Center for Personalized Cancer Treatment: Implementatie van Next Generation sequencing in kankerdiagnostiek Martijn Lolkema, MD/PhD Medical Oncologist UMC Utrecht
Disclosure belangen spreker
(potentiële) belangenverstrengeling Voor bijeenkomst mogelijk relevante relaties met bedrijven
Sponsoring of onderzoeksgeld Honorarium of andere (financiële) vergoeding Aandeelhouder Andere relatie, namelijk …
Zie hieronder Advisory role: Novartis/ Amgen/ Celgene/ Merck/ Roche GSK geen geen geen
Genetische afwijkingen bepalen gevoeligheid geneesmiddelen
BRAF mutation predicts sensitivity to MEK inhibition David B. Solit et al. Nature 439, 358-362
Resistance to therapy caused by intragenic deletion in BRCA2 Stacey L. Edwards et al. Nature 451, 1111-1115
How to organize personalized cancer treatment
www.cpct.nl
Het CPCT is een NL consortium Center for Personalized Cancer Treatment Joint expertise and infrastructure Treatment ▪ ~15,000 new cancer patients treated in ‘09 ▪ ~20% of total Dutch volume Clinical trials ▪ >250 clinical trials in 2009 ▪ ~1,700 enrolled patients ▪ ~40 open phase I studies Research ▪ Extensive sequencing capacity ▪ Cancer Systems Biology research center
RainDance ThunderBolts™ Next-Gen Sequencing Cancer Panel and RainDrop™ Digital PCR System Combine to Unlock Cancer Insights Mayo Clinic shares lessons learned from genomics clinic for sequencing-based cancer care and diagnostics Tumor Type Targeted Sequencing Method Picks Up Personalized Circulating Tumor DNA Markers
Sanger sequencing: de basis
Essentiele eigenschappen: primers nodig/ geen informatie over strands/ gebaseerd op amplificatie dmv DNA polymerase
Next generation sequencing: wat is er veranderd? I: Emulsie PCR
Single DNA molecule based amplification: dus geen primers meer nodig
Next generation sequencing: wat is er veranderd? II: Ligase based amplification
Repetitieve reactie: dus het “template blijft intact”/ strand informatie!
Next generation sequencing: wat is er veranderd? III: resolutie van detectie
Single bead detection: gevoeligheid!
Next generation sequencing platforms: wat moeten we weten? Solid: 40-50bp/ fluorescence
DNA library prep
Whole genome
Illumina: 100bp/ fluorescence
Size of fragments
Ion Torrent: 110-150bp/ pH
Fluorescence
Selection of DNA Whole exome
ePCR Targeted screen
pH
Next generation sequencing data
Waar staan we nu qua kennis? Publications that mention TCGA
N o o f p u b lic a t io n s
200
150
100
50
0 2
0
0
5 2
0
0
6 2
0
0
7 2
0
0
8 2
0
0
9 2
0
1
0 2
0
1
1 2
0
1
2 2
0
1
3
We zijn er nog niet!
Next generation sequencing platforms: wat wordt er nu geimplementeerd binnen de oncologie? Pro: snel, weinig input (20ng DNA), commercieel verkrijgbaar panel (AmpliSeq®), kosten effectief, goed gevalideerd. Con: technische moeilijkheden met bepaalde stukken DNA (homopolymers/ indels), PCR-based (relatief moeilijk aan te passen panels), niet FDA approved
Pro: snel, goed gevalideerd: voor diagnostiek cystic fibrosis FDA approved, technisch zeer solide, in theorie goed aan te passen panels (niet noodzakelijkerwijs PCR gebaseerd). Con: Nog geen commercieel verkrijgbaar panel, meer input DNA nodig.
Kan NGS ons dan helpen?
V 7 T 65 7 I D 5 7 3 G 42 I 7 N R 37 7 D 3 A 5W 7 W 28 6 V G 19 6 x 1 S 5R 6 Q 14 6 F K 01 6 x V 01 6 N 0 V 0 6 G V 00 6 E 0 V 0 6 R V 00 6 L 0 T 0M 5 L 99 5 G 97 I 5 S D 96 5 R 9 L 4N 5 8 N 4F 5 N 8 5 1I W 81 4 S 7 T 6x 4 G 7 4 0I G 69 4 V G 69 4 E G 69 4 R G 66 4 V D 64 4 A D 54 4 N R 48 4 N 4 E 4W 3 H 04 2 K E 97 2 Y 9 V 6G R 15 1 9 5 I P 8K 1 V 49 1 L A 30 1 A 1 5 V
N o o f s a m p le s w it h m u t a t io n
Wat voor soort data krijgen we dan? BRAF mutatie spectrum
100
80
60
40
20
0
Structurele varianten: amplificaties/ deleties Her2 amplification
MLPA 10
MLPA 4
MLPA 2
Translocaties: moeilijker voor de standaard platforms WGS/WES
Targeted re-sequencing PCR primers
* Mutation calling
probe
Read frequency
?
No read out yet
Translocaties: oplossingen ?
?
DNA
DNA
RNA
Random sequencing
Probe combined with sequence aspecific amplification
Effective but expensive
Potentially incorporated in existing assays Only for known translocation partners (eg ALK)
Towards 1 assay for genetic diagnostics for all cancer types
Is het wel zinvol om brede diagnostiek op alle tumoren te verrichten?
Is er al bewijs dat BRAF buiten melanoom een therapie target is?
Conclusies • De tumor genetica en de zeker de correlatie van tumorgenetica met respons zijn nog niet afgerond: er is nog veel data nodig • Met de huidige gegevens en technieken kunnen we wel starten met de eerste stappen richting genetische stratificatie voor behandeling • Juiste stratificatie kan voor sommige patiënten al een enorme stap vooruit betekenen
Acknowledgements Nicolle Besselink Geert Cirkel Christa Gadellaa Marlous Hoogstraat Ilse Houwers Stef van Lieshout Emile Voest Erwin van der Biezen Marja van Blokland Annette Gijsbers John Hinrichs Stefan Willems Paul van Diest
Marco Koudijs Ewart de Bruijn Nico Lansu Ies Nijman Ivo Renkens Edwin Cuppen
Neeltje Steeghs Lodewyk Wessels Jan Schellens Rene Bernards
Ron Mathijssen Sander Bins Stefan Sleijfer John Martens
To join: VUMC/ Groningen/ AMC/ LUMC/ Radboud/ Meander/ Elisabeth, Tilburg/ Alkmaar
Tumor genetica: a moving target!
Nature. 2012 January 11; 481(7382): 506–510.
