Vad händer just nu inom NGS för cancerdiagnostik och precisionsmedicin?

Med NGS-teknik kan man gå både på bredden och på djupet. Med bredd analyserar man väldigt många gener, och med djup väljer man ett antal gener och går på djupet med dem. I tumörsammanhang finns ett värde i att kunna gå djupt, medan man i hereditära sammanhang vill gå brett.

− Men än så länge är bredd på bekostnad av djup, och djup på bekostnad av bredd, säger Fredrik Enlund.

Var står vi idag och vilka utmaningar finns?

Teknikutvecklingen ledde till att man kring 2016 kunde börja sekvensera storskaligt. Idag finns kraftfull teknik som klarar stora volymer, och läkemedelsindustrin utvecklar preparat för målstyrda behandlingar. Men med NGS-analyser följer också ett antal utmaningar i sjukvården.

− Laboratoriet måste hela tiden säkerställa kvalitet och kostnadseffektivitet, och våga värdera sina beslut, framför allt när man flyttar fram till förstalinjebehandling – kan vi göra analysen i tid? Det ställer stora krav på NGS, och vi får aldrig släppa dessa tre parametrar – tids- och kostnadseffektiva NGS-analyser med hög kvalitet.

Utmaning 1 – mängd och kvalitet på material

En stor utmaning för laboratorierna är den begränsade mängden och kvaliteten när det gäller material/vävnad, samt fragmenteringen. Formaldehyd är inte bra för DNA, poängterar Fredrik Enlund. Men tekniken är stadigt på väg ikapp, i samarbete med patologer.

Utmaning 2 – tumörheterogenitet

Tumörheterogenitet, både intrapatient och intratumor, är en stor utmaning för behandlande läkare. Den korrelerar till hur det går för patienten, med sämre prognos för större heterogenitet i primärtumören, vilket visar på vikten av att ha rätt material vid NGS-analyser. Delvis kan det finnas en lösning i cirkulerande fritt DNA. Med serumdiagnostik kan man då analysera cirkulerande tumör-DNA som flyter ut i serum, för att hitta tumörspecifika förändringar.

− Jag var tveksam till detta när det kom för 4-5 år sedan, men jag hade som tur var fel. Detta är enormt intressant för oss nu, säger Fredrik Enlund.

Utmaning 3 – olika typer av fynd

Vad är ett patogent fynd och vad är ett bifynd, och inte heller sjukdomsalstrande? Fredrik Enlund ger några exempel.

− När vi använder NGS på exempelvis BRCA-mutationer hittar vi i vissa fall nya varianter, och då har vi problem med att säga om det är patogent eller inte. För att få hjälp finns programstöd som vägleder oss med data, och spårar till olika kategorier inför behandlingsbeslut.

− En annan problematik är att vi sporadiskt hittar förändringar som är hereditära, det vill säga sekundärfynd som egentligen påverkar en hel familj, vilket måste hanteras.

Utmaning 4 – genetiskt instabila tumörer

Det finns en enorm spännvidd inom en tumörtyp, vilket är en utmaning för oss, menar Fredrik Enlund. Man kan försöka analysera detta med biomarkören TMB – tumor mutation burden, vilket kräver enormt mycket sekvensering och bra algoritmer.

− På sikt ser vi att NGS kommer att ta över en del av dagens tekniker, för bland annat mutationsdetektion, rekombinationer och kopietalsanalyser.

Han avslutar med tipsa om www.mycancergenome.org där han menar att det finns mycket praktiskt användbar information.

Johan Hartman lyfter studier med lovande resultat

Nästa föreläsare är Johan Hartman, docent, Institutionen för onkologi-patologi, Karolinska Institutet. Han tar upp ett antal studier han anser vara viktiga i sammanhanget. Först en studie i Nature Medicine: MSK-IMPACT, som är den första behandlingsgrundande prospektiva multigen-sekvenseringsstudien.

− Studien inkluderade 10 000 patienter, och för 37 procent av patienterna kunde man hitta minst en behandlingsbar DNA-förändring, men bara 11 procent kunde inkluderas i genomikbaserade kliniska behandlingsstudier. En anledning kan vara att flertalet patienter hade långt fortskriden cancer.

En annan studie är ProfiLER (ASCO, opublicerad) – med knappt 3 000 patienter, där 51 procent hade behandlingsbara mutationer och 37 procent fick terapi baserad på genprofil, och man kunde se signifikant förbättrad överlevnad. Ytterligare en intressant studie är Moscato 01 (Cancer Discovery, 2017) – där man kunde se förlängd progressionsfri överlevnad för en tredjedel av dem som ingick i den genomdrivna studiearmen.

Trend att bortse från histologi

Johan Hartman noterar en trend att göra genomikbaserad behandling utan att bry sig så mycket om histologi.

− Lite tvärt emot vad vi som patologer har lärt oss. Vi kommer dock alltid att ha viktig information i histologin, men det är intressant att se att även genomiken spelar en väldigt stor roll.

Vidare tar han upp en studie i Jama Oncology 2018 – en retrospektiv genomgång av alla avancerade metastatiska cancrar i USA. Man ville undersöka hur stor del av patienterna som förväntades ha nytta av en genomikstyrd onkologisk behandling, och såg att andelen hade ökat. Ett svenskt exempel på storskalig molekylär studie är Scan B, initierad av Åke Borg. Den baseras dock på geneexpressionsdata och har ännu inte gått in i en behandlingsgrundande fas. Ett annat exempel är ClinSeq Bröst, Stockholm (Scientific reports 2016).

− Vi har sett att man skulle kunna ersätta samtliga biomarkörer i bröstcancer med en kombination av RNA- och DNA-sekvensering, med minst lika bra resultat som immunhistokemi.

Efterlyser fler prospektiva studier

Johan Hartman menar att det behövs fler prospektiva studier på vad som händer när man behandlar patienter baserade på genomik, men ser att det är ganska komplicerat eftersom det ofta handlar om avancerade patienter. Framåt ser han cancersekvensering som en självklar del av arbetet, men att den inte kommer utgöra allt. Utvecklingen av digitalpatologi och AI kommer att ge helt nya diagnostikverktyg. Det kan innebära att viss sekvenseringsteknik inte kommer att behövas, med det kan ta 10 eller 20 år.

Henrik Fagman – om vägen framåt med Genomic Medicine Sweden

Dagens sista föreläsare är Henrik Fagman, specialistläkare och universitetslektor i patologi, Sahlgrenska Universitetssjukhuset och Sahlgrenska Akademin. Han resonerar kring olika synsätt och presenterar nuläge och vision för det nationella samarbetsprojektet Genomic Medicine Sweden – GMS.

− Molekylära analyser inom patologi har länge betraktats som antingen diagnostiska, behandlingsprediktiva eller prognostiska, men nu börjar gränserna bli mer diffusa. Det skapar delvis nya förutsättningar för hur vi tänker kring dem. Framför allt behövs en integrerad, sammanhållen bedömning och svarsrapportering.

Han poängterar att molekylära fynd måste värderas i ljuset av en diagnos, och diagnosen värderas i ljuset av molekylära fynd för att få maximalt utbyte.

Olika positioner för vägen framåt

När det gäller synen på hur många gener som behöver undersökas i kliniskt arbete kan man inta olika positioner. Om man bara inriktar sig på de gener som ger indikation för godkända, målriktade läkemedel är antalet ganska begränsat, och då räcker en mindre panel, säger Henrik Fagman.

− Ett annat synsätt är att sekvensering med ett större geninnehåll ger förutsättningar för att inkludera patienter i kontrollerade studier av nya behandlingar. Man kan också få information om nya mått på en tumörs egenskaper, exempelvis mikrosatellitinstabilitet, mutationssignaturer och den totala mutationsbördan. Detta verkar kunna få stor betydelse för bättre prediktion av respons på checkpointhämmare.

I bakgrunden finns givetvis även ekonomiska aspekter, där ekvationen är svår och kräver ett mycket strukturerat förhållningssätt.

Genomic Medicine Sweden som övergripande paraply

I kliniken arbetar man rutinmässigt sedan flera år med första generationens mindre, riktade genpaneler. Man strävar nu efter att med olika lösningar undersöka alla behandlingsmål för alla cancertyper, mäta mutationsbörda, mikrosatellitinstabilitet, mutationssignaturer och mer därtill. Då kan man börja tala om en andra generations genpaneler, med 100-800 gener. Om hörnet väntar tredje generationens mer globala sekvensering, som exomsekvensering och generisk RNA-sekvensering för kliniskt rutinbruk

− Allt detta innebär en stor ansträngning för enskilda laboratorer, inte minst bioinformatiskt. Detta adresserar vi nu genom GMS, som är ett övergripande paraply för strukturerad vidareutveckling av genetiska analyser i Sverige, med etablering av regionala noder främst på universitetsorterna, säger Henrik Fagman.

Vad vill Genomic Medicine Sweden uppnå?

GMS roll är att etablera en gemensam och långsiktigt hållbar nationell NGS-infrastruktur, för att kunna tillämpa precisionsmedicin inom sjukvården och bidra till konkurrenskraftig forskning. En bärande princip inom GMS är att patienter över hela landet skall erbjudas samma goda förutsättningar för genetisk karakterisering av såväl solida tumörer som andra sjukdomstillstånd.

− Inom GMS betraktar vi andra generationens större NGS-paneler som ett viktigt delmål för att etablera en nationell struktur, med siktet inställt på nästa generation. Där förväntar vi att uppnå en allt högre kostnadseffektivitet och att slippa kompromissa med djup och bredd.

GMS är ett långsiktigt projekt för storskalig sekvensering, med initialt fokus på cancer och rare diseases, men även mikrobiologi och farmagenomik, där de regionala noderna utgör gränssnittet mot sjukvård och akademi.

Henrik Fagman poängterar att klinikers och forskares deltagande är helt centralt.

− Detta är ingen isolerad laboratorieaktivitet utan måste utgå från de kliniska och forskningsmässiga behov som finns. Att kliniker och forskare definierar mål, behov och system för studieinklusion är en förutsättning för att uppnå nytta inom sjukvården. För forskarsamhället skall GMS vara en resurs för att generera data till forskningsstudier samt för att omsätta resultat av forskning till klinik.

Var står Genomic Medicine Sweden år 2018?

För närvarande befinner sig GMS i en förstudiefas med övergång i en pilotfas. Fokus har legat på att inventera medicinska behov och definiera innehållet i en nationell bred NGS-panel som täcker alla gener och förändringar som är etablerade behandlingsmål eller utgör grund för studieinklusion.

Henrik Fagman beskriver att en kohort av nationella kontrollprover har framställts och nu används i valideringsarbete vid de olika noderna, och arbete pågår med att testa och jämföra olika tekniska lösningar samt att etablera en nationell struktur för bioinformatik. Snart följer en utvidgad validering och därefter en stegvis implementering av en GMS-lösning för bred genetisk karakterisering av solida tumörer i Sverige.