Анализ крови точно определяет более 50 типов рака и места его возникновения

Исследователи разработали первый анализ крови, который может точно обнаружить более 50 видов рака и определить, в какой ткани возник рак, часто до того, как появятся какие-либо клинические признаки или симптомы заболевания.

В статье, опубликованной сегодня в ведущем онкологическом журнале Annals of Oncology (31 марта 2020 г.), исследователи показывают, что тест, который в конечном итоге может быть использован в национальных программах исследования рака, имеет 0,7% ложно-положительных результатов для выявления рака. Это означает, что менее 1% людей будут ошибочно определены как имеющие рак. Для сравнения, в национальных программах исследований рака молочной железы ошибочно определено, что около 10% женщин имеют рак, хотя этот показатель может быть выше или ниже в зависимости от количества и частоты обследований и типа выполняемой маммографии.

Тест был способен предсказать ткань, в которой рак возник в 96% образцов, и он был точным на 93%.

Опухоли проливают ДНК в кровь, и это способствует тому, что известно, как бесклеточная ДНК (cfDNA). Однако, поскольку cfDNA может поступать и от других типов клеток, может быть трудно точно определить наличие этой ДНК, которая поступает из опухолей. Анализ крови, о котором сообщается в этом исследовании, анализирует химические изменения ДНК, называемые метилированием, которые обычно контролируют экспрессию генов. Патологические паттерны метилирования и связанные с этим изменения в экспрессии генов могут способствовать росту опухоли, поэтому эти сигналы в cfDNA обладают потенциалом для выявления и локализации рака.

Анализ крови нацеливается примерно на один из 30 миллионов уровней метилирования в геноме человека. Классификатор машинного обучения (алгоритм) использовался для прогнозирования наличия рака и типа рака на основе паттернов метилирования в cfDNA, выделяемой опухолями. Классификатор был обучен с использованием базы данных метилирования раковых и не раковых сигналов в cfDNA. База данных считается самой большой в мире и принадлежит компании, занимающейся этим исследованием, GRAIL, Inc. (Калифорния, США).

Старший автор статьи, доктор Майкл Сейден (MD, Ph.D.), президент американской ассоциации онкологов (Техас, США), сказал: “Наше раннее исследование показало, что подход метилирования превосходит как весь геном, так и целевое секвенирование при обнаружении множественных смертельных типов рака на всех клинических стадиях и при определении ткани происхождения. Это также позволило нам выявить наиболее информативные области генома, на которые сейчас распространяется уточненный тест на метилирование, о котором сообщается в нашей статье”.

В сегодняшнем исследовании, посвященном Бесклеточной строению генома (CCGA), образцы крови от 6 689 участников с ранее не леченным раком (2482 пациента) и без рака (4207 пациентов) из Северной Америки были разделены на группы для обучения и проверки. Из них результаты для 4316 участников были доступны для анализа: 3052 в тренировочной группе (1531 с раком, 1521 без рака) и 1264 в проверочной группе (654 с раком и 610 без рака). Более 50 видов рака были включены.

Классификатор машинного обучения проанализировал образцы крови участников, чтобы выявить изменения метилирования и классифицировать образцы на рак или его отсутствие, а также идентифицировать ткань происхождения опухоли.

Исследователи обнаружили, что производительность классификатора была последовательной как в обучающей, так и в проверочной группе, с ложно-положительным показателем 0,7% в группе проверки.

Способность классификатора правильно определять, когда присутствовал рак (истинный положительный показатель), также была согласованной между двумя группами. При 12 типах рака, которые часто являются наиболее смертельными (анальный, мочевой пузырь, кишечник, пищевод, желудок, голова и шея, печень и желчный проток, рак легких, яичников и поджелудочной железы, лимфома и рак лейкоцитов, такие как множественная миелома), истинный положительный показатель составил 67,3% на клинических стадиях I, II и III. На эти 12 видов рака приходится около 63% случаев смерти каждый год в США и во всем мире, и в настоящее время нет способа исследования большинства из них до появления симптомов. Истинный положительный показатель составил 43,9% для всех типов рака в исследовании на трех клинических стадиях.

Обнаружение улучшается с каждой стадией рака. В 12 предварительно определенных раковых заболеваниях истинная положительная частота составила 39% на стадии I, 69% на стадии II, 83% на стадии III и 92% на стадии IV. Во всех более чем 50 типах рака соответствующие показатели составили 18%, 43%, 81% и 93% соответственно.

Тест также соответствовал группам обучения и проверки в его способности идентифицировать ткань, из которой возник рак, с точностью 93% в наборе проверки.

Доктор Сейден сказал: “Эти данные подтверждают способность этого теста на метилирование удовлетворить, как мы полагаем, фундаментальные требования для анализа крови с ранним обнаружением рака, который можно использовать для исследования на уровне населения: способность обнаруживать множественные смертельные случаи и типы рака с одним тестом, который имеет очень низкий уровень ложно-положительных результатов, и способностью определять, где в теле находится рак, с высокой точностью, чтобы помочь медицинским работникам направить следующие шаги для диагностики и лечения.

“Учитывая опасность рака в нашем обществе, важно, чтобы мы продолжали изучать возможность того, что этот тест может перехватывать раковые заболевания на более ранней стадии и, следовательно, потенциально снизить смертность от раковых заболеваний, для которых исследования либо недоступны, либо имеют плохую адаптацию. Насколько нам известно, это крупнейшее клиническое исследование геномики, проводимое среди участников с раком и без него, для разработки и проверки анализа крови на раннее выявление рака”.

Сильной стороной исследования CCGA является то, что в нем участвуют более 15 000 участников из 142 клиник Северной Америки, что обеспечивает возможность обобщения результатов для различных групп населения. Продолжающиеся исследования оценивают эффективность теста в еще более широких группах населения.

Главный редактор журнала Анналы онкологии профессор Фабрис Андре, директор по исследованиям Института Густава Русси, Вильжюиф, Франция, сказал: “Это знаковое исследование и первый шаг к разработке простых в использовании инструментов диагностики. Более раннее выявление 50% раковых заболеваний может ежегодно спасать миллионы жизней во всем мире и может значительно снизить заболеваемость, вызванную агрессивным лечением.

“Хотя цифры все еще невелики, эффективность этой новой технологии особенно интересна при раке поджелудочной железы, смертность от которого очень высока, потому что ее обычно диагностируют, когда она находится на поздней стадии”.