下一代测序 (NGS) 推动新加坡的精准肿瘤学

简介 – 新加坡的 NGS 和精准肿瘤学

本文是案例研究系列的构成部分，聚焦于新加坡如何利用 NGS 和数字化工具来推动精准肿瘤学的发展。滚动到文章的底部以获取完整列表。在过去的半个世纪里，随着针对整个基因组的下一代测序 (NGS) 取代仅针对单个基因片段的桑格测序，基因及分子水平改变的研究方式发生了根本性的转变。NGS 之所以如此具有吸引力，在于它仅需一次检测就能够获取关于数十万种基因突变和变异的详细信息。这种前所未有的遗传信息量，推动了精准肿瘤学以及个性化医疗的向前发展。但 NGS 究竟是什么，以及目前在亚洲如何用于精准肿瘤学？Lab Insights 团队近日采访了新加坡国立大学医学系及新加坡国立大学癌症研究所以 (NCIS) 的肿瘤科顾问 David Tan 博士，以更好地了解在 NGS 应用尚处于起步阶段的地区，该技术所具有的潜力。NGS 指一系列能够同时读取数百万条 DNA 和 RNA 序列的高通量测序技术。在肿瘤学中，NGS 能提供有关每位患者肿瘤基因组和转录组特征的关键遗传学信息。它可用于组织和血液样本的检测，且应被视为肿瘤精准医疗工具体系中的核心组成部分。基于 DNA 的 NGS 通常从 DNA 片段化开始，随后对片段进行扩增以构建库，并经过多轮并行的测序循环。测序会产生大量原始数据，这些数据会予以分析并与参考人类基因组进行比对，以识别变异或突变。与传统的 Sanger 测序不同，早期 NGS 技术能够快速读取更长的 DNA 序列，但生成的数据却难以解读。更新一代、灵敏度更高的 NGS 系统已在这些方面实现改进，现在还可以在覆盖全基因组或转录组的同时检测罕见的遗传变体和单核苷酸多态性 (SNP)。NGS已被证明在多种情况下存在价值，例如当所有单基因突变或热点检测均未能发现可靶向突变，或在可用于进行连续单一生物标志物检测的肿瘤组织材料不足时。在一次检测中即可评估多个基因，此举能助力临床医生对潜在的治疗干预获得更全面的诊断洞见，并且在部分干预方案中，患者具有特异性。通过将来自癌症基因组的 NGS 数据与可用疗法进行匹配，已经在部分肿瘤类型中带来了积极的治疗结局。 例如，在肺癌中，此举有助于多种靶向治疗的选择并提高疗效，诸例如 EGFR TKI [1] 和 ALK 抑制剂 [2]。当晚期癌症患者接受与其肿瘤突变相匹配的治疗时，相比接受非匹配治疗的患者，其生存时间更长，总体缓解率更高，至治疗失败的时间也更长 [3]。针对特定分子异常进行匹配，例如拷贝数扩增（如 HER2）或蛋白表达异常（ER/PR/HER2 表达），同样改善了患者的结局。尽管我们在精密肿瘤学领域进展迅速，许多经 NGS 测序的肿瘤中仍可发现致病性突变，但这些突变目前尚无法与现有治疗或临床试验相匹配。然而，NGS 能够更全面地捕获肿瘤中的基因突变及其他异常，其中一部分可能适合使用已被证实可带来深度且持久缓解的靶向药物进行治疗，并有助于识别可能从新型治疗策略和临床试验中获益的患者。

Tan 博士在新加坡应用 NGS 的经验

谭医生举例说明了一名转移性透明细胞型子宫内膜癌患者，该患者目前由他负责治疗。由于此类癌症通常对化疗高度耐药，该患者在初始治疗取得应答后仅 3 个月即发生复发。NGS 显示该患者肿瘤中存在共济失调性毛细血管扩张症突变，因此其得以参加一项针对该突变的抑制剂临床试验，并获得了积极的治疗反应，疾病由此得到控制，持续时间超过一年半。采用常规治疗方法的类似患者，其无进展生存期通常要短得多，一般不足 6 个月。由于患者呈现出独特的表型和基因型，在确诊时进行分析也变得必不可缺。Tan 博士明白，除非医生在治疗策略中识别这种异质性，否则就无法提供真正的精准治疗。例如，卵巢癌中若存在同源重组缺陷 (HRD)，患者通常会对 PARP 抑制剂治疗具有良好反应；而只有通过全面的基因组分析，才能在肿瘤基因组中识别 HRD 的具体特征。Tan 博士表示：“我们认识到，除了复发性或难治性癌症之外，对于某些疾病（如肺癌和卵巢癌）的一线治疗而言，NGS 的重要性正不断提升，而全面基因组谱分析的结果将对治疗分层至关重要。”作为亚洲最早应用 NGS 的机构之一，NCIS 的药物开发团队成立了早期临床试验单元，即 NCIS 开发性治疗部门 (DTU)，为符合条件的患者免费提供测序服务。NCIS 还在 2014 年启动了癌症综合分子谱分析 (IMAC) 计划，其检测已从最初的 50 个基因靶点扩展到如今的 324 个基因。

NCIS 的分子肿瘤委员会

由于许多 NGS 研究已明确显示其临床效益，缺乏基因组学专长的医生也应参与分子肿瘤委员会 (MTB) 的讨论，从中获得临床决策支持。 在 MTB 中，来自多个临床和科研领域的专家会积极审阅难以解读的真实世界患者 NGS 检测报告。MTB 通常包括至少一名熟悉可用靶向治疗、临床试验选择及患者个体因素的肿瘤内科医生；一名负责分子检测结果解读的分子病理学家；以及一名可就已识别体细胞突变的潜在种系意义提供意见的肿瘤遗传学专家。MTB 也是医师教育的理想平台，有助于提升他们对基因组数据、测序技术以及测序匹配治疗策略的理解。在 NCIS，每周的 MTB 由 NCIS 开发治疗部 (DTU) 主持，主要进行对患者的分子分型数据的审阅。NCIS DTU 团队由各肿瘤类型的专科专家以及早期药物开发专家组成。MTB 在识别关键突变以及应筛选入组临床试验的患者方面发挥着重要作用。但即使没有发现合适试验，NGS 数据也可以用于确定是否应该使用其他靶向药物选择。在 MTB 中，每位患者独特的突变谱都会用于制定个体化治疗方案。 据他观察：“由于每例患者的肿瘤中存在多种突变谱，因此每种癌症都是罕见疾病。这些突变数据还推动了不受种族差异限制的生物标志物驱动药物研发，这在亚洲尤为重要。”对于刚刚开始开展基因组分析的国家/地区，Tan 博士强调，建立合作伙伴关系对于提高准确性、降低基础设施和专业人才成本、并加速为有能力接受精准治疗的患者提供医护服务，具有重要价值。他最近发表的出版物[4]，值得推荐给所有希望获得有关如何克服 NGS 临床诊断应用挑战的具体方法和实用建议的人士。随着精准肿瘤学和药物研发持续推动癌症患者取得更佳的治疗效果，以及医学创新促进多组学（例如蛋白质组学和基因组学）肿瘤表征和液体活检的发展，对基于 NGS 的肿瘤分析的临床需求可能会增加。因此，癌症护理领域的所有利益相关者都应致力于构建支持精准医疗及合理使用靶向治疗的生态系统。在这方面，MTB 为讨论关键的患者管理问题、并利用 NGS 数据推动精准治疗的实现，提供了理想的平台。如需了解更多有关下一代测序、分子肿瘤委员会和临床决策支持工具在癌症护理中不断演变的作用，请查看以下其他案例研究：韩国视角的

• NGS 与精准肿瘤学：Kim Jee-Hyun 教授
• 香港视角的 NGS 与精准肿瘤学：Lam Tai-Chung 博士
• 印度视角的 NGS 与精准肿瘤学：Amit Rauthan 博士
• 澳大利亚视角的 NGS 与精准肿瘤学：Peter Gibbs 教授与 Svetlana Cherepanoff 教授
• 台湾视角的 NGS 与精准肿瘤学：Jan-Gowth Chang 博士与 Jason CH Hsieh 博士

 参考文献：