממוקד כולל ריצוף אקסונים מלאים ופאנל גנים של מטרה. בדיקות אלו מעשירות אזורים מעניינים על ידי גששי DNA או הגברת PCR, ובכך מגבילות את כמות הריצוף הנדרשת (האקסום המלא מהווה 1 עד 2 אחוזים מהגנום, ואפילו פאנלים גדולים המכילים 500 גנים מהווים רק 0.1 אחוזים מהגנום). למרות שריצוף אקסונים מלאים מתפקד היטב ברקמות מקובעות בפורמלין, עלותו נותרה גבוהה. שילובי גנים של מטרה הם חסכוניים יחסית ומאפשרים גמישות בבחירת גנים לבדיקה. בנוסף, DNA חופשי במחזור (cfDNA) מתפתח כאפשרות חדשה לניתוח גנומי של חולי סרטן, המכונה ביופסיות נוזליות. גם תאי סרטן וגם תאים נורמליים יכולים לשחרר DNA לזרם הדם, וה-DNA שנפלט מתאי סרטן נקרא DNA גידולי במחזור (ctDNA), אשר ניתן לנתח כדי לזהות מוטציות פוטנציאליות בתאי גידול.
בחירת הבדיקה תלויה בבעיה הקלינית הספציפית שיש לטפל בה. רוב הסמנים הביולוגיים הקשורים לטיפולים שאושרו ניתנים לזיהוי באמצעות טכניקות FISH, IHC ו-PCR. שיטות אלו סבירות לזיהוי כמויות קטנות של סמנים ביולוגיים, אך הן אינן משפרות את יעילות הזיהוי עם הגדלת התפוקה, ואם מתגלים יותר מדי סמנים ביולוגיים, ייתכן שלא תהיה מספיק רקמה לזיהוי. בסוגי סרטן ספציפיים מסוימים, כגון סרטן ריאות, שבהם קשה להשיג דגימות רקמה וישנם סמנים ביולוגיים מרובים לבדיקה, שימוש ב-NGS הוא בחירה טובה יותר. לסיכום, בחירת הבדיקה תלויה במספר הסמנים הביולוגיים שיש לבדוק עבור כל מטופל ובמספר המטופלים שיש לבדוק את הסמן הביולוגי. במקרים מסוימים, השימוש ב-IHC/FISH מספיק, במיוחד כאשר המטרה זוהתה, כגון זיהוי קולטני אסטרוגן, קולטני פרוגסטרון ו-ERBB2 בחולות סרטן השד. אם נדרשת חקירה מקיפה יותר של מוטציות גנומיות וחיפוש אחר מטרות טיפוליות פוטנציאליות, NGS היא מאורגנת וחסכונית יותר. בנוסף, ניתן לשקול שימוש ב-NGS במקרים בהם תוצאות IHC/FISH אינן חד משמעיות או חד משמעיות.

הנחיות שונות מספקות הנחיות לגבי אילו חולים צריכים להיות זכאים לבדיקות גנטיות. בשנת 2020, קבוצת העבודה לרפואה מדויקת של ESMO פרסמה את ההמלצות הראשונות לבדיקת NGS עבור חולים עם סרטן מתקדם, והמליצה על בדיקות NGS שגרתיות לסרטן ריאות מתקדם שאינו קשקשי מסוג תאים קטנים, סרטן הערמונית, סרטן המעי הגס, סרטן דרכי המרה ודגימות גידולים של סרטן השחלות, ובשנת 2024, ESMO עדכנה על בסיס זה, והמליצה על הכללת סרטן השד וגידולים נדירים, כגון גידולים סטרומליים במערכת העיכול, סרקומות, סרטן בלוטת התריס וסרטן ממקור לא ידוע.
בשנת 2022, חוות הדעת הקלינית של ASCO על בדיקות גנום סומטיות בחולים עם סרטן גרורתי או מתקדם קובעת שאם טיפול הקשור לסמנים ביולוגיים מאושר בחולים עם גידולים מוצקים גרורתיים או מתקדמים, מומלצת בדיקה גנטית עבור חולים אלה. לדוגמה, יש לבצע בדיקה גנומית בחולים עם מלנומה גרורתית כדי לסנן מוטציות BRAF V600E, מכיוון שמעכבי RAF ו-MEK מאושרים להתוויה זו. בנוסף, יש לבצע גם בדיקה גנטית אם קיים סמן ברור של עמידות לתרופה שתינתן למטופל. Egfrmab, לדוגמה, אינו יעיל בסרטן המעי הגס המוטנטי KRAS. כאשר בוחנים את התאמתו של מטופל לריצוף גנים, יש לשלב את המצב הפיזי של המטופל, מחלות רקע ושלב הגידול, מכיוון שסדרת השלבים הנדרשים לריצוף גנום, כולל הסכמת המטופל, עיבוד מעבדה וניתוח תוצאות הריצוף, דורשים מהמטופל יכולת פיזית ותוחלת חיים נאותות.
בנוסף למוטציות סומטיות, יש לבדוק גם סוגי סרטן מסוימים לגנים בקו הנבט. בדיקה לגילוי מוטציות בקו הנבט עשויה להשפיע על החלטות טיפול בסרטן כגון מוטציות BRCA1 ו-BRCA2 בסרטן השד, השחלות, הערמונית והלבלב. מוטציות בקו הנבט עשויות להיות בעלות השלכות גם על בדיקות סקר ומניעה עתידיות לסרטן בחולים. חולים שעשויים להיות מתאימים לבדיקה לגילוי מוטציות בקו הנבט צריכים לעמוד בתנאים מסוימים, הכוללים גורמים כמו היסטוריה משפחתית של סרטן, גיל באבחון וסוג הסרטן. עם זאת, חולים רבים (עד 50%) הנושאים מוטציות פתוגניות בקו הנבט אינם עומדים בקריטריונים המסורתיים לבדיקת מוטציות בקו הנבט על סמך היסטוריה משפחתית. לכן, כדי למקסם את זיהוי נשאי המוטציה, הרשת הלאומית המקיפה לסרטן (NCCN) ממליצה שכל או רוב החולים עם סרטן השד, השחלות, רירית הרחם, הלבלב, המעי הגס או הערמונית ייבדקו לגילוי מוטציות בקו הנבט.
בנוגע לתזמון הבדיקות הגנטיות, מכיוון שרובן המכריע של מוטציות הגורם המשמעותיות קלינית הן שבטיות ויציבות יחסית לאורך התקדמות הסרטן, סביר לבצע בדיקות גנטיות לחולים בזמן אבחון סרטן מתקדם. עבור בדיקות גנטיות עוקבות, במיוחד לאחר טיפול מולקולרי ממוקד, בדיקת ctDNA יתרון יותר מ-DNA של רקמת הגידול, מכיוון ש-DNA בדם יכול להכיל DNA מכל נגעי הגידול, דבר המסייע יותר להשגת מידע על הטרוגניות הגידול.
ניתוח של ctDNA לאחר טיפול עשוי לחזות את תגובת הגידול לטיפול ולזהות את התקדמות המחלה מוקדם יותר משיטות הדמיה סטנדרטיות. עם זאת, לא נקבעו פרוטוקולים לשימוש בנתונים אלה כדי להנחות החלטות טיפול, וניתוח ctDNA אינו מומלץ אלא אם כן במסגרת ניסויים קליניים. ניתן להשתמש ב-ctDNA גם כדי להעריך נגעים שיוריים קטנים לאחר ניתוח גידול רדיקלי. בדיקת ctDNA לאחר ניתוח היא מדד ניבוי חזק להתקדמות המחלה בעתיד ועשויה לסייע בקביעת האם מטופל יפיק תועלת מכימותרפיה אדג'ובנטית, אך עדיין לא מומלץ להשתמש ב-ctDNA מחוץ לניסויים קליניים כדי להנחות החלטות לגבי כימותרפיה אדג'ובנטית.

עיבוד נתונים השלב הראשון בריצוף גנום הוא לחלץ DNA מדגימות מטופלים, להכין ספריות וליצור נתוני ריצוף גולמיים. הנתונים הגולמיים דורשים עיבוד נוסף, כולל סינון נתונים באיכות נמוכה, השוואתם לגנום הייחוס, זיהוי סוגים שונים של מוטציות באמצעות אלגוריתמים אנליטיים שונים, קביעת השפעת המוטציות הללו על תרגום חלבונים וסינון מוטציות בשורת הנבט.
אנוטציה של גן נהג נועדה להבחין בין מוטציות של נהג ונוסע. מוטציות של נהג מובילות לאובדן או לשיפור פעילות גן מדכא גידול. וריאנטים קטנים המובילים להשבתה של גנים מדכאי גידול כוללים מוטציות חסרות משמעות, מוטציות הזזת מסגרת ומוטציות באתר שחבור מרכזי, כמו גם מחיקה פחות תכופה של קודון התחלה, מחיקה של קודון עצירה ומגוון רחב של מוטציות הכנסת/מחיקה של אינטרונים. בנוסף, מוטציות מיסנס ומוטציות קטנות של הכנסת/מחיקה של אינטרונים יכולות גם הן להוביל לאובדן פעילות גן מדכא גידול כאשר הן משפיעות על תחומים פונקציונליים חשובים. וריאנטים מבניים המובילים לאובדן פעילות גן מדכא גידול כוללים מחיקה חלקית או מלאה של גן וריאנטים גנומיים אחרים המובילים להרס מסגרת הקריאה של הגן. וריאנטים קטנים המובילים לתפקוד משופר של אונקוגנים כוללים מוטציות מיסנס והכנסות/מחיקות אינטרונים מזדמנות המכוונות לתחומים פונקציונליים חשובים של חלבונים. במקרים נדירים, מוטציות באתר שחבור או קיצוץ חלבונים יכולות להוביל להפעלת אונקוגנים. וריאציות מבניות המובילות להפעלת אונקוגנים כוללות איחוי גנים, מחיקה של גנים ושכפול גנים.
פירוש קליני של שונות גנומית מעריך את המשמעות הקלינית של מוטציות שזוהו, כלומר את הערך האבחוני, הפרוגנוסטי או הטיפולי הפוטנציאלי שלהן. ישנן מספר מערכות דירוג מבוססות ראיות בהן ניתן להשתמש כדי להנחות את הפרשנות הקלינית של שונות גנומית.
מאגר המידע האונקולוגי לרפואה מדויקת (OncoKB) של מרכז הסרטן ממוריאל סלואן-קטרינג מסווג וריאנטים גנטיים לארבע רמות בהתבסס על ערכם החיזוי לשימוש בתרופות: רמה 1/2, סמנים ביולוגיים שאושרו על ידי ה-FDA, או סמנים ביולוגיים סטנדרטיים קלינית, החוזים את התגובה של אינדיקציה ספציפית לתרופה שאושרה; רמה 3, סמנים ביולוגיים שאושרו או לא מאושרים על ידי ה-FDA, החוזים תגובה לתרופות ממוקדות חדשות שהראו מבטיחות בניסויים קליניים, ורמה 4, סמנים ביולוגיים שלא מאושרים על ידי ה-FDA, החוזים תגובה לתרופות ממוקדות חדשות שהראו ראיות ביולוגיות משכנעות בניסויים קליניים. תת-קבוצה חמישית הקשורה לעמידות לטיפול נוספה.
ההנחיות של האגודה האמריקאית לפתולוגיה מולקולרית (AMP)/האגודה האמריקאית לאונקולוגיה קלינית (ASCO)/המכללה לפתולוגים אמריקאים (CAP) לפירוש שונות סומטית מחלקות את שונות סומטית לארבע קטגוריות: דרגה I, עם משמעות קלינית חזקה; דרגה II, עם משמעות קלינית פוטנציאלית; דרגה III, משמעות קלינית לא ידועה; דרגה IV, לא ידועה כמשמעות קלינית. רק וריאנטים דרגה I ו-II בעלי ערך לקבלת החלטות טיפול.
סולם ה-ESCAT (Molecular Target Clinical Operability Scale) של ESMO מסווג וריאנטים גנטיים לשש רמות: רמה I, מטרות המתאימות לשימוש שגרתי; שלב II, מטרה שעדיין נחקרת, צפויה לשמש לסינון אוכלוסיית החולים שעשויה להפיק תועלת מתרופת המטרה, אך יש צורך בנתונים נוספים כדי לתמוך בכך. דרגה III, וריאנטים גנטיים ממוקדים שהוכיחו תועלת קלינית במיני סרטן אחרים; דרגה IV, רק וריאנטים גנטיים ממוקדים הנתמכים על ידי ראיות פרה-קליניות; בדרגה V, ישנן ראיות התומכות במשמעות הקלינית של מיקוד המוטציה, אך טיפול תרופתי יחיד כנגד המטרה אינו מאריך את ההישרדות, או שניתן לאמץ אסטרטגיית טיפול משולבת; דרגה X, חוסר ערך קליני.