גנומיקה מול פתולוגיה באבחון סרטן השד - Genomic profiling versus pathology in breast cancer diagnosis

מתוך ויקירפואה
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
גנומיקה מול פתולוגיה באבחון סרטן השד
Genomic profiling versus pathology in breast cancer diagnosis
120 פיקסלים
יוצר הערך ד"ר אליהו גולומב ופרופ' יצחק חביב
 

לערכים נוספים הקשורים לנושא זה, ראו את דף הפירושיםסרטן השד

התא הסרטני מתאפיין בחוסר יציבות גנומית, הגורמת ליצירת שינויים ב-DNA שלו. שינויים אלו מקנים לתא תכונות סרטניות. טכנולוגיות ריצוף ה-DNA והמיחשוב מאפשרות איבחון מדויק של שינויים ב-DNA בכל גידול סרטני - דבר המאפשר טיפול יעיל שמותאם אישית לכל חולה. לפיכך, החלטות על טיפול בסרטן מתבססות יותר ויותר על רצפי חומצות הגרעין ברקמה הסרטנית, ולא רק על המראה המיקרוסקופי של הרקמה המאובחן על ידי הפתולוג. עם זאת, רק לחלק קטן מהמידע המתקבל מרצפי ה-DNA יש רלוונטיות קלינית. לטכנולוגיות הגנומיות חסרונות מובנים הנובעים מריצוף סוגי תאים שונים הקיימים בגידול. על מנת להשיג את הניטור היעיל ביותר לטיפול בחולה, יש לשלב בין המידע הגנומי לפתולוגיה המסורתית. שילוב בין אבחנה פתולוגית קפדנית וטכנולוגיות גנומיות הוא הכרחי כדי לאבחן את הגידול ולטפל בחולה בצורה המיטבית, ועל כן נדרשת שפה משותפת יעילה בין פתולוגים ואנשי גנומיקה. תנאי הכרחי ליצירת שפה משותפת הוא הטמעת ידע גנומי מעמיק בקרב פתולוגים.

ריצוף הגנום האנושי וההתפתחויות הטכנולוגיות שבאו בעקבותיו העמיקו את הידע על התפתחות התהליך הסרטני, שינו את אופן פיתוח התרופות כנגד מחלת הסרטן, העשירו את ארסנל התרופות לחולי הסרטן ושיפרו את היכולת להתאים את התרופות לחולים. בעקבות התפתחויות אלו, ההחלטות הטיפוליות הפכו מורכבות יותר ואמצעי קבלת ההחלטות, המשמשים את הרופאים המטפלים, דורשים ידע נרחב בתחומים רבים ושונים. לפיכך, על מנת לקבל את ההחלטות הנכונות לגבי אופן הטיפול, יש צורך בהתייעצות עם צוות רב-תחומי. עם זאת, הנתון שלא השתנה מתייחס לכך שכל ההחלטות על אופן הטיפול, מתקבלות על סמך המידע שמופק מהרקמה הסרטנית עצמה, כפי שהיא מאובחנת על ידי הפתולוג.

תוכן עניינים

הסרטן בעיני המתבונן

המומחים השונים: הביולוג, הפתולוג, המומחה מתחום הגנומיקה והמדענים השוקדים על פיתוח תרופות רואים את הסרטן בצורה שונה. על מנת לטפל בחולה בצורה הטובה ביותר, נדרש שילוב בין המומחים מהתחומים השונים.

בעיני הביולוג, תא סרטני הוא תא מתאי הגוף שה-DNA, שלו שונה מתאי הגוף האחרים, במספר רב של אתרים קריטיים, המשפיעים על התפקוד התאי כפי שהוא מוכתב על ידי רצף ה-DNA. על פי עקרון התער של אוקאם (Ocam's Razor) לפיו אם קיימים הסברים שונים לאותה תופעה, למשל תופעות טבע, אזי יש לבחור בהסבר שנשען על מינימום הנחות לא מוכחות. חוסר יציבות גנומית - כלומר המנגנון שגרם להצטברות השינויים הגנטיים, הוא מאפיין מוקדם בתהליך היווצרות התא הסרטני, והוא הגורם לשונות רבה בין תאי הסרטן לבין עצמם. כתוצאה מהשונות הנרכשת על ידי תאי הסרטן, התא הסרטני רוכש תכונות המבדילות אותו מתאים תקינים[1], לרבות האפשרות להתרבות ללא בקרה וללא תגובה לגירויים מדכאי צמיחה ואיבוד מנגנוני "התאבדות התא" (Apoptosis).

על מנת להתקיים ולהתרבות בתנאים אלו, התא הסרטני צריך לייצר לעצמו אספקת דם עשירה (Angiogenesis), לפתח מסלולים מטבוליים ייחודיים ולחמוק ממערכת החיסון. תכונות נוספות טרם הובילו לפיתוח תרופתי, אבל הן מהוות את המאפיינים העיקריים של הסרטן, כגון היכולת להרוס את הרקמה סביב התא, לחדור לתוכה ולהתיישב באתרים מרוחקים. במרבית המקרים, מידע זה על האטיולוגיה של הסרטן, אינו תורם ישירות לטיפול. גם מידע על חסר בחלבונים כגון p53 או RAS, אינו מוביל ישירות לבחירת תרופה ספציפית[2]. בכל זאת, תכונות אלו של התא הסרטני הן הבסיס העיקרי לטיפול נגד סרטן.

בעיני הפתולוג, התא הסרטני מזוהה על פי מראהו בחתכי רקמה דקים, שעוביים מיקרונים בודדים, כשהם צבועים בצביעות שונות. במרבית המקרים יוכל הפתולוג לזהות על פי צביעות אלו, את סוג התא שעבר התמרה סרטנית ואת סוג הגידול הסרטני שהתרחש בו. השונות הרבה במראה התאים הסרטניים ובגרעיניהם, צביעת היתר של גרעיני התאים, איבוד תכונות המבנה והכיווניות שמאפיינות את התא המקורי ובראש כל אלו - כמות התאים בחלוקה פעילה (Mitosis) ובמחזור תא פעיל (מחוץ ל-G0) הן התכונות הראשונות הבולטות הנראות על ידי הפתולוג. מראה התאים מאפשר בדרך כלל לפתולוג לא רק לזהות את סוג הסרטן והרקמה, אלא גם לקבוע בדיוק יחסי את חומרת הגידול (אם כי יש מקרים בהם הגידולים נראים "רע" אולם בפועל, מבחינה קלינית אין זה כך, ולהיפך), את מידת ההטרוגניות (Heterogeneity) של התאים, מידת הצמיחה והנטייה שלו לחודרנות.

פרמטרים אלו ניתנים לבדיקה על ידי בדיקה פשוטה יחסית בעלות מינימלית. על פי תוצאות הבדיקה תקבע הדרגה (Grade) הפתולוגית. בעידן הפרה גנומי מידע זה הוא בגדר אבחנה המסייעת בהערכת הפרוגנוזה וקביעת הטיפול. הניסיון הרב שנצבר בתחום הפתולוגיה (כ-50 שנה) מסייע לפתולוג לאבחן את המידע הקליני הרלוונטי מהרקמה, לתמצת אותו ולהעבירו לרופא המטפל.

בעיני מומחי הגנומיקה, התהליך הסרטני הוא תהליך מורכב של שינויים נרכשים ב-DNA של התא[3],[4]. חלק מהשינויים הכרחיים להקניית התכונות הסרטניות [מכונים ה"נהגים" (Drivers)] ואילו שינויים רבים אחרים מתרחשים בתא הסרטני ללא תרומה משמעותית מיידית להתפתחות התהליך הסרטני (Passenger Alterations). התהליכים העיקריים המאפשרים צבירת שינויים בתא ומקנים לו תכונות סרטניות כוללים אי יציבות גנומית והפרעות בתיקון ה-DNA ובהגנה על שכפולו.

מבחינים בשני סוגים של שינויים בפעילות גנים שתורמים להתפתחות הסרטן:

  1. שינויים מפעילים - גנים שהשינויים בהם גורמים להגברת פעילותם ובכך מפעילים את היווצרות הסרטן והתקדמותו מכונים אונקוגנים (Oncogene)
  2. שינויים מדכאי פעילות - גנים שהשינויים בהם גורמים להפחתת פעילותם, ובדרך זו מפעילים את היווצרות הסרטן והתקדמותו, נקראים גנים מדכאי סרטן (Tumor Suppressor Genes).

טכנולוגיות הגנומיקה מאפשרות היום מיפוי של השינויים המולקולריים בכל רקמה סרטנית - בזכות ריצוף מהיר של ביליוני בסיסי DNA ואנליזה ממוחשבת יעילה של המידע המתקבל. מיפוי זה מאפשר לזהות באופן מסויים את האונקוגנים והגנים מעכבי הסרטן הפועלים ספציפית בכל סוג של סרטן. למרות זאת, התועלת הרפואית שניתן להפיק מכך מוגבלת מאוד. סוגי המידע הגנומי כוללים שינויים של מספר עותקים, רצף בסיסי, טרנסלוקציה (Translocation), ביטוי, אפיגנטיקה (Epigenetics), פעילות קינאזות (kinase), ‏Ubiquitin ועוד. מכאן עולה השאלה מהי דרגת הקדימות שיש לכל אחד מן השינויים הרבים, ובמיוחד כאשר כמות הרקמה הסרטנית מוגבלת. לדוגמה: גם כאשר מתקבל מידע על כל אתרי היעד הידועים, האקסום (Exome) או הגנום של גידול סרטני בעומק אופטימלי, עדיין קשה לקבוע את הדרגה של הגידול, ללא מידע על ביטוי הגנים או רמת ה-RNA.

בעיני מפתחי התרופות, השינויים הגנומיים המתרחשים בכל מחלות הסרטן והאפשרות לזהות אונקוגנים (בכלים של מדע הגנומיקה) מהווים כר נרחב לפיתוח תרופות שתוכלנה להשתיק אונקוגנים ספציפיים לסרטן, או לעכב מסלולים מטבוליים ספציפיים לסרטן. תרופות אלו יכולות לפעול רק ברקמות סרטניות המכילות את אונקוגן המטרה של התרופות, והן אינן מכילות אונקוגנים המפעילים מסלולים עוקפים שיבטלו את פעילות התרופה. פיתוח התרופות נמצא בעיצומו ואנו מקווים שיעילותן תהיה גבוהה, ותופעות הלוואי הכרוכות בשימוש בהן תהיינה מעטות.

הדוגמה הראשונה, הדרמטית והבולטת לתרופה כזו היא ה-Herceptin ‏(Trastuzumab). תרופה זו היא למעשה נוגדן הפועל כנגד הקולטן HER2/neu. היא יעילה רק באותם מקרי סרטן שד וקיבה בהם יש עודף של חלבון המטרה, דהיינו הנוגדן. במקרים אחרים אין לה ערך והיא אף עלולה להזיק.

גנומיקה מול פתולוגיה

תרופות ממוקדות מטרה הופכות את הכלים המורפולוגיים בהם משתמש הפתולוג לצורך החלטה על הטיפול, לבלתי מספיקים ובכך האבחנה הניתנת על ידו, הנסמכת רק על מאפיינים מיקרוסקופיים של הגידול, אינה שלמה. הרופא המטפל שרואה במחלת הסרטן אינטגרציה של כל הנתונים המורפולוגיים, הביולוגיים והגנומיים של הרקמה הסרטנית, בשילוב מצבו הכללי של החולה, מצב רוחו וכאביו, אינו יכול להסתמך על האבחנה הפתולוגית לבחירת התרופה. ככל שמגוון התרופות רחב וספציפי יותר, האונקולוג נזקק לעוד ועוד מידע גנומי על כל סוג של סרטן.

המחשבה שהגנומיקה יכולה למלא את תפקיד הפתולוגיה, טומנת בחובה תקווה להצלחה מוחלטת של הטיפולים החדשניים בסרטן. אולם, מדובר בתקווה שאינה מציאותית: אף תרופה מהתרופות הספציפיות אינה יעילה עדיין כתרופה עצמאית, וגם היעילות שבהן מהוות תוספות מוצלחות לטיפול הכימותרפי הסטנדרטי, המוכתב על ידי אבחנות פתולוגיות. על מנת לבדוק אם הגנומיקה היא תחליף לפתולוגיה המסורתית או שהיא בגדר תוספת יקרת ערך בלבד, יש להשוות את המידע המגיע מבדיקה פתולוגית ומאנליזה גנומית, ולבחון את היתרונות והחסרונות של כל גישה.

הבדיקה הפתולוגית נעשית על ידי פתולוג מומחה, הרואה את תאי הסרטן, מעריך את השונות ביניהם, ורואה כיצד היא מתבטאת בכל תא ותא, בכל איזור של הגידול הסרטני. הפתולוג בוחן את הצורה המורפולוגית של יחסי הגומלין בין הגידול הסרטני והרקמה סביבו. עם זאת, הבדיקה הפתולוגית נותנת מידע מוגבל מאד: סוג הסרטן לפי מראה התאים, דרגתו, מידת החדירות שלו ומידת התפשטותו. בבדיקת הפתולוג, חסר מידע מולקולרי רב לגבי המולקולות הפעילות בכל גידול וגידול, ורק בחלק מהמקרים ניתן לבדוק בבדיקה פתולוגית אם הרקמה מכילה חלבון יעד לתרופה מסוימת, כשבכל בדיקה נבדק חלבון מסוים אחד בלבד (כדוגמת בדיקה לקולטני אסטרוגן ולקולטן HER2/neu בסרטן השד). במילים אחרות: הבדיקה נותנת מידע מוגבל, שלרובן הגדול, רלוונטיות קלינית בלבד.

הבדיקה הגנומית נעשית על ידי הפקת DNA (וכן RNA וחלבונים) מתוך גוש של רקמה סרטנית ואין בה אבחנה בין תאים בודדים. הגוש שממנו מופק חומר לבדיקה הגנומית כולל תערובת של תאי סרטן שהשונות ביניהם רבה, רקמת תמך של הגידול הסרטני שכוללת רקמת חיבור, כלי דם ותאי דלקת שאינם סרטניים. בכך, לניתוח הגנומי חולשה עקרונית בהשוואה לניתוח הפתולוגי, המתבטא באובדן המידע המרחבי לגבי תא המקור של כל ממצא גנומי, הואיל והדוגמה מופקת בערבוביה[5],[6].

הגורם העיקרי הקובע את התוצאה של האנליזה הגנומית, יותר מכל גורם אחר, הוא הבחירה של תאי הסרטן שמהם יופק ה-DNA לצורך האנליזה. זאת לנוכח השונות הרבה בתוך כל גידול, ושיעור התאים שאינם תאי סרטן באזור הנבחר. לדוגמה: אם נמצא שכ-10% מהתאים בדגימה מסוימת מכילים אונקוגן מסוים, או אם רק 10% מתאי האיזור שנבחר הם תאים סרטניים, או ש-10% בלבד מכלל תאי הסרטן מכילים את האונקוגן והשאר אינם מכילים אותו, למידע מסוג זה ערך רב.

אחת הסיבות להיעדר יישום קליני למידע גנומי רב המתקבל כיום, היא שאין מידע גנומי ברמת הסטנדרטים הנדרשים ברפואה LDTs ‏ (Validated Laboratory Developed Tests) או FDA approved Tests.

ניתוח תוצאות גנומיות כשלעצמו אינו עובר אקרדיטציה (Accreditation), ולגורם זה כשלעצמו השפעה משמעותית על ההדירות (Precision - הדירות מבטאת את הקרבה בין שתי תוצאות חוזרות או יותר) של תוצאות האנליזה הגנומית. אין עדיין סטנדרטים לגבי עומק הקריאה הנחוץ ולגבי האחוז המשמעותי של תאים נושאי מוטציה (כדוגמת 5% מקולטני אסטרוגן בצביעה של סרטן שד).

סוגיות נוספות העולות בהקשר זה הן: כיצד מזהים זיהום מדוגמה שונה, זיהום מהפורמלין והשפעה בלתי ידועה של וריאנטים (VOUS, Variants Of Unknown Significance). כדי לענות על כל השאלות הללו יש צורך ביצירת הנחיות מוגדרות על בסיס מדידה. בנוסף, עדיין נשארות שאלות פתוחות: מתי מידע מולקולרי משנה סיכון, אבחנה, פרוגנוזה או טיפול? הבדיקה הגנומית מפיקה מידע מולקולרי רב, כמעט אינסופי, על אוכלוסיית התאים ברקמה הנבדקת. תוצאת הבדיקה אינה משייכת את המידע לתא המקור. כמו כן המידע המתקבל רב מאוד ורק לחלק קטן ממנו רלוונטיות קלינית.

תפקיד הפתולוגיה בטיפול בסרטן השד, הוא הערכת חומרת המקרה, כאמצעי לניטור הטיפול היעיל ביותר בחולה ובחירתו. סרטן השד הוא אוסף של מחלות שניתנות להבדלה בעיקר על ידי ביטוי של מספר סמנים מבחינים. בחלוקה המולקולרית, סרטן השד היא מחלה המתאפיינת בשונות רבה, ולכן אין כמעט מקרים זהים זה לזה. עם זאת סמנים מסוימים, כגון הקולטן לאסטרוגן והקולטן HER2/neu הכרחיים לקבלת החלטה טיפולית. נוכחותם של סמנים חלבוניים מהווה בסיס לקביעת סוג הטיפול שניתן לחולה - אם באמצעות Tamoxifen‏ ודומיו לקולטני אסטרוגן או ב-Herceptin לקולטני HER2/neu.

ניתוח גנומי של ביטוי גנים ברקמה החולה, מגלה שני צירים מבחינים: האחד מעריך את חומרת המקרה, והשני מחלק את מקרי הסרטן לעשר קבוצות שונות[7]. קיימת מחלוקת האם ניתן להגיע לממצאים דומים גם בניתוח פתולוגי מסורתי, או שהמידע הגנומי באמת משקף מידע חדש. הניתוח המולקולרי מקל על החדירות, הסטנדרטיזציה (Standardization) והרגולציה (Regulation) של האבחנה הפתולוגית.

האופי הייחודי של כל גנום סרטני בכל חולה, מצריך מספרים עצומים של דגימות על מנת ששתי דוגמאות בעלות רקע גנומי זהה תוכרנה כדומות. הצמדה של מספר דוגמאות דומות נחוץ לצורך רכישת מידע אמפירי שכולל היסטוריה רפואית ותגובה לתרופות. רק כך יכול להתקבל מידע מוכח בסטנדרטים מדעיים מקובלים (Evidence Based). ריבוי התוצאות המתקבלות מכל פעולה של ניתוח גנומי מציבות אתגר קשה של הצמדת הממצא הגנומי לאופי הקליני של המחלה והחולה[8]. אתגר זה קשה גם ברמה העקרונית-תאורטית, בעטיה של בעיית המדידה רבת המשתנים: מספר המשתנים הרב המתקבל בבדיקה הגנומית מחליש את הסיכוי שממצאים משמעותיים יוכחו סטטיסטית בטווח הזמן הנראה לעין. לנוכח הייחודיות של כל סרטן וסוגיו השונים, יש למצוא את הדרך לשיתוף מידע מבלי לפגוע בפרטיות החולה.

גנומיקה בשיתוף פתולוגיה

על מנת להשיג את הטיפול המתאים ביותר לכל חולה וחולה יש צורך בשיתוף פעולה בין מומחי הגנומיקה למומחים מתחום הפתולוגיה המסורתית. פתולוגיה יעילה הכרחית להשגת מידע גנומי בעל משמעות, וניתוח גנומי יכול להשלים מידע חסר, שלא מתקבל מבדיקה פתולוגית בלבד. בעתיד יהיה צורך בשינוי הפתולוגיה באמצעות התאמה לעידן הגנומי. על הפתולוגים ללמוד נושאים חדשים, לעבוד בשילוב עם אנשי גנומיקה, ולהבין שהאבחנה וההחלטה הסופיים לגבי הטיפול, לא ימשיכו בעתיד להתלות במורפולוגיה בלבד. במקביל, יתעורר הצורך בשינוי ושיפור הדיווח הגנומי הנמסר לרופאים, במטרה להפיק את המקסימום מהמידע שיתקבל.

הדוחות שהפתולוגים מפיקים כיום, מובנים לרופא המטפל, אך ערכו של המידע הגנומי הרב הנמסר כיום לרופא המטפל, טרם הוכח. אופי הדיווח של מידע גנומי אינו מאפשר עדיין הטמעה בתשובה הפתולוגית ללא אינטגרציה הולמת.

תהליך ההטמעה של ידע גנומי עלול להיות לא קל, אך הוא תהליך פשוט יותר מהאלטרנטיבה: להפוך אנשי אינפורמטיקה לפתולוגים - תהליך שלכל הדעות, אינו אפשרי.

ביבליוגרפיה

  1. Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011 Mar 4; 144(5): 646-74.
  2. Stephen AG, et al. Dragging ras back in the ring. Cancer Cell. 2014 Mar 17;25(3):272-81.
  3. Alexandrov LB, et al. Signatures of mutational processes in human cancer. Nature. 2013 Aug 22;500(7463):415-21.
  4. Stratton MR. Journeys into the genome of cancer cells. EMBO Mol Med. 2013 Feb;5(2):169-72.
  5. Fidler IJ. Genomic analysis of primary tumors does not address the prevalence of metastatic cells in the population. Nat Genet. 2003 May;34(1):23; author reply 25.
  6. Marusyk A, Polyak K. Tumor heterogeneity: causes and consequences. Biochim Biophys Acta. 2010 Jan;1805(1):105-7. Epub 2009 Nov 18.
  7. Perou CM, et al. Molecular portraits of human breast tumours. Nature. 2000 Aug 17;406(6797):747-52.
  8. Kashiyama T, et al. Antitumor activity and induction of TP53-dependent apoptosis toward ovarian clear cell adenocarcinoma by the dual PI3K/mTOR inhibitor DS-7423. PL0S One. 2014 Feb 4;9(2): e87220.

קישורים חיצוניים


המידע שבדף זה נכתב על ידי ד"ר אליהו גולומב - פתולוג במרכז הרפואי שערי צדק ומרצה בכיר באוניברסיטה העברית ירושלים, ופרופ' יצחק חביב - פרופ' לפתולוגיה וגנומיקה באוניברסיטת מלבורן ובפקולטה לרפואה של אוניברסיטת בר אילן בצפת (יוצר\י הערך)



פורסם בכתב העת "במה", ביטאון לעובדי בריאות בנושא מחלת הסרטן והשלכותיה, אוקטובר 2014, גיליון מסי 20