Approches analytiques et applications du séquençage de l'exome entier (WES) en oncologie

La génomique propulse des avancées rapides dans le domaine de la recherche sur le cancer, en particulier dans la manière dont le cancer est diagnostiqué, traité et surveillé. Séquençage de l'exome entier (WES) est une méthode d'analyse génétique qui utilise la technologie de capture de séquence pour capturer et enrichir l'ADN des régions de l'exome entier pour un séquençage à haut débit. Le séquençage de l'exome est plus simple, plus économique et plus efficace que le séquençage du génome entier, et sa couverture des régions cibles est plus élevée, facilitant la détection des variants.

Les mutations dans les régions du tout-exome du génome du cancer sont les plus susceptibles d'affecter le développement tumoral. La détection précise des SNV et des InDels par séquençage de l'exome entier (WES) peut efficacement résoudre les gènes de susceptibilité et de pathogénicité au cancer, fournissant une méthode fiable pour la recherche génomique sur le cancer. Le séquençage de l'exome entier est devenu la méthode de choix pour de nombreuses comparaisons d'échantillons tumoraux et normaux.

Avec l'approfondissement et la compréhension croissante de l'exome tumoral, il existe de nombreux autres points d'analyse en plus de la caractérisation des gènes pilotes et des mutations, ainsi que de l'analyse de l'hétérogénéité tumorale des résultats du séquençage de l'exome. Voici quelques cas.

Analyse de la charge mutationnelle tumorale (TMB) utilisant le séquençage de l'exome entier (WES)

La charge mutationnelle tumorale (TMB), définie comme le nombre de mutations somatiques par MB de la plus longue séquence de transcript. L'état actuel de la recherche est que, bien que la TMB soit un biomarqueur potentiel pour l'immunothérapie des tumeurs solides, il existe encore un manque de consensus sur le seuil optimal de TMB pour des tumeurs solides spécifiques, et une différenciation plus précise du seuil optimal de TMB pourrait grandement améliorer les outils thérapeutiques pour certaines tumeurs réfractaires. En analysant la relation entre le séquençage de l'exome entier (WES) et la TMB pour les 32 types de cancer combinés et individuellement, les chercheurs ont constaté que certains types de cancer (par exemple, les cancers de l'utérus, de la vessie et du côlon) présentent une plus grande variabilité des valeurs de TMB du panel par rapport aux cancers du poumon et de la tête.

Analyse du défaut de recombinaison homologue (HRD) utilisant le séquençage de l'exome entier (WES)

La recombinaison homologue (RH) est un processus hautement conservé qui joue un rôle important dans la réparation de l'ADN, la réplication de l'ADN, la ségrégation des chromosomes méiotique et le maintien des télomères. En général, la déficience en recombinaison homologue (HRD) peut être causée par de nombreux facteurs tels que des mutations germinales ou des mutations somatiques dans des gènes liés à la réparation par recombinaison homologue (HRR) et une inactivation épigénétique. Par exemple, les mutations somatiques dans BRCA1 et BRCA2, qui codent pour des protéines de recombinaison homologue, ont été largement étudiées dans le cadre de la HRD en raison de leur implication dans les cancers héréditaires du sein et des ovaires.

En détectant le statut HRD des cellules cancéreuses par séquençage des exons, le HRD peut être utilisé comme un nouveau biomarqueur jouant un rôle important dans le traitement individualisé des tumeurs. En raison de la sensibilité des cellules HRD aux inhibiteurs de PARP, la détection du HRD est cruciale dans l'orientation thérapeutique et le suivi pronostique des patients atteints de tumeurs. L'effet thérapeutique du HRD en tant que marqueur tumoral pour le cancer colorectal (CRC) a été étudié par analyse WES de 9321 patients atteints de tumeurs CRC. Il a été constaté que 1270 (13,6 %) des cas étaient positifs au HRD et le reste était exempt de HRD (c'est-à-dire HRP). L'incidence des tumeurs HRD était plus élevée dans les tumeurs MSI que dans les tumeurs MSS. Dans l'étude TRIBE2, la survie globale était plus longue chez les patients ayant des tumeurs MSS et HRD que chez ceux ayant des tumeurs MSS et HRP. Par conséquent, le HRD est un marqueur spécifique des tumeurs CRC MSS avec des caractéristiques moléculaires et pronostiques spécifiques.

Altérations de la déficience en recombinaison homologue dans le cancer colorectal (Moretto R) et al. 2022)

Analyse de l'instabilité des microsatellites (MSI) à l'aide du séquençage de l'exome entier (WES)

Les microsatellites (MS) sont des répétitions en tandem courtes (STR) ou des répétitions de séquences simples (SSR) composées d'unités de bases répétées de 1 à 6 pb, uniformément réparties dans les génomes eucaryotes, y compris les régions codantes et non codantes. De nombreuses études ont montré que l'instabilité des microsatellites (MSI) est étroitement associée à la tumorigenèse, et elle a été utilisée cliniquement comme un marqueur moléculaire important pour le pronostic et le développement de plans de traitement adjuvant pour les tumeurs solides telles que le cancer colorectal.

Dans l'analyse MSI, nous pouvons analyser le statut MS d'un échantillon unique ; nous pouvons également dépister les gènes MSI à haute fréquence et prédire le statut des microsatellites des échantillons tumoraux en fonction de l'analyse des loci de microsatellites au niveau des cellules somatiques.

Les auteurs ont étudié le statut MSI de 96 cancers liés à une déficience constitutionnelle en réparation des mésappariements (CMMRD) et de 8 tissus normaux. Il a été constaté que seulement 17 des 96 tumeurs CMMRD avaient un statut MSI élevé (MSI-H), un résultat qui était indépendant du gène de mutation MMR spécifique, et que différentes tumeurs chez le même patient entraînaient des classifications MSI différentes, tout en corrélant avec la spécificité des tissus, comme le pourcentage le plus élevé de MSI-H dans les cancers gastro-intestinaux par rapport aux tumeurs cérébrales.

Les MSs accumulent des indels MS dans les cancers MMRD germinaux (Chung J) et al. 2021)

Résumé

L'application du séquençage de l'exome entier dans la recherche sur les tumeurs peut fournir des idées pour le diagnostic, le traitement, le suivi, le traitement individualisé à travers les biomarqueurs tumoraux, et également fournir des méthodes de recherche pour étudier le mécanisme d'action des médicaments thérapeutiques contre les tumeurs. En raison de ses avantages en termes de faible coût et de haute efficacité, le séquençage de l'exome entier a un contexte d'application considérable dans l'étude des mécanismes tumoraux, et en regardant vers l'avenir, il deviendra un outil efficace pour la biologie moléculaire et le traitement individualisé des tumeurs.

Références :

1. Merino D M, McShane L M, Fabrizio D, et al. Établissement de lignes directrices pour harmoniser la charge mutationnelle tumorale (TMB) : évaluation in silico de la variation dans la quantification de la TMB à travers les plateformes de diagnostic : phase I du projet d'harmonisation de la TMB des Friends of Cancer Research. Journal de l'immunothérapie du cancer, 2020, 8(1).
2. Moretto R, Elliott A, Zhang J, et al. Altérations de la déficience en recombinaison homologue dans le cancer colorectal : implications cliniques, moléculaires et pronostiques. JNCI : Journal de l'Institut national du cancer, 2022, 114(2) : 271-279.
3. Chung J, Maruvka Y E, Sudhaman S, et al. La polymérase ADN et la réparation des mésappariements exercent des signatures distinctes d'instabilité des microsatellites dans les cellules humaines normales et malignes. Découverte du cancer, 2021, 11(5) : 1176-1191.