Northstar Response™ - Une nouvelle Technologie pour surveiller la Réponse au Traitement du Cancer

Un nouvel essai, Northstar Response, utilise le comptage de molécules pour quantifier précisément l'ADN tumoral circulant méthylé (ADNct) pour la surveillance de la réponse à la thérapie anticancéreuse naïve de tumeur. L'essai multiplex cible plus de 500 emplacements génomiques hyperméthylés dans le cancer, en utilisant des modèles de comptage quantitatif (QCT) pour compter les molécules méthylées à chaque emplacement. La validation analytique a montré une détection précise des changements absolus de 0,25 % dans la fraction tumorale (AUC > 0,94) et une grande précision dans 12 types de tissus tumoraux. L'essai est corrélé et jusqu'à deux fois plus précis que les méthodes de panel ciblées naïves de tumeur mesurant la fraction d'allèle variant (VAF), atteignant des coefficients de variation (CV) < 10 % dans des échantillons de fraction tumorale de 1 %. Une concordance élevée a été observée entre les résultats cliniques et les mesures de méthylation de Northstar Response. L'essai utilise une approche PCR multiplex basée sur l'amplicon avec des QCT et le séquençage de nouvelle génération (NGS) pour compter les molécules méthylées à plus de 500 emplacements génomiques hyperméthylés dans le tissu cancéreux. Les données du Cancer Genome Atlas (TCGA) ont été analysées pour identifier ces emplacements hyperméthylés. L'essai cible les îlots CpG, des régions d'ADN où un nucléotide cytosine est suivi d'un nucléotide guanine dans la séquence d'ADN, connus pour être hyperméthylés dans divers cancers. Les calculs théoriques du bruit de l'essai ont déterminé que l'échantillonnage d'au moins 1 000 molécules méthylées permettrait d'atteindre un CV de 3 %, permettant une détection précise des changements relatifs de 10 % dans la fraction tumorale. La conception de l'essai nécessite environ 500 locus pour atteindre ce CV. Les sites CpG ciblés sont hyperméthylés dans plusieurs types de cancer, et les mesures simulées ont montré une méthylation significativement accrue dans le cancer par rapport au tissu normal. Les emplacements génomiques couverts dans l'essai sont impliqués dans la biologie du cancer. L'essai cible les gènes ayant une activité de facteur de transcription de liaison à l'ADN et les gènes homéobox, qui sont impliqués dans les processus de développement et l'oncogénicité. Les locus sélectionnés sont enrichis en gènes impliqués dans le développement, la morphogenèse et la différenciation cellulaire. Les QCT sont utilisés pour calculer le nombre de molécules méthylées entrantes à chaque locus, en tenant compte du biais d'amplification. Chaque QCT contient un identifiant moléculaire intégré (EMI) avec onze nucléotides aléatoires, assurant l'unicité de chaque molécule QCT. Les lectures qui correspondent à chaque amplicon sont classées comme méthylées en fonction du nombre de CpG, et le nombre total de lectures méthylées est divisé par les lectures par molécule pour calculer le nombre de molécules d'échantillon méthylées à cet amplicon avant la PCR. La méthylation de fond non cancéreuse est prise en compte en soustrayant le nombre de molécules méthylées mesurées dans le buffy coat (fraction de globules blancs du sang) de celle mesurée dans l'ADNcf apparié sur une base par locus. Les locus de normalisation, ciblant les sites CpG fortement méthylés dans tous les tissus, sont utilisés pour estimer la quantité totale d'ADN entrant. Après avoir quantifié le nombre de molécules méthylées, normalisé à un apport de 1 000 équivalents de génome (GE) d'ADN et soustrait le signal de fond, les nombres de molécules normalisés sont additionnés à travers les locus pour calculer le score de méthylation tumorale. Des réplicats techniques d'échantillons artificiels, fabriqués à partir d'ADN tumoral cisaillé ajouté à de l'ADN de buffy coat cisaillé à diverses fractions tumorales, ont été testés. Le score de méthylation tumorale a augmenté linéairement avec la fraction tumorale artificielle, quantifiant avec précision l'ADN tumoral méthylé. Le CV du score de méthylation tumorale était < 20 % pour toutes les fractions tumorales artificielles. La capacité de l'essai à distinguer entre différentes fractions tumorales artificielles a été évaluée à l'aide de courbes caractéristiques de fonctionnement du récepteur (ROC). L'essai a appelé avec précision les changements dans le score de méthylation tumorale avec une sensibilité et une spécificité élevées. L'essai a pu distinguer s'il y avait une diminution à 0,5 % de la fraction tumorale ou aucun changement dans la fraction tumorale avec une précision approchant les 100 %. La précision de l'essai Northstar Response a été comparée aux approches de surveillance basées sur la VAF naïves de tumeur. Le CV du score de méthylation tumorale était inférieur au CV médian et au CV simulé de la VAF moyenne à tous les intervalles de fraction tumorale VAF testés. Northstar Response a atteint des CV deux fois plus bas que ceux mesurés en utilisant les VAF moyennes avec l'essai de panel ciblé naïf de tumeur. La performance de l'essai a été testée sur 54 tumeurs solides provenant de 12 tissus différents. Les scores de méthylation tumorale à 1 % et 2 % de fraction tumorale ont été calculés pour chaque tumeur. L'essai a appelé avec précision les augmentations relatives de 1 à 2 % de fraction tumorale artificielle chez les patients individuels. Des échantillons de patients atteints de cancer prélevés avant et après le traitement ont été testés. Les scores de méthylation tumorale ont montré une forte concordance avec les résultats cliniques. Les sept patients ont eu une diminution initiale du score de méthylation tumorale après le début du traitement. Les changements dans les scores de méthylation tumorale ont reflété la dynamique du traitement du cancer.