سرطان عمدتاً ناشی از تجمع تغییرات ژنتیکی است که ممکن است در رده زایشی وجود داشته باشد یا به صورت سوماتیک در طول چرخه زندگی یک سلول ایجاد شود. اثرات این تغییرات در انکوژن‌ها، ژن‌های سرکوب‌کننده تومور یا ژن‌های ترمیم‌کننده DNA، به سلول‌ها اجازه می‌دهد تا از رشد و مکانیسم‌های کنترل تنظیمی فرار کنند که منجر به ایجاد تومور می‌شود.
در چند سال گذشته، بسیاری از مطالعات مبتنی بر فناوری های NGS برای ارائه یک توصیف مولکولی جامع سرطان، شناسایی تغییرات ژنتیکی جدید که به پیشرفت سرطان و متاستاز کمک می‌کنند، و برای مطالعه پیچیدگی، ناهمگنی و تکامل تومور انجام شده است. این تلاش ها دستاوردهای قابل توجهی برای سرطان سینه، سرطان تخمدان، سرطان، ملانوم، لوسمی حاد میلوئیدی (AML)، سرطان کولورکتال، سرطان ریه، سرطان کبد ، سرطان کلیه، سر و گردن به همراه داشته است.
در زیر به بررسی استفاده از تومور مارکر ها و فناوریNGS در تشخیص سرطان می پردازیم.
توسعه فناوری های NGS که از سال 2006 به صورت تجاری در دسترس قرار گرفته است، تأثیرات عمیقی در پیشرفت پزشکی ژنومی داشته است زیرا مقیاس و هزینه انجام آزمایشات ژنتیکی را در آزمایشگاه های تشخیص بالینی به طور اساسی تغییر داده است.
در سال های اخیر NGS همراه با ابزارهای قدرتمند بیوانفورماتیکی انقلابی در تحقیقات، تشخیص و درمان سرطان ایجاد کرد که منجر به کشف بیو مارکرهای بسیار ارزشمندی گردید که توانایی پیش بینی و پیش آگهی در سرطان را دارند.
رویکردهای NGS متفاوت است و مربوط به تجزیه و تحلیل DNA و RNA تومور می باشد. رویکرد های فناوری NGS به شرح زیر است:
- توالی‌یابی کل ژنوم(WGS): کل ژنوم (شامل DNA کروموزومی اعم از اگزون، اینترون و DNA میتوکندریایی)
یک نمونه را تعیین توالی می کند. مهمترین نقطه قوت این روش توانایی آن در تشخیص اختلالات کل ژنوم، شامل جایگزینی نوکلئوتیدی، حذف، اضافه، مضاعف شدگی، تغییر در تعداد تکرارهای یک ژن یا اگزون، واژگونی جابجایی قطعات کروموزومی با مقادیر کمتری از DNA و در زمانی کوتاه تر در مقایسه با روش معمولی تعیین توالی است. - توالی یابی اگزوم(WES): روشی است که در آن فقط بر روی مناطق کدکننده پروتئین (کلیه اگزونهای ژنوم در ژنوم متمرکز است و به ژن‌ها اجازه می‌دهد تا به طور کامل توالی‌یابی شوند. WESدر فرآیند تشخیصی بسیار ارزشمند است، زیرا اگرچه مناطق کد کننده تنها 2.5٪ از کل ژنوم را در بر می گیرد، اما تخمین زده می شود که 85٪ از انواع جهش هایی که باعث یک بیماری ژنتیکی می شوند در اینجا رخ می دهند.
با استفاده از NGS انواع انحرافات ژنومی با دقت و حساسیت بالا می توانند به طور همزمان غربال شوند، مانند انواع موتاسیون های نقطه ای، درج ها و حذف های کوچک و بزرگ، تغییرات تعداد کپی (CNVs) و تغییرات ساختاری.
علاوه بر این، با فناوری NGS، امکان بررسی تغییرات اپی ژنتیکی، مانند متیلاسیون پروموتر، microRNA ها، و بیان سایر RNA های کوچک وجود دارد
از جمله مزایای NGSدر مقایسه با روش های قبلی تعیین توالی ژنوم می توان به موارد زیر اشاره کرد : - یک روش با توان عملیاتی بالا (میلیاردها قطعه DNA را با دقت بالا در یک آزمایش واحد) است، زیرا امکان توالی یابی موازی گسترده شامل توالی یابی همزمان چندین ناحیه ژنومی هدفمند در چندین نمونه را به منظور شناسایی جهش های همزمان در همان اجرا فراهم می کند.
- کاهش زمان آنالیز است که منجر به کاهش زمان گزارش بالینی می شود.
- تجزیه و تحلیل درNGS، برخلاف روش‌های توالی‌یابی سنتی، نیازمند ورودی بسیار کم DNA/RNA است.
استفاده از فناوری های NGSدر تحقیقات سرطان، کشف جهش های سوماتیک (یکی از دلایل اصلی شکل گیری و پیشرفت سرطان) و جهش های ژرم لاین (رده زایشی) در بیماری های مندلی را تسریع کرده است. با این حال، اطلاعات محدودی در مورد جهش‌های سوماتیک در مناطق غیر کدکننده وجود دارد، لازم به ذکر است NGS تشخیص تغییرات حیاتی ژن سرطانی در نمونه‌های تومور جامد، تشخیص و پیش آگهی بیمار را بهتر مشخص می‌کند و نشان می‌دهد که چه درمان‌های هدفمندی باید برای بهبود مراقبت از بیماران سرطانی منتخب در سناریوی پزشکی شخصی انجام شود.
روش‌های WGS می‌توانند این جهش‌های ناشناخته و همچنین جهش‌های کدگذاری و تغییرات تعداد کپی سوماتیک را شناسایی کنند و به ما کمک می کنند تا کل چشم انداز ژنوم‌های سرطان را بهتر درک کنیم و عملکرد این مناطق ژنومی ناشناخته را روشن کنیم.
همچنین طبق بررسی های صورت گرفته، پیشرفت‌های تکنولوژیکی اخیر برای شناسایی جهش‌های NGS در انکولوژی بالینی برای پیشبرد درمان شخصی سازی شده (Personalized medicine) سرطان به کار گرفته شده است. به عنوان مثال، شناسایی جهش های سرطانی جدید و نادر، شناسایی حاملین جهش سرطان خانوادگی، تشخیص جهش در سندرم های سرطانی ارثی بر اساس توالی یابی DNA .
طبق مطالعات صورت گرفته مشخص شد که استفاده از NGS نسبت به استفاده تومور مارکر از ارزش تشخیصی بالاتری برخوردار است.
میزان تومور مارکر ها گاها در بیماری های التهابی و برخی سرطان ها افزایش می یابد و نیز گاهی در برخی سرطان ها سطح تومور مارکرها افزایش نمی یابد. بنابراین جهت تایید تشخیص صورت گرفته با تومور مارکر ها باید از روش های تکمیلی چون بیوپسی، سی تی اسکن، سونوگرافی و MRI استفاده شود.
لازم به ذکر است که تومور مارکرها دارای حساسیت و اختصاصیت بالایی جهت نظارت در پاسخ به درمان و بررسی میزان روند تهاجمی بودن بیماری است.