Bloedtest om longkanker op te sporen en te monitoren

Om longkanker te diagnosticeren wordt bij een patiënt tumorweefsel afgenomen en onderzocht op tekenen van kanker. Dit is echter niet altijd mogelijk vanwege de locatie van de tumor en kan pijnlijk zijn voor de patiënt. Voor zijn promotieonderzoek gebruikte Remco de Kock zogenoemde vloeistofbiopsieën op basis van een PCR-analyse in bloedplasma, om biomarkers voor tumoren te zoeken in het bloed van patiënten die vermoedelijk longkanker hebben. Het is minimaal invasief, patiëntvriendelijk, en blijkt zeer effectief bij de diagnose van longkankerpatiënten en de monitoring van hun therapie. Hij verdedigt zijn proefschrift op dinsdag 14 december bij de faculteit Biomedical Engineering van de TU Eindhoven.

“Bij veel ziekten gaat het erom bewijs te vinden dat de ziekte zich überhaupt in het lichaam bevindt”, zegt De Kock in een persbericht. “Bij longtumoren is het bewijs de aanwezigheid van celvrij tumor-DNA (ctDNA).”

ctDNA is een fractie van al het celvrije DNA dat in het bloed circuleert en is afkomstig van tumorcellen. Maar er is een klein probleem; voor iedereen met longkanker, vooral in een vroeg stadium van de ziekte, is ctDNA slechts in zeer kleine hoeveelheden aanwezig. Hiervoor zijn dus zeer gevoelige opsporingstechnieken nodig.

PCR schiet te hulp

De laatste maanden is een PCR-test veelvuldig in de media geweest als coronavirustests. PCR staat voor ‘polymerase chain reaction’ en is een manier om snel kopieën van DNA te maken wanneer slechts een kleine hoeveelheid DNA beschikbaar is. Droplet digital PCR (ddPCR) is een methode waarbij een monster in water-in-olie-druppeltjes wordt verdeeld vóór aanvang van de PCR. De druppels zorgen ervoor dat de DNA-moleculen nauwkeuriger kunnen worden opgespoord.

Lees ook: Kanker met bloedtest al in voorstadium op te sporen

“Het belangrijkste aspect van mijn onderzoek was om ddPCR tests voor ctDNA-analyse te ontwerpen, die in ziekenhuizen kunnen worden gebruikt”, zegt De Kock.

Multicentrisch onderzoek

Om deze nieuwe test te evalueren, zette De Kock, samen met onder andere Volkher Scharnhorst (TU/e en Catharina Ziekenhuis), Luc Brunsveld (TU/e) en Birgit Deiman (Catharina Ziekenhuis), een multicentrisch onderzoek op.

Catharina Ziekenhuis Eindhoven, Máxima Medisch Centrum, St. Anna Zorggroep, Amphia Ziekenhuis, St. Jans Gasthuis, en Maasstad ziekenhuis deden mee met het onderzoek, met meer dan 1.000 patiënten die vermoedelijk longkanker hadden.

“Van elke patiënt werd bloed afgenomen en geanalyseerd op mutaties in ctDNA, evenals andere eiwitten die in verband worden gebracht met tumoren”, zegt De Kock. “Als er een mutatie werd ontdekt, werd de patiënt daarna tijdens zijn behandeling gemonitord.”

Validatie en eliminatie van nadelen

Voordat de test bij patiënten kon worden gebruikt, moest hij worden gevalideerd.”We hebben de ddPCR-test gevalideerd met referentiestandaarden die bekende concentraties ctDNA bevatten”, legt De Kock uit. “We hebben ook een blauwdruk ontwikkeld met richtlijnen voor monsterafname, verwerking en analyse. Die dingen zijn allemaal nodig als de test in ziekenhuizen wordt gebruikt. “

De ddPCR-test is vervolgens klinisch gevalideerd, waarbij hij is toegepast op monsters van patiënten van wie een sterk vermoeden van longkanker bestond. Deze ddPCR-test wordt in het Catharina Ziekenhuis nu in de dagelijkse praktijk toegepast.

Voor het monitoren van de therapierespons is radiografische beeldvorming de gouden standaard, maar een nadeel daarvan is dat deze pas na lange tijd betrouwbaar is (twee tot drie maanden). Analyse van ctDNA daarentegen kan al na enkele weken uitsluitsel geven.

De Kock vond een zeer sterke overeenkomst tussen het verloop van de ctDNA-concentratie in bloed en het ziektebeloop bij radiografische beeldvorming. “Op basis hiervan bevelen wij een nieuwe ctDNA-aanpak op basis van herhaald ctDNA-onderzoek ten zeerste aan om de frequentie van radiografische beeldvorming te sturen. Op deze manier zou ziekteprogressie eerder kunnen worden opgespoord.”

Testen van ‘water op de longen’

De Kock beoordeelde vervolgens de flexibiliteit van de ctDNA-test door deze toe te passen op een andere vloeibare biopsiebron – pleurale effusie, ook bekend als ‘water op de longen’. Dit is een ophoping van overtollig vocht tussen de pleura oftewel het borstvlies, dat bestaat uit grote lagen weefsel rond de longen.

“Wij zijn de eersten die aantonen dat pleurale effusie kan worden gebruikt bij het monitoren van therapierespons”, zegt De Kock. “We stellen voor dat het testen van pleurale effusie en bloed moet worden gebruikt om te helpen bij het maken van een keuze uit therapieën en het monitoren van ziekteprogressie.”

Hulp van algoritmen bij diagnose

Het is één ding om een doeltreffende test te ontwikkelen, maar het is iets anders om de resultaten van de tests naar behoren te evalueren.

Om te helpen bij de diagnose werden drie algoritmen voor machine learning getraind met inputgegevens. Deze bestonden uit testresultaten van vloeistofbiopsieën met gebruikmaking van de ctDNA ddPCR-aanpak en beeldinformatie over de vermoedelijke tumor. De output van de algoritmen omvat de waarschijnlijkheid van de aanwezigheid van longkanker en het onderscheid tussen verschillende soorten longkanker.

“Door de algoritmen in de klinische praktijk te gebruiken, kan de diagnose soms objectiever worden en kan de arts veel extra gegevens gebruiken bij het stellen van de diagnose”, merkt De Kock op.

Er zijn verschillende voordelen van het gebruik van vloeistofbiopsieën voor de arts en de patiënt. “Deze test kan nuttig zijn in gevallen waarin de diagnose niet doorslaggevend is, of wanneer de patiënt te ziek is voor het ondergaan van een weefselbiopsie. Dankzij de modellen en deze minimaal invasieve test zouden patiënten soms eerder een accurate diagnose kunnen krijgen en zou het afnemen van weefselbiopten via een operatie voorkomen kunnen worden. “