Krooninen sairaus

tiivistelmä

Background

molekyylirakennetta-ohjattu tutkimuksissa (esim PMed) pyrkivät nyt tukea kliinisen päätöksenteon sovittamalla syövän tavoitteita hoitovaihtoehtojen. Edistystä on vaikeuttanut puute syövän malleja, joiden osuus yksittäisen-to-yksittäisiin heterogeenisuus sisällä ja välillä syöpätyyppeihin. Luonnossa esiintyviä syöpiä lemmikkieläinten ovat heterogeenisiä ja antaa näin mahdollisuuden vastata kysymyksiin näistä PMed strategioista ja optimoida käännöstä ihmispotilaille. Toteuttaakseen tämän mahdollisuuden, se on nyt välttämätöntä osoittaa toteutettavuus suorittaa molekulaarisesti ohjattu analyysi kasvaimia koirien, joissa on luonnollisesti syövän kliinisesti merkittävästi ympäristössä.

Menetelmät

todiste -of-konsepti tekivät tutkimuksen Comparative Oncology Trials Consortium (COTC), voiko kasvain keräys, mahdollisille molekyyli profilointi, ja PMed raportti sukupolvi 1 viikon kuluessa oli mahdollista koirilla. Kolmekymmentäyksi koirien syöpiin vaihtelevia histologialtaan otettiin. Kahdellakymmenelläneljällä 31 näytettä (77%) onnistunut täyttämään kaikki ennalta QA /QC kriteerit ja analysoitiin kautta Affymetrix geeniekspressioprofilointi. Myöhempi bioinformatiikan työnkulun muuttaneet genomista tiedot henkilökohtainen drug report. Keskimääräinen läpimenoaika kudosnäytteistä raportoimaan sukupolvi oli 116 tuntia (4,8 päivää). Valvomaton klusterointi koiran kasvain ekspressiotietojen ryhmittyivät syöpätyypin, mutta valvottu klusterointi kasvainten perustuu henkilökohtaisen drug report ryhmittyivät huumeiden luokan sijasta syöpätyypin.

Johtopäätökset

kokoelma ja läpimenoaika high laatu koiran kasvain näytteet, keskitetty patologia, analyytin sukupolvi, array hybridisaatio, ja bioinformatiikan analyysit vastaavat geenin ilmentymisen hoitovaihtoehtojen on saavutettavissa käytännön kliinisessä ikkuna ( 1 viikko). Klusterointi tiedot osoittavat vahvaa allekirjoitusta syövän tyyppiä, mutta myös osoitti potilas-to-potilaiden heterogeenisuus huumeiden ennusteita. Tämä myös tukee sisällyttämistä heterogeenisen populaation koirien syövän osaksi prekliinisissä mallinnus henkilökohtaisen lääketieteen. Tulevaisuuden vertailevia onkologian tutkimukset optimoida toimituksen PMed strategiat voivat tukea syövän lääkekehityksessä.

Citation: Paoloni M, Webb C, Mazcko C, Cherba D, Hendricks W, Lana S, et al. (2014) Prospective Molecular profilointi Koiran Syövät Antaa kliinisesti merkittävää Vertaileva Malli arviointijärjestelmän Henkilökohtainen Medicine (PMed) Trials. PLoS ONE 9 (3): e90028. doi: 10,1371 /journal.pone.0090028

Editor: Steven George Rozen, Duke-NUS, Singapore

vastaanotettu: 15 huhtikuu 2013; Hyväksytty: 28 tammikuu 2014; Julkaistu: 17 maaliskuu 2014

Tämä on avoin-yhteys artikkeli, vapaa kaikki tekijänoikeudet, ja saa vapaasti jäljentää, levittää, välittää, modifioitu, rakennettu, tai muuten käyttää kuka tahansa laillista tarkoitusta. Teos on saatavilla Creative Commons CC0 public domain omistautumista.

Rahoitus: Grant tuki: National Institutes of Health UC2 CA148149. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

Novel lähestymistapoja tarvitaan tulosten parantamiseksi syöpäpotilaille. Viime vuosikymmenen aikana, edistysaskeleet biologisten alustoilla ja tutkimusvälineitä ovat mahdollistaneet molekulaarinen syövän kliinisesti merkittävää ympäristössä. Itse asiassa alalla henkilökohtaisen lääketieteen (PMed) edustaa integrointi genomista, proteomiikka ja epigeneettiset tiedot luonnehdinta potilaan syöpä [1], [2], [3], [4]. Tavoitteet henkilökohtaisen lääketieteen ovat paljastaa ainutlaatuisia taudin kuljettajia tai alttiuden, mahdollisia toksisuuksia, ja kestävyys profiilit ja kehittää potilaslähtöisiä erityisiä terapeuttisia interventioita. Huolimatta lupauksen tässä lähestymistavassa monia puutteita edelleen määrittää parhaita käytäntöjä, toteutettavuus reaaliaikaisen molekyyli profiloinnin potilaan näytteitä tueksi terapeuttisten päätöksentekoa, ja todellinen kliinistä hyötyä näistä aikaa vievää ja kallista tekniikkaa.

Molecular piirteitä syöpien ovat olleet perustana valittaessa tiettyjä hoitoja potilaiden yli vuosikymmenen ajan. Alustava lähestymistavat olivat ehdokas-pohjainen, kuten käyttö imatinibin (Gleevec) akuutin myeloidileukemiat kätkeminen

BCR-ABL

geeni toiselle siirtäminen, HER2Neu rintasyövän hoidon trastutsumabi (Herceptin), ja ennen tätä, tamoksifeenin ER /PR positiivinen rintasyöpäpotilaiden [5], [6]. Tällaiset lähestymistavat ovat joitakin pian muodoista molekyylirakennetta opastettu hoito. Nykymuodossaan, PMed on kehittynyt edustamaan laajamittainen ei-ehdokas perustuvaa arviointia tietyn syövän koko genomin enemmän farmakopean kattavuus sijasta kyselyt erityisiä ehdokas analyyttien yhden tauti huumeiden yhteydessä [7], [8]. Se käsittää useita korkean suorituskyvyn analyysejä kuten geenien ilmentyminen, koko-Genomikartoituksen, koko exome-sekvensointi ja epigeneettiset arvioinnit, joiden tarkoituksena yksityiskohtiin somaattisten ja peri mutaatioita yksittäisille potilaille ja heidän kasvaimia. Kuitenkin genominlaajuisten valvonta on monimutkainen ja ei välttämättä johda yhden tai määritellyn interventio. Kehittyneet matemaattisia algoritmeja tarvitaan yhdistää nämä suurta allasta molekyyli tietojen ja sitten yhdistää tai tunnistaa sopivaa tai kohtuullinen hoitomenetelmät. Esimerkkejä ei-ehdokas PMed kliinisiä tutkimuksia ei ole raportoitu. Bisgrove suoritetussa tutkimuksessa, Von Hoff et al., Käsiteltiin 66 potilaalla Tulenkestävien ja metastasoituneen syöpiä hoito valittu kautta immunohistokemiallinen ja geeniekspressioprofilointi kunkin potilaan kasvain yhdessä heuristinen biomarkkereiden sääntöjen perusteella kirjallisuuden todisteita [9]. Progression elinaika (PFS) parani verrattuna välittömästi edelliseen hoito 27%: lla potilaista [9]. Tsimberidou et ai. kuvatut hyödyt molekyylirakennetta räätälöityä hoitojaksoa ei molecularly sovitettu hoito suuremmilla hoitovasteen (27% v. 5%), pidempi aika hoidon epäonnistumiseen (mediaani 5,2 v. 2,2 kuukautta), ja yleisesti parantunut eloonjääminen (mediaani 13,4 v. 9 kuukautta) faasin I tutkimuksissa [10]. Muut tutkimukset ovat samoin osoittaneet toteutettavuutta ja mahdollisia hyödyllisyys PMed lähestyy eri hoitopaikassa [11], [12]. Varhainen onnistumisista proof-of-concept tutkimuksissa ihmisen potilaiden korostetaan tarvetta optimoida eri näkökohtia PMed laajemmalle kliinisissä sovelluksissa. Esimerkkejä aloista, jotka tarvitsevat optimoinnin parantaminen mukaan lukien näytteen keräämistä ja käsittelyä tekniikoita, määritelmää molekyyli- piirteitä potilaan näytteitä, ja soveltaminen matemaattisia algoritmeja yhdistää nämä suurta allasta molekyylitason tietoa mallintaa asiaan hoitomenetelmät. Laatu moninaisuus käytettävissä olevien tietojen yhdistettynä eroja algoritmeja voi vaikeuttaa selvittää, miten priorisoida yhteyksiä molekyylikohteista ja terapeuttiset aineet [13]. Todellakin, vertailuja algoritmeja, jotka pyrkivät vastaamaan tavoitteita terapeuttisten tarvitaan. Perinteiset kokeellisissa malleissa syövän ei ole ominaista yksittäiset-to-yksittäisiä heterogeenisuus nähdään ihmisen syövissä. Sinänsä on rajoitettu mahdollisuus käyttää näitä prekliinisissä tehokkaasti optimoida ja kääntää komponentteja PMed. Lisäksi on epätodennäköistä, että tällainen optimointi PMed voidaan toteuttaa ihmisen pelkkien.

Vertaileva onkologian on useimmiten käytetty kuvaamaan tutkimuksen syövän biologian ja hoidon lemmikkieläinten joka luonnollisesti kehittää syöpä [14], [15], [16]. Heterogeenisuus ja monimutkaisuus syövän lemmikkikoira väestön piirissä ikäluokat koirien kanssa saman histologinen diagnooseista soveltuu hyvin mallintamiseen PMed. Julkinen saatavuus progressiivisesti selityksin koiran genomin ja tulo suurikapasiteettisten genomista tekniikoita koira on mahdollistanut vertailevat onkologian kuvaamaan koiran syövän biologian ja määritellä mahdollisia terapeuttisia kohteita monia samoja keinoja kuin ihmisen syövissä [17]. Lisäksi voimakas syövän rotu predilections tukevat ”rotu-pohjaisista ituradan löytöjä, jotka saattavat tehostaa Määritellään syövän tavoitteita” kuljettajat ”syövän tapahtuma. Koska vertaileva onkologian mallintaminen ei vaadi etupainotteisesti hoidon erityistä syövän hoito-ohjelmissa, uusia terapeuttisia aineita voidaan tarjota kliinisten kokeiden missään vaiheessa syöpä esitys. Pakattu taudin etenemistä kertaa koirien syövän mahdollistavat arviointia erilaisten PMed interventioita vastaan ​​pituus- päätepisteitä syövän etenemisen tavalla ei ole mahdollista ihmisen klinikalla. Lopuksi vertaileva onkologian satunnaistettuja kontrolliajoja voidaan suorittaa vasta-diagnosoitu, adjuvantti (eli minimaalinen jäljellä tauti) ja metastasoitunut asetukset, arvioidaan hyödyllisyys PMed lääkkeen valinnan ja algoritmin ennustuksen monilla kliinisen skenaarioita.

alkaa ymmärtää näitä mahdollisuuksia mallintaa PMed strategioita, proof of concept tutkimus toteutettiin läpi Comparative Oncology Trials Consortium (COTC), voiko kerääminen ja analysointi kasvaimen näytteitä koirien syövän kuluessa PMed puitteissa, voitaisiin valmistuu aikajakso ( 1 viikko) pidetään mahdollisena täytäntöönpanoa tulevassa terapeuttinen oikeudenkäyntiä. Kasvainbiopsioissa useiden histologialtaan ja kohortit koiran virtsarakon siirtymäkauden cell carcinoma (TCC), lymfooma, ja melanooma kerättiin ja laadunvarmistus /torjuntatoimenpiteet sovelletaan kuhunkin vaihe tuottaa molekyyli tukevia tietoja PMed tuotettuja terapeuttisia raportti. Tulokset osoittavat, että laadukkaan, mahdollinen kasvain kokoelmia, ja suuria kohde /lääkkeen tunnistenumeron tutkimuksissa koiran syövistä ovat mahdollisia. Kuten havaitaan ihmisen PMed kokeissa kasvain geenin ilmentymisen allekirjoitukset koirilla klusterin syövän tyypin, kun taas henkilökohtainen huumeiden raportit olivat yksilöllisesti potilaan määritelty. Tämän tutkimuksen toimii lähtökohtaan nyt myös koirille, joilla on spontaani syöpiä etenemistä ja optimointi PMed ihmispotilaille.

Tulokset

Tutkimus Ilmoittautuminen

Tutkimus suunnittelu ( Taulukko 1: Study aikataulu) säädetyt mahdollisille kasvaimen keräämistä ja reaaliaikaista molekyyli profiloinnin koirilla, joilla on syöpä. Yhteensä 31 koiraa otettiin ja sijoittaa johonkin neljästä ikäryhmät. Ensimmäinen kohortti oli avoin kaikille syöpätyyppejä (n = 15 ilmoittautunut, 10 näytettä läpäissyt QA /QC), kun taas loput kolme kohortteja olivat rotu ja /tai syövän tyypistä. Syöpä tyyppikohtaiset ikäluokat mukana Skotlanninterrierit virtsarakon siirtymäkauden cell carcinoma (n = 5 ilmoittautunut, 4 läpäissyt QA /QC), kultaistanoutajaa lymfooma (n = 5 ilmoittautunut, 5 läpäissyt QA /QC), ja amerikancockerspanieli melanoomaan. Melanooma kohortti avattiin kaikkien rotujen kolmen kuukauden kuluttua parantaa suoriteperusteinen (n = 6 ilmoittautunut, 5 läpäissyt QA /QC). Ikä (vaihteluväli: 5,1-13,4 vuosi, mediaani 9,7 vuotta), sukupuoli (18 steriloidut naaraat, 1 ehjä naispuolinen, 9 kuohittuja uroksia, 3 uroksille) ja rodun (5 sekarotuinen ja 26 puhdasrotuinen) rekisteröitiin muuttujat kaikille koirille kirjoilla (Taulukko 2: tutkimus Kohorteissa). Oikeudenkäynti avattiin 11. toukokuuta, 2011 ja päättyi 19 lokakuu 2011 saavuttamisesta sen karttuminen tavoitteet. Ei ollut merkittäviä Haittavaikutusten (mukaan VCOG-CTCAE yleissopimus) [18].

Laadunarviointi /Laadunvalvonta toimenpiteillä onnistuttiin määriteltäessä laadukkaita kasvain näytteet ilmentymisanalyysiä

Histopathology laadunvarmistus ja valvonta (QA /QC) arvioi kaikki koepalat suorittaa yksi patologi (EJE). Kahdellakymmenelläneljällä 31 tapausta kirjoilla (77%) johdetaan QA /QC joiden keskimääräinen kasvaimen pinta-ala on 75-100%, kasvain ytimiä 75-100%, ja kuolion tai yhtä suuri kuin 10%. (Taulukko 2: Tutkimus Kohorteissa) Syyt histopatologian QA /QC epäonnistumisia mukana näytteitä liian vähän kannattavia kasvain, korkea kuolion, pieni otoskoko, tai ei-syöpä diagnoosi (taulukko 3: Syyt näytettä epäonnistui QA /QC).

RNA: n eristys ja QA /QC arviointi tehtiin kaikille kirjoilla tapauksista (n = 31) kanssa Clinical Laboratory Improvement muutokset (CLIA) akkreditoitu laitos (Clinical Reference Laboratory, Lenexa, KS) laadun varmistamiseksi laboratoriokokeet . QA /QC standardit määritellään tässä on aikaisemmin käytetty kulusta ihmiskudoksen jalostuksen ja kliinisissä kokeissa (https://wwwn.cdc.gov/clia) [19]. Laatu toimenpiteet RNA: n eristämistä oli määrä (kokonaissaanto 20 ng) ja eheys (A

260 /A

280≥1.8, RIN≥8.0) mitattuna Nanodrop ja Agilent Bioanalyzer vastaavasti. Kolmekymmentä 31 tapauksessa (96,78%) suorittanut RNA QA /QC. Yksi näyte (0507) epäonnistui QA /QC huonon RNA laatu (alhaiset RIN pistemäärä = 2,60), mikä johtuu todennäköisesti sen runsas sidekudoksen komponentti (kuvio 1 ja taulukko 3: Syyt näytettä epäonnistui QA /QC). Lopuksi, cDNA monistettiin sitten kaikista jäljellä olevista näytteistä. Laadunvalvonta monistettujen cDNA sisältyvät eristäminen määrä (kokonaissaanto ≥5 ug) ja eheys (260 /280≥1.8); kaikki 30 näytettä siirretään cDNA arviointi.

Formaliinifiksoidusta, parafiiniin upotettu Tuumorinäytteiden näytteet leikeltiin, parafiiniin, ja H 10%), kun taas B. näyte 0503, beagle lymfooma, epäonnistunut QA /QC (Kasvain 75-100%, kuolion 20%). Koepaloja että ei läpäissyt QA /QC kussakin luokassa jätettiin myöhempää analysointia. Lisäksi RNA: n eristys tehtiin kaikille kirjoilla tapauksista (n = 31) noin CLIA sertifioitu laboratorio. RNA uutettiin kasvain Biopsia näytteitä. Laatu toimenpiteitä olivat määrä (kokonaissaanto 20 ng) ja eheys (A

260 /A

280 1,8 RIN 8,0) mitattuna Nanodrop ja Agilent Bioanalyzer. Elektroferogrammit tapauksista C. 0210 ja D. 0507 on kuvattu. Näyte 0210, suullinen melanooman, läpäissyt RNA QA /QC kun näyte 0507, masto kasvain, epäonnistunut QA /QC (huonolaatuinen RNA johtuu suurelta sidekudoksen komponentti).

Jokaisessa tapauksessa tehtiin edellä kuvatun histopatologisia ja RNA /cDNA arviointeja. Näytteet (n = 24/31), joka läpäisi kaikki vaiheet QA /QC analysoitiin geeni-ilmentymisen Affymetrix alustalla (Koirien Genome v 2.0). Yleisiä syitä QA /QC viat olivat pieniä näytteitä tai näytteitä, joissa on riittämätön, että käyttökelpoista kasvaimen läsnä (taulukko 3: Syyt näytettä epäonnistui QA /QC). Nämä tulokset ovat samansuuntaisia ​​kuin kerättyjen kudosten ihmisen PMed tutkimuksissa.

bioinformatiikan analyysit käytetään genomiikan tietoja tuottaa yksittäisen potilaan henkilökohtaisen lääketieteen raportit sisällä kliinisesti merkityksellistä ajanjaksoa

Geenien ilmentyminen tiedot kustakin kasvain oli verrattuna viite-geenin asetettu määrittämään suhteellinen geeniekspressioprofiili. Viittaus joukko koostuu neljäkymmentä normaalia koiran kudosten käytettiin arvioitaessa varianssia geeniekspression poikki normaali fysiologia [20]. Kukin geeni probeset edusti z-arvoksi kuvaa sen kasvaimen ilmentymistä määrällä mitattuna standardin-poikkeamat keskiarvosta ilmaus, joka koetin asetettu vertailutiedot. Geenit positiivisen z-kasvain oli siten yli-ilmentynyt taas ne, joilla on negatiivinen z-pisteet olivat alle-ilmaistiin. Expression data analysoitiin sitten kuusi ennustavien menetelmien (Drug Target Expression, Drug Response allekirjoitukset, Drug Herkkyys allekirjoitukset, Network Target Activity, biomarkkereiden-Based-Rules-Sensitive, biomarkkereiden-Based-Rules-Epäherkkä) tunnistaa mahdolliset terapeuttiset aineet vastiketta ( kuvio 2) mukaisesti aiemmin selvitetty työnkulun [19]. Drug herkkyys oli paremmuusjärjestykseen z-pisteet ja p-arvot muuttuivat (-log (

p

)) ja raportoitu erikseen jokaiselle tiettyä algoritmia sitten summataan (summa (-log (

p

) poikki algoritmit) antaa yleisen ennusteen lääkkeen valintaan. yhteenvetotaulukko ja huumeiden menetelmä vertailu määritellään ylhäältä valitun aineet (taulukko S1). Yhteenvedossa antaa enemmän painoarvoa lääkkeitä ehdotti yli yhden algoritmin. PMed raportit, jotka oli tarkoitus olla käyttää terapeuttisesti tässä pilottitutkimuksessa, vaikka niiden oikea-aikaista sukupolven osoittaneet bioinformatiikan toteutettavuus käyttää koiraa mallina tuleville PMed kliinisiä kokeita.

Geenien ilmentyminen tiedot kustakin kasvain verrattiin vertailunäytteeseen setti (koira normaali kudoksen kooste, GSE20113 päässä Gene Expression Omnibus) saada suhteellinen geeniekspressioprofiili. Kukin geeni probeset edusti z-arvoksi kuvaava ilmaisunsa kasvain määrällä mitattuna standardin-poikkeamat keskiarvosta ilmentymistä referenssisarjassa . Vuonna iterointia PMed työkaluja käytetään tässä tutkimuksessa analysoitiin kuusi erillistä ennustavien menetelmien (Drug Target Expression, Drug Response allekirjoitukset, Drug Herkkyys allekirjoitukset, Network Target Activity, biomarkkereiden-Based-Rules-Sensitive, biomarkkereiden-Based-säännöt -Insensitive) tunnistaa (tai sulkea jos kyseessä biomarkkereiden vastustuskykyisten säännöt) mahdolliset toimijat harkittavaksi. Kaikki ennusteet perustuivat muuntamiseksi koiran genomista tiedot ihmishomologit (sekä potilaiden kasvain näytteet ja viite joukko normaaleissa kudoksissa) ennen soveltamista erityisen algoritmeja, jotka ovat riippuvaisia ​​yksinomaan inhimillisen tiedon ja /tai empiiristä huumeiden näytöt käytetään ihmisen solulinjoja (katso menetelmät). Vaikka potilaan kasvain PMed raportti sukupolvi ja jakelu oli viimeinen vaihe tässä prosessissa, tämä erityinen tutkimus ei ole terapeuttista tarkoitusta ja lääkemääräyksiä ei suoritettu.

Pienin mahdollinen kliininen aikajana (aika näyte toteaminen ja kuljetus COTC sivuston valmiiksi PMed raportti palautetaan hoitava lääkäri) määriteltiin ennen tutkimuksen aloittamista kuin 168 työaikana ( tai yhtä suuri kuin 7 päivää) (kuvio 3). Läpimenoaika oli kaikissa tapauksissa ennakoitua nopeammin. Se oli alle 5 työpäivää (n = 24, 116,5 työaikana (4,85 päivää) ja 168,46 kokonaismäärä yhteensä tuntia (7,01 päivää)). (Taulukko 4: Kliininen vasteaika). Kliiniset läpimenoaika tapauksessa 0508 (TCC) oli Peränpitäjänä (valmistui 212 työaikana). Ilmaisu data tuotettiin 91 työaikana (3,79 päivää), mutta siellä oli viivästymisen PMed raportin tutkijoille. Sen sisällyttäminen analyysissä ei vaikuttanut tutkimuksen päätelmiin. Kaiken kaikkiaan läpimenoaika näytteiden mahdu kliiniset ikkunan tuleville vertailevan onkologian tutkimuksissa mallintamaan ihmisen PMed edistysaskeleita.

graafinen määrittelee mahdollinen aikajanan keskeisten vaiheista näytteenoton, kuljetuksen, histopatologia ja RNA laatua varmistaminen ja valvonta arviointien, ilmaisun profilointi ja PMed raportti sukupolvi. Näytteitä otettiin biopsiat niiden kliininen COTC päällä, lähetetään histopatologia ja CLIA labs otetusta näytteestä ja RNA QA /QC, Affymetrix geenien ilmentymisen analyysin, ja johdettu genominen lähetetyt tiedot Van Andel tutkimuslaitos bioinformatiikan arviointi- ja PMed raportti sukupolvi. Pienin mahdollinen läpimenoaika näytteiden analysointia kuvattiin prospektiivisesti kuin 7 työpäivää (168 tuntia), mutta kaikissa tapauksissa valmistuivat 4,85 päivää (116,46 tuntia). Prosessi oli onnistunut määrittelemään laadukkaita kudosten molekyylitason analyysi ja tullaan käyttämään tulevaisuudessa koiran PMed vertailevia tutkimuksia.

Koirien kasvainnäytteestä ryhmittyivät syöpätyypin mutta lääkkeiden raportit olivat potilaan erityinen

luonnehtivat hyödyllisyys tuloksena koiran kasvain ekspressiotietojen tulevaa terapeuttista vastiketta, klustereiden analyysi. Moniulotteinen skaalaus (MDS) koordinaatit luotiin käyttäen yksittäisiä kasvain geenin (mRNA) ilmentyminen ja huumeiden ennustaminen tulokset. Yhdenmukainen muiden työtä käyttämällä MDS ja pääkomponenttianalyysi (PCA) ihmisen kasvaimista, geeniekspressio koiran kasvaimissa ryhmittyivät syöpätyypin (kuva 4). Kuten odotettua, leveä histologinen luokat jaettu genomista allekirjoituksia, jossa karsinoomat (virtsarakon TCC, nenän karsinooma, hepatosellulaarinen karsinooma (HCC)) mesenkymaaliset (pehmytkudossarkoomien, hemangiosarkooma, histiosyyttistä sarkooma, melanooma), ja pyöreä solujen (lymfooma) kasvainnäytteestä klusterointi vuonna alaryhmiä. Yksittäinen HCC näyte oli Peränpitäjänä johtuu maksan geenit ovat korkeasti ilmaisi korkea varianssi suhteessa muihin näytteisiin. Rotu analysoitiin itsenäisenä muuttujana kasvaimen geeniekspression mutta ei vaikuttanut klustereiden (kuva S1). Sekä puhdasrotuisten ja sekarotuinen koira näytteet ryhmiteltiin histologisen kuvaus.

Moniulotteinen skaalaus (MDS) koordinaatit luotiin käyttäen yksittäisiä kasvain geenin (mRNA) ilmentyminen z-arvoja määritellä sisäisiä suhteita aineisto. Kasvain geenien ilmentyminen ryhmittyivät tuumorikipua. Lisäksi histologiset luokat jakaa genomista allekirjoituksia, jossa karsinoomat (virtsarakon TCC, nenän karsinooma, hepatosellulaarinen karsinooma (HCC)) mesenkymaaliset (pehmytkudossarkoomien, hemangiosarkooma, histiosyyttistä sarkooma, melanooma), ja pyöreä solujen (lymfooma) kasvaimen klusterointi yhdessä alaryhmiin.

toinen vaihe MDS analyysiä käytettiin yhteensä sisäkkäisiä PMed lääkeaineen pisteet, joka on summattu yksilön menetelmän tulokset, klusterin yksittäisiä näytteitä lääkeherkkyysmenetelmien (kuva 5). Lääke allas saatavilla tämän analyysiin sisältyi 184 FDA: n hyväksymä aineita. Oli heikko yhdistys huumeiden puheluiden kasvain tyyppi, mutta myös selkeä heterogeenisyys huumeiden ennustus jopa rajatulla syöpä tyyppi. Alustava huumeiden perustuvia ennusteita yksittäisten kasvainten ominaisuuksiin tue PMed lääkemääräyksiä tulevissa vertailevia onkologian tutkimuksia.

. MDS analyysi osoittaa sisäkkäisiä PMed yhteenveto lääkkeen tulokset klusterin yksittäisten näytteiden lääkeherkkyysmenetelmien. Oli heikko yhdistys huumeiden puheluiden syöpätyypin, mutta selkeä heterogeenisyys huumeiden ennustus jopa yhden syövän tyyppi (histologia). B. lämpöä kartta kohdennettuja ja tavanomaisen aineen herkkyys poikki jokaisen potilaan näytteestä. Yksilöllistä huumeiden perustuvia ennusteita kasvainten ominaisuuksiin tue PMed lääkemääräyksiä tulevissa vertailevia onkologian tutkimuksia.

Keskustelu

Tässä tutkimuksessa tavoitteenamme oli selvittää, onko mahdollista reaaliajassa transcriptome analyysi koirien kasvaimia osana PMed strategian valinnan mahdollistamiseksi mahdollisesti vaikuttavien lääkeaineiden henkilökohtaista potilaan hoitoa. Aikajana kasvaimen koepala PMed raportinluonnin oli alle 5 työpäivää, mikä vahvistaa käytännöllisyys mahdollisille kasvain keräys, molekyyli profilointi, ja sukupolvi kannekelpoinen PMed raportti koirilla, joilla on syöpä. Kasvain kerätyt näytteet olivat korkealaatuisia mitattuna sekä histopatologinen ja molekyylitason standardit nukleiinihapon eheyden ja tuotto.

MDS-analyysi paljasti, että koiran kasvain geenin ilmentyminen voimakkaasti sidoksissa syövän tyypistä. Vaikka määrä histologisten alaryhmiä analysoitiin oli pieni, data oli yhdenmukainen. Lisäksi clustergram analysointi yksilöllisiä huumeiden raportit poikki näytteet osoittivat heterogeenisyys ennusteet jopa yhden syövän tyyppi. Tämä antaa tukea sisällyttämistä koirien, joissa on luonnollisesti syöpiä PMed prekliinisissä tutkimuksissa, joissa potilas-to-potilaiden välillä tietyn syöpätyypin (histologia) olemassa. Todellakin, lue lääkkeen ennusteita johdettu koiran ilme tutkimuksista sisältää useita terapeuttisia aineita, joita voidaan kohtuudella ennustetaan olevan tehoa tietyllä syöpä (eli mitoksantronille in lymfooma) sekä aineita ei yleisesti käytetään syövän vaan käytetään muissa syöpätyypeissä ( eli knase estäjä sunitinibia virtsarakon syöpä), ja myös lääkkeitä, joita ei yleisesti käytetty syöpäpotilailla (eli teofylliini). Tämä valinta PMed johdettujen aineiden tukee kasautumista päällekkäin lähtökohta tämän lähestymistavan, koska tavanomaisesti käytetyt lääkkeet ovat mukana vaihtoehtoja (proof of concept), vaan jatketaan aineita, joita ei voida pitää ilman tätä lähestymistapaa.

Rotu ja tyypille ominaisia ​​kokoelmia kultaisianoutajia lymfooma, Skotlanninterrierit TCC ja avoin histologia /auki rotu kohortin myös sallittua vertailuihin kasvaimen rotutyypistä. Cancer tyyppi määrittämä klusterit trumped rotu yhdistysten. On kuitenkin mahdollista, että jos sekvensoitiin, kasvain mutaatiostatuksesta asema voisi olla tarkemmin kuvaileva rotu. Huomaa myös, karttuminen oli hitaampaa joidenkin rodun ja syöpä tyyppikohtaisia ​​kohortteja (etenkin amerikancockerspanieli melanooma), ja siksi myöhemmät rotu perustuu ponnisteluja vaadi ylimääräisiä laajamittaista kannustettiin suoriteperusteisen oltava kestävää.

Companion eläinten syöpä on käytetty aikaisempaa enemmän antaa yksityiskohtaista tietoa tuumoribiologiassa ja kliinisissä tutkimuksissa lääkekehityksen [15], [21], [22]. Kuten edellä todettiin, tämä on erityisen germane PMed jossa perinteiset jyrsijän ksenograftimalleissa eivät esittävät kollektiivisesti heterogeenisyys tiedetään esiintyvän populaation ihmisen potilailla, joilla on tietty histologista syövän diagnoosi [14], [23]. Vertaileva mallit saattavat käsitellä haasteita PMed alalla tarjoamalla molempia heterogeenisyys ja siten mahdollisuus kysyä PMed ohjataan interventioiden liittyy parantunut tuloksiin verrattuna perinteisiin lähestymistapoihin. Lisäksi, koska PMed algoritmit määrittelevät usein ”ensimmäinen”, ”toinen”, ”kolmas” tason aineita, vertaileva onkologian kokeita voitaisiin testata kliinistä arvoa ensimmäisen verrattuna toisen ja kolmannen aineita. Tällaisia ​​aineita voidaan tarjota etulinjan hoito koirille syövän yksin tai yhdessä muiden syövän hoidossa. Vertaileva onkologian tutkimuksissa voisi mahdollistaa myös vertailun PMed algoritmeja (jotka ovat todennäköisesti tilannekohtainen) kautta head-to-head kokeiden määritellä menestynein lähestymistavat tai skenaarioita algoritmi reseptiä [28]. Crossover säännöt etenevä sairaus, uusi tutkimus malleja voi myös voitava tarkistaa, oletetun ”negatiivinen” (eli ei odoteta olevan tehokkaita) aineita verrattuna olettaa ”positiivinen) aineet (ts ennustettu olevan tehokas). Lisäksi komponentit PMed lähestymistapaa voidaan erikseen testata ja optimoida vertailevien malleja. Kiinnostavat optimointi voivat olla määritellään parhaita lähteitä molekyylien tietojen syöttö, määriteltäessä optimaalista koepala syväkeräysasioiden, arvioimalla ilmoitti algoritmi sukupolvi, ja tutkimalla monimuotoiset hoidon valinta [26].

PMed vertailevia onkologian tutkimuksia kuitenkin rajoittavat haasteet käännös genomista allekirjoituksia eri lajeissa. Esimerkiksi vaikka on tietoja, jotka osoittavat yhtäläisyyksiä geeniekspression välillä koiran ja ihmisen syövän tyypit, käyttää ihmisen ilmaisua allekirjoitusten kysellä koiran ilme tietoja ei vakiintunutta [24], [25], [27]. Edelleen, kun on kyse geenien ilmentyminen tietojen niukasti normaalin viite sarjaa vertailevassa lajit voivat olla haaste. Tässä raportissa käytön koiran normaalia kudosta ekspressiotietojen setti hyödynnettiin. Vaihtoehtoisia viittaus sarjaa voi sisältää ilmaisun tietoja muissa elimissä. Näkökulmasta, että nämä analyysit, joilla pyritään tunnistaminen keskeisten vapauttamisen ilmiöitä, odotamme, että merkittävä vapauttaminen tunnistetaan vaikka erittäin vaihteleva viittaus sarjaa kasvainten käytetään. Kaikki menetelmät alkavat perus z-arvoja sekä geenejä, jotka vapautettu nämä tulokset ovat hyvin merkittäviä riippumatta viite. Tämän tueksi, lue lääkkeen valinnan (taulukko S1) tukee tämän pätevyyden lajien välisen lähestymistavan. Esimerkiksi huumeiden valinnan tulosten koiran lymfooma verrattuna muihin suhteettoman kuuluvat sytotoksiset lääkkeet, joita käytetään tavanomaisesti hoitoon koiran ja ihmisen lymfooma. Vastaavasti, siirtymäkauden cell carcinoma virtsarakon suhteettoman sisälsi useita estäjiä cox-2 kautta. Mielenkiintoista näiden aineiden on osoitettu olevan aktiivisia ja ovat arvioitavana koiran ja ihmisen virtsarakon syöpien.

Complex malleja tarvitaan tehokkaasti arvioida PMed tutkimusasetelma ja tämä proof of concept tutkimuksessa validoi koira syöpä mallina kliiniseen arviointiin uusia PMed lähestymistapoja. Nyt on kohtuullista, että koirat syöpään voi alkaa paikataan optimoida toimituksen näiden lähestymistapojen käännettäväksi ihmispotilaille. Tutkimuksemme käytetään toiminnallisia, analyyttinen ja kliininen näkökohtia vertailevaa lähestymistapaa tunnistaa potentiaalisesti aktiivisten aineiden spontaanisti johdettu syövissä. Tämä tutkimus asettaa perustan tutkimuksissa, että tulee enemmän integroiva ja kattava ja vaikka sukupolvi ja analysoidaan eri ulottuvuuksia genomista tietojen yhteydessä mahdollisille kliinisiä tuloksia. Vertaileva onkologian malleissa on mahdollista nopeuttaa tätä arviointia ja johtaa edistysaskeleet henkilökohtaisen lääketieteen.

Methods

Comparative Oncology Trials Consortium

tavoitteet ja infrastruktuuri COTC on aiemmin kuvattu [14], [21], [29]. Kaikki COTC tutkimuksista raportoitu sähköisesti ja samanaikaisesti tarkistettaisiin Cancer Keski Clinical Database (C3D), hallitusti pääsy tietokantaan kehitetään NCI: n Center for Cancer Research (CCR) ja Cancer Bioinformatics Grid (CaBIG) ja muunnettu käytettäviksi koirien kliinisiin tutkimuksissa [30].

Tutkimusasetelma ja ajoittaa

Client omistama koirien kanssa histologisesti vahvistettu syöpä, suotuisa toimintakykyluokka (arvosana 0 tai 1 muokattu Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) suorituskyky tila) , ja ilmoitti omistajan suostumus olivat oikeutettuja ilmoittautuminen. Tiettyjä osia kuten Skotlanninterrierit kanssa siirtymäkauden cell rakkokarsinooman, kultaistanoutajaa multi-keskeinen lymfooman ja kaikkien rotujen suun kautta melanooma olivat oikeutettuja ilmoittautuminen. Tukikelpoisuusvaatimukset vaaditaan kasvaimen mukautuvia reuna koepala (lukuun ottamatta tapauksia, joissa siirtymäkauden cell rakkokarsinooman). Vain koiria, joilla naiivi tauti olivat oikeutettuja ilmoittautuminen. Fysikaalinen tutkimus ja laboratorio [täydellinen verenkuva (CBC), seerumin biokemiallinen profiili, virtsa-analyysi (UA)] arvioinnit suoritettiin arvioimaan kelpoisuuden ennen tutkimusta. Hylkäämisperusteet poistetaan koirille merkittäviä samanaikaisia ​​sairauksia (kuten munuaisten, maksan ja sydämen vajaatoiminta tai hyytymishäiriö), historia kemoterapian (mukaan lukien kortikosteroidien lymfooma tapauksissa ja tulehduskipulääkkeiden TCC), sädehoito tai immunoterapian.