Dlaczego diagnostyka molekularna decyduje dziś o skuteczności leczenia onkologicznego?

Diagnostyka molekularna stała się jednym z najważniejszych elementów współczesnej onkologii. O tym, jak zmieniła leczenie nowotworów, kiedy wystarczą proste badania genetyczne, a kiedy potrzebne jest kompleksowe profilowanie genomowe, oraz dlaczego kluczowe znaczenie ma organizacja całej ścieżki diagnostycznej, mówi prof. Artur Kowalik, kierownik Zakładu Diagnostyki Molekularnej i Zakładu Inżynierii Genetycznej Świętokrzyskiego Centrum Onkologii w Kielcach, członek zarządu Polskiego Towarzystwa Genetyki Człowieka, w rozmowie z MedicalPress.

Panie Profesorze, diagnostyka molekularna całkowicie zmieniła współczesną onkologię. Co sprawiło, że badania genetyczne z narzędzia stosowanego w wybranych przypadkach stały się jednym z filarów nowoczesnego leczenia?

Prof. Artur Kowalik: Trzeba jasno powiedzieć, że to efekt ogromnego postępu nauk podstawowych – przede wszystkim w poznawaniu biologii nowotworów oraz rozwoju technologii wysokoprzepustowego sekwencjonowania. Dzięki temu poznaliśmy molekularne mechanizmy rozwoju nowotworów, a z tej wiedzy skorzystała farmakoterapia. Przemysł farmaceutyczny zaczął opracowywać nowoczesne leki, które blokują nieprawidłowo działające białka kodowane przez zmutowane geny.

To z kolei sprawiło, że aby właściwie leczyć chorych, konieczne stało się wykonywanie badań genetycznych i sprawdzanie, czy określone zmiany molekularne są obecne w komórkach nowotworowych. Dlatego zapotrzebowanie na badania genetyczne systematycznie rośnie i będzie rosło nadal. W badaniach przedklinicznych znajduje się dziś wiele tysięcy nowych leków, kilkaset jest już w badaniach klinicznych, a kilkadziesiąt – w najbardziej zaawansowanych fazach badań.

Wszystko to jest konsekwencją ogromnego postępu badań podstawowych – od projektu poznania genomu człowieka, który otworzył zupełnie nowe możliwości, po wielkie projekty poświęcone genomom nowotworów. To właśnie one stworzyły podstawy rozwoju nowoczesnych terapii celowanych.

Jaką rolę odgrywają dziś badania genetyczne w procesie podejmowania decyzji terapeutycznych? Na ile ich wynik wpływa na wybór konkretnego leczenia?

Wynik badania genetycznego jest dziś jednym z najważniejszych elementów, które onkolog bierze pod uwagę przy podejmowaniu decyzji terapeutycznych. Oczywiście analizuje cały obraz kliniczny pacjenta, ale to właśnie wynik badania genetycznego wskazuje – w zależności od sytuacji – czy dana mutacja występuje i czy otwiera drogę do zastosowania terapii ukierunkowanej molekularnie.

Badania genetyczne pełnią jednak znacznie szerszą rolę. Po pierwsze, mają znaczenie predykcyjne, czyli pozwalają dobrać odpowiednie leczenie. Po drugie, są wykorzystywane w profilaktyce, na przykład przy kwalifikacji nosicieli mutacji BRCA1 i BRCA2 do działań zmniejszających ryzyko rozwoju nowotworów.

Po trzecie, badania genetyczne pomagają w rozpoznaniu nowotworu. Dotyczy to między innymi mięsaków, w których klasyczne badanie histopatologiczne nie zawsze pozwala jednoznacznie określić typ nowotworu. Analiza genetyczna umożliwia wówczas jego właściwą klasyfikację. Są również sytuacje, w których wiemy, że pacjent ma nowotwór, ale nie udaje się ustalić ogniska pierwotnego. Także w takich przypadkach badania genetyczne mogą być bardzo pomocne.

Można więc powiedzieć, że współczesna diagnostyka genetyczna pełni trzy podstawowe funkcje: służy do doboru leczenia, wspiera profilaktykę oraz pomaga w rozpoznaniu i klasyfikacji nowotworów.

W praktyce klinicznej pojawia się dziś wiele pojęć: badania pojedynczych genów, sekwencjonowanie nowej generacji (NGS), panele genowe czy kompleksowe profilowanie genomowe (CGP). Jak uporządkować te metody i czym się one różnią?

Wydaje się, że ten system jest już stopniowo porządkowany. Obecnie możemy mówić o trzech poziomach badań: prostych, złożonych i zaawansowanych, różniących się zarówno zakresem analiz, jak i wykorzystywaną technologią.

Wybór odpowiedniej metody zależy przede wszystkim od potrzeb klinicznych. Jeżeli w danym nowotworze trzeba ocenić dużą liczbę markerów, jak ma to miejsce na przykład w raku płuca, zasadne jest zastosowanie sekwencjonowania nowej generacji (NGS), które pozwala w jednym badaniu ocenić wiele markerów jednocześnie.

Natomiast w nowotworach, w których do podjęcia decyzji terapeutycznej wystarczy ocena jednej lub dwóch zmian genetycznych, nie ma potrzeby wykonywania szerokiego panelu. Dobrym przykładem jest czerniak, w którym często wystarczy oznaczenie mutacji BRAF V600E.

To właśnie potrzeba kliniczna powinna decydować o zakresie wykonywanego badania. Jeżeli dostępnych jest wiele terapii zależnych od różnych zmian molekularnych, potrzebne są bardziej rozbudowane testy. Jeżeli wystarczy ocena pojedynczej mutacji, należy wykonać badanie prostsze.

W Polsce taki system jest obecnie stopniowo budowany. Dysponujemy badaniami prostymi, pozwalającymi wykrywać pojedyncze mutacje, badaniami złożonymi obejmującymi kilkanaście lub kilkadziesiąt genów oraz badaniami zaawansowanymi analizującymi jeszcze szersze panele. Trwają również konstruktywne rozmowy dotyczące wprowadzenia czwartego poziomu badań, który w wybranych nowotworach i ściśle określonych wskazaniach umożliwi analizę około 500 genów.

Kiedy warto wykonać kompleksowe profilowanie genomowe? W których nowotworach taka diagnostyka może przynieść pacjentom największe korzyści?

Kompleksowe profilowanie genomowe (CGP), czyli badanie obejmujące około 500 genów oraz różnego rodzaju sygnatury genomowe, nie jest przeznaczone dla wszystkich pacjentów ani wszystkich typów nowotworów. Obecnie tworzone są podstawy jego wdrożenia w ściśle określonych wskazaniach.

Jednym z nich są nowotwory o nieznanym ognisku pierwotnym, kiedy wiemy, że pacjent ma nowotwór, ale nie potrafimy ustalić, z jakiego narządu się wywodzi. Kolejnym przykładem są mięsaki, w których klasyczne badanie histopatologiczne nie zawsze pozwala jednoznacznie określić podtyp nowotworu. W takich przypadkach szerokie badanie genetyczne, obejmujące ocenę mutacji i fuzji genowych, może znacząco ułatwić postawienie właściwego rozpoznania i rozpoczęcie odpowiedniego leczenia.

Są także wybrane przypadki raka jajnika. Jeżeli nie stwierdza się mutacji BRCA1 i BRCA2, warto poszukiwać innych cech genomowych, takich jak obecność sygnatury HRD.

Co lekarz otrzymuje w wyniku kompleksowego profilowania genomowego? Jakie informacje, poza samym wykryciem mutacji, pomagają dobrać odpowiednią terapię?

Kompleksowe profilowanie genomowe dostarcza nie tylko informacji o obecności mutacji, ale także wielu dodatkowych danych, które mogą mieć znaczenie przy wyborze leczenia. Mówimy tutaj między innymi o różnych sygnaturach genomowych.

Jedną z nich jest ładunek mutacji (TMB), który – choć nie jest samodzielnym wskaźnikiem – w połączeniu z innymi markerami może pomóc przewidzieć odpowiedź na immunoterapię.

Kolejnym przykładem są markery umożliwiające zastosowanie leczenia niezależnie od lokalizacji nowotworu, określane jako tumor agnostic. Należą do nich między innymi określone fuzje genowe. Jeżeli zostaną wykryte, leczenie można wdrożyć niezależnie od typu nowotworu.

Bardzo istotnym markerem jest również niestabilność mikrosatelitarna (MSI). Jest to marker predykcyjny odpowiedzi na immunoterapię i można powiedzieć, że obecnie należy do najlepszych spośród dostępnych. W przeciwieństwie do ładunku mutacji, który jedynie określa liczbę mutacji, w przypadku niestabilności mikrosatelitarnej otrzymujemy informację o konkretnym, nieprawidłowo działającym mechanizmie naprawy DNA. Powoduje on powstawanie bardzo dużej liczby neoantygenów, dzięki czemu po zastosowaniu immunoterapii układ odpornościowy ma znacznie większą szansę ponownie rozpoznać i skutecznie eliminować komórki nowotworowe.

Coraz częściej mówi się o biopsji płynnej. Jaką rolę odgrywa ona we współczesnej diagnostyce nowotworów i jakie są jej najważniejsze zalety oraz ograniczenia?

Biopsja płynna polega na pobraniu próbki krwi, wyizolowaniu osocza i analizie krążącego DNA nowotworowego (ctDNA), które jest uwalniane do krwiobiegu przez komórki nowotworowe.

Jest to jednak narzędzie uzupełniające, a nie zastępujące diagnostykę tkankową. Zawsze rozpoczynamy od badania materiału tkankowego, natomiast biopsję płynną wykorzystujemy wtedy, gdy materiału nie można pobrać, jest go zbyt mało lub został już wyczerpany. Tak jest między innymi w raku płuca, gdzie analiza mutacji z wykorzystaniem biopsji płynnej stanowi cenne uzupełnienie diagnostyki. Metoda ta znajduje również zastosowanie w raku piersi, na przykład w ocenie mutacji ESR1, które mogą być czynnikiem predykcyjnym przy podejmowaniu decyzji o zmianie leczenia hormonalnego.

Biopsja płynna nadal nie ma takiej czułości jak analiza materiału tkankowego. Wynika to z biologii nowotworu – nie w każdym przypadku do krwiobiegu uwalnia się wystarczająca ilość DNA, aby możliwe było wykrycie wszystkich zmian molekularnych.

Podsumowując, biopsja płynna jest metodą komplementarną wobec diagnostyki tkankowej, a w sytuacji braku odpowiedniego materiału może być ostatnią szansą na wykonanie badania genetycznego i rozpoczęcie właściwego leczenia.

Jak biopsja płynna wypada pod względem kosztów w porównaniu z analizą materiału tkankowego?

Badanie metodą biopsji płynnej jest droższe od analizy materiału tkankowego. Z drugiej strony ma swoje zalety – jest nieinwazyjne i pozwala szybciej uzyskać wynik, ponieważ nie wymaga przygotowania materiału tkankowego. Analiza tej samej liczby markerów z wykorzystaniem biopsji płynnej jest jednak około trzykrotnie do pięciokrotnie bardziej kosztowna niż badanie materiału tkankowego. Dlatego konieczna jest odpowiednia wycena tej procedury. Mimo wyższych kosztów pozostaje ona bardzo ważnym narzędziem diagnostycznym, ponieważ w wielu przypadkach może umożliwić rozpoczęcie właściwego leczenia.

Od wielu miesięcy eksperci podkreślają znaczenie równoległego prowadzenia diagnostyki patomorfologicznej i molekularnej. Dlaczego jest to tak ważne z punktu widzenia pacjenta i co sprawia, że nadal nie jest powszechną praktyką?

Nie ma z tym problemu w dużych, kompleksowych ośrodkach referencyjnych. Trudności pojawiają się przede wszystkim tam, gdzie diagnostyka i leczenie są rozproszone, a w jednym miejscu nie funkcjonują zakład patomorfologii i laboratorium genetyczne.

Jednoczasowe skierowanie materiału do badania histopatologicznego i molekularnego ma ogromne znaczenie, ponieważ skraca czas diagnostyki. Jeżeli już na etapie badania histopatologicznego istnieje duże prawdopodobieństwo rozpoznania nowotworu, warto równolegle zlecić także badanie genetyczne. Dzięki temu oba procesy przebiegają jednocześnie, a lekarz otrzymuje kolejne wyniki bez konieczności ponownego kierowania pacjenta na diagnostykę molekularną.

Problem pojawia się w ośrodkach, które nie dysponują własnym laboratorium genetycznym, a często również zakładem patomorfologii, i korzystają z usług zewnętrznych. Wówczas po uzyskaniu wyniku badania histopatologicznego materiał musi zostać ponownie przekazany do laboratorium genetycznego, co wydłuża cały proces diagnostyczny.

Dlatego uważam, że rozwiązaniem są kompleksowe ośrodki, w których cała diagnostyka odbywa się w jednym miejscu. W takich jednostkach problem praktycznie nie występuje.

Jak powinna wyglądać optymalna ścieżka diagnostyczna pacjenta onkologicznego? Na których etapach system traci dziś najwięcej czasu i jakie rozwiązania mogłyby to zmienić?

W moim odczuciu najwięcej czasu tracimy na organizacji całego procesu diagnostycznego. Dobrym przykładem rozwiązania tego problemu są Lung Cancer Units, czyli ośrodki, w których cała diagnostyka prowadzona jest kompleksowo. Pacjent trafia do takiego ośrodka, gdzie wykonywane są wszystkie niezbędne badania, a następnie otrzymuje pełne rozpoznanie wraz z oceną czynników predykcyjnych. Dzięki temu jest przygotowany do rozpoczęcia odpowiedniego leczenia – chirurgicznego albo systemowego, w tym immunoterapii lub terapii ukierunkowanej molekularnie.

Badania molekularne są jednym z końcowych elementów całego procesu diagnostycznego. Wcześniej pacjent przechodzi badania obrazowe, badanie histopatologiczne i ocenę stopnia zaawansowania choroby. Diagnostyka genetyczna powinna być jednak prowadzona równolegle, tak aby wszystkie wyniki były dostępne w momencie podejmowania decyzji terapeutycznej.

Najlepsze efekty osiąga się wtedy, gdy cała diagnostyka odbywa się pod jednym dachem. Taki model funkcjonuje w wielu ośrodkach w Europie Zachodniej i Stanach Zjednoczonych. Po ustaleniu rozpoznania i planu leczenia część terapii mogłaby być prowadzona bliżej miejsca zamieszkania pacjenta, w ośrodkach o niższym stopniu referencyjności. Natomiast w sytuacji wymagającej bardziej złożonej diagnostyki lub zmiany leczenia chory powinien ponownie trafiać do ośrodka referencyjnego.

W jakich nowotworach wykonanie badań molekularnych przed rozpoczęciem leczenia powinno być dziś standardem postępowania?

Badania genetyczne powinny być wykonywane u wszystkich chorych, u których istnieje możliwość zastosowania terapii ukierunkowanej molekularnie. Dotyczy to przede wszystkim nowotworów w stadium zaawansowanym, jeżeli program lekowy przewiduje takie leczenie.

Coraz więcej terapii ukierunkowanych molekularnie znajduje zastosowanie również w leczeniu okołooperacyjnym, dlatego badania genetyczne powinny być wykonywane także na wcześniejszych etapach choroby. Dotyczy to również nowotworów o dużym ryzyku rozsiewu lub agresywnym przebiegu. Nie powinniśmy czekać do momentu wystąpienia przerzutów, jeżeli wynik badania może wcześniej wpłynąć na wybór najwłaściwszego leczenia.

Co może zrobić pacjent, jeśli ma wątpliwości, czy jego diagnostyka przebiega prawidłowo? Kiedy warto porozmawiać z lekarzem o jej rozszerzeniu lub zasięgnąć opinii innego ośrodka?

Pacjent ma prawo wybrać ośrodek, w którym będzie się leczył – zarówno w Polsce, jak i za granicą. Jeżeli uważa, że w innym miejscu może uzyskać bardziej odpowiednie leczenie, powinien rozważyć taką możliwość.

Jeżeli chory przeszedł już kilka linii leczenia, warto porozmawiać z lekarzem prowadzącym o tym, czy wykonanie bardziej zaawansowanego badania genetycznego mogłoby jeszcze wpłynąć na dalsze postępowanie. To właśnie lekarz, znając sytuację kliniczną pacjenta, może ocenić, czy rozszerzona diagnostyka będzie miała znaczenie i czy jej wynik będzie można wykorzystać przy wyborze leczenia.

Nie jestem zwolennikiem wykonywania bardzo kosztownych badań na własną rękę. Zdarza się, że pacjenci przynoszą gotowe raporty, z których później niewiele wynika albo które nie są w pełni wykorzystywane w procesie leczenia. Dlatego pierwszym krokiem zawsze powinna być rozmowa z lekarzem prowadzącym. Jeżeli nadal pozostają wątpliwości, warto skonsultować się w innym, bardziej doświadczonym ośrodku i zapytać, czy wykonanie rozszerzonego badania genetycznego mogłoby w danej sytuacji zmienić sposób leczenia.

Jak wyobraża sobie Pan Profesor rozwój diagnostyki molekularnej w najbliższych latach? Które kierunki będą miały największe znaczenie dla praktyki klinicznej?

Z obserwacji rynku wynika, że technologie wysokoprzepustowe, w tym sekwencjonowanie nowej generacji (NGS), stają się coraz bardziej wydajne. Jednocześnie stopniowo spadają koszty ich wykonywania, dlatego należy spodziewać się coraz szerszego wykorzystania bardziej zaawansowanych badań genetycznych.

Będzie to również konsekwencją dynamicznego rozwoju farmakoterapii. Wystarczy spojrzeć na raka płuca – praktycznie co kilka miesięcy pojawiają się nowe leki lub nowe schematy leczenia, które wymagają oznaczenia kolejnych markerów molekularnych.

Dużą rolę odegrają także systemy wykorzystujące sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe. Będą wspierały analizę oraz interpretację wyników badań, choć – przynajmniej na obecnym etapie – nie zastąpią specjalistów.

Myślę, że w ciągu najbliższych pięciu lat zapotrzebowanie na diagnostykę genetyczną może wzrosnąć nawet dwukrotnie. Coraz częściej wykonywane będą także bardziej złożone badania zamiast testów oceniających pojedyncze geny.

Na znaczeniu zyskają również nowe metody diagnostyczne, między innymi badania metylacji DNA. Coraz większą rolę będzie odgrywać biopsja płynna – nie tylko w wykrywaniu mutacji, ale także w analizie zmian epigenetycznych, które pomagają różnicować nowotwory.

Biopsja płynna w najbliższych latach nie zastąpi jednak diagnostyki opartej na materiale tkankowym. Będzie natomiast coraz szerzej wykorzystywana jako jej uzupełnienie – zarówno w diagnostyce, jak i monitorowaniu leczenia oraz przebiegu choroby, zwłaszcza wtedy, gdy pobranie materiału tkankowego nie jest możliwe lub nie może być wykonywane wielokrotnie.

Projektowane zmiany w zarządzeniu Prezesa NFZ odnoszą się również do możliwości finansowania biopsji płynnej w raku płuca. Jak ocenia Pan Profesor proponowane rozwiązania?

To bardzo potrzebny kierunek zmian, ale uważam, że powinien on objąć również finansowanie zaawansowanych badań genetycznych. Biopsja płynna jest badaniem kosztownym, a w diagnostyce raka płuca wymaga wykonania panelu badań, którego obecny model refundacji nie pozwala odpowiednio sfinansować.

Dlatego uważam, że w zarządzeniu powinien znaleźć się odrębny produkt dotyczący zaawansowanego badania genetycznego w diagnostyce raka płuca z wykorzystaniem biopsji płynnej. To umożliwiłoby właściwe finansowanie tej procedury.

Gdyby miał Pan wskazać jedną zmianę, która najszybciej poprawiłaby dostęp pacjentów do nowoczesnej diagnostyki molekularnej w Polsce, co byłoby dziś najważniejsze?

Najważniejsze byłoby zapewnienie pacjentom dostępu do kompleksowych ośrodków diagnostycznych możliwie jak najbliżej miejsca zamieszkania. To właśnie zmieniłoby najwięcej.

Zaawansowane badania genetyczne wymagają prawidłowego pobrania materiału, właściwego rozpoznania patomorfologicznego, wyboru odpowiedniej próbki oraz doświadczenia genetyków laboratoryjnych, którzy potrafią wykonać badanie metodą NGS i prawidłowo zinterpretować jego wynik, przygotowując użyteczny raport dla onkologa.

Największą korzyść przyniosłaby więc względna centralizacja tego pierwszego, najbardziej wymagającego etapu diagnostyki. Takie ośrodki powinny być jednak dostępne możliwie blisko miejsca zamieszkania chorego, aby pacjent nie musiał podróżować przez pół Polski, a materiał biologiczny nie był wielokrotnie przekazywany między różnymi jednostkami.

Dziękuję za rozmowę.

Rozmawiał Marek Kustosz, redaktor MedicalPress.pl