癌症預後檢測-這是醫師針對癌症患者進行初步療程後,進行追蹤、治療的關鍵步驟。傳統的組織活檢採樣對患者而言,是一個非常痛苦的過程,尤其許多患者的腫瘤早已切除、且癌症患者治療後較為虛弱,這些腫瘤樣本不足、健康狀況等因素,常常導致傳統的預後篩查沒辦法精確的檢出患者的腫瘤突變狀況,而無法立即採取適當的治療。

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Photo by National Cancer Institute on Unsplash

 

為了解決上述問題,近年來有許多臨床癌症研究中心開始發展液態活檢的篩查技術,患者只需抽血,就可以進行癌症基因突變的篩查。

 

液態活檢(Liquid biopsy) 為何對癌症研究如此重要?

液態活檢的優勢包含了非侵入性、快速、精確、即時性四大特點。由於患者只需抽血就可以進行檢測,比起傳統的組織切片(手術開刀),對患者的負擔較輕微,可以更快速的取得樣本。此外,對腫瘤切除的患者而言,腫瘤組織樣本過少,會使組織切片無法精確的判斷預後情況。且傳統組織切片需要給患者較長時間的恢復期,無法在短期療程後,即時偵測預後狀況。

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延伸閱讀:  PCM液態活檢技術-搶在癌症復發前進行精準治療

 

然而,由於血液樣本中,游離的腫瘤DNA (ctDNA) 片段較短,因此液態活檢的檢測技術也面臨了許多挑戰:

  1. 游離腫瘤DNA (ctDNA) 偵測困難度高: 游離在血液中的癌症DNA都是小片段的DNA (小於200 bp),不容易被primer擴增、也很難以探針雜合(probe hybridization)的方式分離出來,且很容易有正常血球的基因組DNA (gDNA)被過量擴增,導致難以偵測腫瘤游離DNA的突變。

    以下圖為例,在這七種游離DNA片段中,由於斷點不一樣,導致正、反股primer無法同時黏合到DNA片段上,因此在下面這個案例中,傳統的PCR 擴增方式只能擴增出一種游離DNA(橘色框起部分)。
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    相反的,血液中存在的血球DNA為正常細胞的gDNA,片段較長、DNA品質較好,如果以傳統PCR的方式進行實驗,很容易擴增出正常細胞的DNA片段,導致游離的腫瘤DNA訊號被削弱、更加難以偵測。
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  2. 定序錯誤率高: 由於ctDNA 片段較短,因此在資料分析上,很容易因定序產生的雜訊而被誤判
     

該如何解決液態切片(liquid biopsy)檢測所面臨的挑戰呢?

ArcherDX 開發的LiquidPlex NGS分析試劑,可以輕鬆解決上述問題。在先前的 ArcherDX-伴隨式癌症NGS檢測新利器 文章中,曾為各位介紹過Anchored Multiplex PCRAMP™)化學技術,這個技術應用在ctDNA 中,也有不同的效果 !

備註: ArcherDX is now part of Invitae. Invitae supports ArcherDX's mission to expand access to precision oncology testing products. The proprietary Anchored Multiplex PCR (AMP™) chemistry remains at the core of Invitae's platform to enhance your lab’s capabilities with next generation sequencing. With highly sensitive and specific variant detection and fully customizable panels, Invitae is your premier partner for comprehensive genomic profiling for driving discovery in cancer research.

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LiquidPlex 可以專一性的放大腫瘤DNA訊號 !

LiquidPlex 相較於之前介紹過的 FusionPlex 技術,少了反轉錄 cDNA (RT) 以及序列片段化 (fragmentation)的步驟,操作時間更短,且可以精確放大 ctDNA 的訊號 :
實驗首先會將萃取的液態活檢 DNA 直接以接合 (ligation) 的方式,將 molecular barcode 與 universal primer site 一併接在 DNA 片段上。接著設計正股或反股的 PCR primer  (GSP1, GSP2 ),另一側利用 universal primer site 進行 nested PCR

由下方的序列示意圖可以看到,無論 ctDNA 的斷點在哪裡,正股或反股 PCR primer 永遠都可以和接合在DNA 序列上的 universal primer 配對,擴增出所有種類的 ctDNA片段。

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相反的,對於片段較完整的正常血球DNA,其擴增效率反而會變差。

怎麼說呢? 看下面這張示意圖就可以了解囉!
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上圖可以看到,正反兩股的 specific PCR primer 雖然可以擴增出短片段的產物,但因為 specific PCR primer上並沒有接 index 及 molecular barcode,因此這些序列資訊會被剔除。且正常血球細胞的DNA片段較長,specific PCR primer 和接合上的 universal PCR primer 距離太遠,無法有效的進行擴增反應。

由這個說明圖可以發現,AMP技術完美解決了傳統PCR技術所遇到的問題,避免了正常血球 genomic DNA訊號的背景值干擾。

 

ArcherDX 如何解決 NGS定序錯誤率的問題?

不管使用哪種NGS定序儀,次世代定序的技術本身就是會有約 0.5~1% 的定序錯誤率。這些錯誤的定序資料如果沒有好好過濾,可能會產生偽陽性的問題。

ArcherDX利用兩階段的資料分析,大幅減少定序錯誤率。首先,利用一開始黏接上的 molecular barcode,進行序列比對與篩選,並修正定序錯誤的定序資料。為了提高定序資料的專一性與敏感度,ArcherDX 的分析軟體進一步利用統計方法 mDAF 95 (minimal detectable allele frequency at 95 confidence),計算低頻突變的定序資料是否落在 95%信賴區間之內,藉此排除定序的雜訊。

ArcherDX

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LiquidPlex試劑套組目前收錄了28個臨床solid tumor常見的突變基因,整個試劑可以彈性的客製化增加或減少基因數量,且無論分析的基因數目多寡,ArcherDX的分析技術都可以維持足量的定序深度、精確的突變基因、高品質的定序結果。

ArcherDX 的 LiquidPlex 產品為癌症液態活檢篩查提供更好的分析品質,並提供醫師精確的用藥指引 !

豐技生技為ArcherDX的總代理,若想了解更多Liquidplex 產品說明,歡迎到 豐 技 官 網 閱讀更多LiquidPlex產品介紹!

 

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歡迎留言聯絡我們,或是來電:
☎(02)2351-9800
將有專人和您諮詢討論喔!
 

 

歡迎點選下面連結收看LiquidPlex 相關研討會影片:
ArcherDX Liquid Biopsy Solutions: LiquidPlex™ and Personalized Cancer Monitoring (PCM™)

LiquidPlex 官網介紹:
Customizable liquid biopsy panels with results in as little as 3 days

 

 

作者: 林宇馨 / 豐技生技產品專員

 

延伸閱讀:

1. ArcherDX-伴隨式癌症NGS檢測新利器

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4. NGS數據提供臨床癌轉移患者更有效的治療決策!

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