PLoS ONE: Prospective Molekylær profilering af Canine Kræft Giver en klinisk relevant Sammenlignende Model for evaluering Personlig Medicin (Pmed) Trials

Abstrakt

Baggrund

molekylært-guidede forsøg (dvs. Pmed) nu søge at støtte kliniske beslutningsproces ved at matche cancer-targets med terapeutiske muligheder. Der har været hæmmet af manglen på kræft modeller, der tegner sig for de enkelte-til-individuel heterogenitet i og på tværs kræftformer. Naturligt forekommende kræftformer i selskabsdyr er heterogene og dermed give mulighed for at besvare spørgsmål om disse Pmed strategier og optimere oversættelse til patienter. For at realisere denne mulighed, er det nu nødvendigt at demonstrere muligheden for at gennemføre molekylært-styrede analyse af tumorer fra hunde med naturligt forekommende kræft i en klinisk relevant indstilling.

Metode

Et bevis -of-koncept undersøgelse blev foretaget af den sammenlignende Oncology Trials Consortium (COTC) at afgøre, om tumor indsamling, prospektivt molekylær profilering, og Pmed rapport generation inden for 1 uge var muligt hos hunde. Enogtredive hunde med kræft i varierende histologier blev inkluderet. Fireogtyve af 31 prøver (77%) med succes opfyldt alle foruddefineret QA /QC kriterier og blev analyseret via Affymetrix genekspressionsprofilering. En efterfølgende bioinformatik workflow forvandlet genomiske data i en personlig rapport stof. Gennemsnitlig ekspeditionstid fra biopsi til at rapportere generation var 116 timer (4,8 dage). Unsupervised gruppering af hunde tumor udtryk data grupperet af kræft type, men overvåget gruppering af tumorer baseret på den personlige beretning stof grupperet af narkotika klasse i stedet for kræft type.

Konklusioner

Indsamling og turnaround af høj kvalitet hunde tumorprøver, centraliseret patologi, analyt generation, matrix hybridisering, og bioinformatiske analyser matchende genekspression til behandlingsmuligheder er muligt i en praktisk klinisk vindue ( 1 uge). Clustering data viser robuste signaturer ved kræft type, men også viste patient-til-patient heterogenitet i narkotika forudsigelser. Dette giver yderligere støtte til optagelsen af ​​en heterogen population af hunde med kræft i den prækliniske modellering af skræddersyet medicin. Fremtidige sammenlignende onkologi studier optimere leveringen af ​​Pmed strategier kan støtte udviklingen af ​​kræft narkotika

Henvisning:. Paoloni M, Webb C, Mazcko C, Cherba D, Hendricks W, Lana S, et al. (2014) Prospective Molekylær profilering Canine Kræft Giver en klinisk relevant Sammenlignende Model for Evaluering Personlig Medicin (Pmed) Trials. PLoS ONE 9 (3): e90028. doi: 10,1371 /journal.pone.0090028

Redaktør: Steven George Rozen, Duke-NUS, Singapore

Modtaget: April 15, 2013; Accepteret: 28 Januar 2014; Udgivet: 17 Marts 2014

Dette er en åben-adgang artiklen, fri for alle ophavsrettigheder, og kan frit gengives, distribueres, overføres, ændres, bygget på, eller på anden måde bruges af alle til ethvert lovligt formål. Værket gøres tilgængeligt under Creative Commons CC0 public domain dedikation

Finansiering:. Grant support: National Institutes of Health UC2 CA148149. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion der er behov for

Nye tilgange til at forbedre resultater for kræftpatienter. I det sidste årti, har fremskridt i biologiske platforme og efterforskningsmæssige værktøjer tilladt den molekylære karakterisering af kræft i en klinisk relevant indstilling. Faktisk inden for skræddersyet medicin (Pmed) repræsenterer integrationen af ​​genomiske, proteom og epigenetiske data i karakteriseringen af ​​en patients cancer [1], [2], [3], [4]. Mål af personaliseret medicin er at afsløre unikke sygdom drivere eller modtagelighed, potentielle toksicitet og modstand profiler og udvikle patientspecifikke terapeutiske interventioner. Trods løftet i denne tilgang, mange huller forbliver i fastlæggelsen af ​​bedste praksis, muligheden for real-time molekylær profilering af patientprøver til støtte for terapeutisk beslutningstagning, og den faktiske kliniske fordele af disse tidskrævende og kostbare teknikker.

Molekylære træk af kræft har været grundlag for at vælge specifikke behandlinger af patienter i over et årti. Indledende tilgange var kandidat-baseret, såsom brugen af ​​imatinib (Gleevec) for akutte myeloide leukæmier huser

BCR-ABL

gen translokationer, HER2Neu positiv brystkræft behandling med trastuzumab (Herceptin), og forud for dette, tamoxifen i ER /PR positive brystkræftpatienter [5], [6]. Sådanne tilgange repræsenterer nogle af de tidligste former for molekylært vejledt terapi. I sin nuværende form har Pmed udviklet sig til at repræsentere en storstilet ikke-kandidat vurdering af en given kræft i hele genomet med større farmakopé dækning, snarere end forespørgsler på specifikke kandidat analytter for en enkelt sygdom-drug sammenhæng [7], [8]. Den omfatter en serie af high throughput analyser såsom genekspression, hel-genom sekventering, hel exome-sekventering og epigenetiske vurderinger rettet til detaljer somatiske og arvelige mutationer i enkelte patienter og deres tumorer. Men genom-dækkende overvågning er kompleks og fører ikke nødvendigvis til en enkelt eller defineret intervention. Sofistikeret matematiske algoritmer er nødvendige for at integrere disse store puljer af molekylære data og derefter matche eller identificere passende eller rimelige behandlingsmetoder. Eksempler på ikke-kandidat Pmed kliniske studier er blevet rapporteret. Den Bisgrove forsøget, udført af Von Hoff et al., Behandlet 66 patienter med refraktære og metastatisk kræft med regimer valgt gennem immunhistokemisk og genekspression profilering af de enkelte patients tumor i forbindelse med heuristiske biomarkør regler baseret på litteratur beviser [9]. Progressionsfri overlevelse (PFS) forbedret i forhold til den umiddelbart foregående regime i 27% af patienterne [9]. Tsimberidou et al. beskrev fordelene ved molekylært skræddersyet behandling over ikke-molekylært matchede behandling med højere samlede responsrater (27% v. 5%), længere tid til behandlingssvigt (median 5,2 v. 2.2 måneder), og forbedret samlet overlevelse (median 13,4 v. 9 måneder) i fase i-studier [10]. Andre undersøgelser har tilsvarende vist, det er muligt og potentielle nytte af Pmed tilgange i en række kliniske indstillinger [11], [12]. De tidlige succeser i proof-of-concept forsøg med humane patienter understrege behovet for at optimere forskellige aspekter af Pmed for bredere klinisk anvendelse. Eksempler på områder, der har behov for optimering omfatte forbedring af indsamling og bearbejdning prøve teknikker, definitionen af ​​molekylære funktioner i patientprøver, og anvendelsen af ​​matematiske algoritmer til at integrere disse store puljer af molekylære data til at modellere relevante behandlingsmetoder. Mængden og mangfoldigheden af ​​tilgængelige data kombineret med forskelle i algoritmer kan gøre det vanskeligt at afgøre, hvordan at prioritere forbindelserne mellem molekylære mål og terapeutiske midler [13]. Faktisk sammenligninger mellem algoritmer, der søger at matche mål med der er behov lægemidler. Konventionelle prækliniske modeller for kræft er ikke kendetegnet ved den individuelle-til-individuel heterogenitet ses i humane kræftformer. Som sådan der er begrænset mulighed for at bruge disse prækliniske modeller for effektivt at optimere og oversætte komponenter af Pmed. Desuden er det usandsynligt, at en sådan optimering af Pmed kan udføres i menneskelige forsøg alene.

Sammenlignende onkologi er oftest bruges til at beskrive studiet af kræft biologi og terapi i selskabsdyr, der naturligt udvikler kræft [14], [15], [16]. Den heterogenitet og kompleksitet kræft i hund befolkning og inden kohorter af hunde med de samme histologiske diagnoser er velegnet til modellering Pmed. Den offentlige tilgængelighed af et progressivt kommenteret hunde genom og fremkomsten af ​​højt gennemløb genomiske teknikker til hunden har gjort det muligt komparativ onkologi at beskrive hunde kræft biologi og definere potentielle terapeutiske mål i mange af de samme måder som menneskelige kræftformer [17]. Desuden stærke kræft racen forkærlighed støtte “race-baserede ‘kim-line opdagelser, der kan strømline definitionen af ​​specifikke cancer mål som” drivere “af en kræft begivenhed. Da sammenlignende onkologi modellering ikke kræver up-front behandling med specifikke cancer behandlingsregimer, kan nye terapeutiske midler blive tilbudt via kliniske forsøg på noget tidspunkt i kræft præsentation. Komprimeret sygdom progression gange i hunde med kræft tillader evaluering af en række Pmed interventioner mod langsgående endpoints for kræft progression på måder ikke muligt i den menneskelige klinik. Endelig sammenlignende onkologi randomiserede kontrol forsøg kan udføres i den nydiagnosticeret, adjuvans (dvs. minimal residual sygdom) og metastatiske indstillinger, evaluere nytten af ​​Pmed narkotika udvælgelse og algoritme forudsigelse tværs af en række kliniske scenarier.

Til begynder at realisere disse muligheder for at modellere Pmed strategier blev en proof of concept undersøgelse foretaget gennem Sammenlignende Oncology Trials Consortium (COTC) for at afgøre, om indsamling og analyse af tumor prøver fra hunde med kræft, inden et Pmed rammer, kunne være afsluttet i en tidsperiode ( 1 uge) for gennemførligt til implementering i en fremtidig terapeutisk retssag. Tumor biopsier på tværs af flere histologier og i kohorter af hunde blære overgangsordning celle karcinom (TCC), lymfom, og melanom blev indsamlet og kvalitetssikring /kontrolforanstaltninger anvendes på hvert trin i processen med at generere molekylære data til at støtte en Pmed afledt terapeutisk rapport. Resultaterne viste, at høj kvalitet, potentielle tumor samlinger, og i stor målestok identifikation target /lægemiddel undersøgelser i hunde cancere er mulige. Som observeret i humane Pmed forsøg, tumor genekspression signaturer hos hunde klynge af kræft type, mens de personlige narkotika rapporter var entydigt patient defineret. Dataene fra denne undersøgelse tjener som begrundelse for nu omfatter hunde med spontane kræftformer i avancement og optimering af Pmed for humane patienter.

Resultater

Undersøgelse Tilmelding

Undersøgelsen design ( tabel 1: Undersøgelse Schedule), der fremadrettet tumor indsamling og real-time molekylære profilering i hunde med kræft. I alt 31 hunde blev indskrevet, og til en af ​​fire kohorter. Den første kohorte var åben for alle typer kræft (n = 15 tilmeldte, 10 prøver bestået QA /QC), mens de resterende tre kohorter var race og /eller kræft typespecifikke. De kræft typespecifikke kohorter inkluderet skotske terriere med blære overgangsordning celle karcinom (n = 5 tilmeldte, 4 bestået QA /QC), golden retrievere med lymfom (n = 5 tilmeldt, 5 bestået QA /QC), og amerikanske cocker spaniels med modermærkekræft. Den melanom kohorten blev åbnet for alle racer efter tre måneder til at forbedre periodisering (n = 6 tilmeldt, 5 bestået QA /QC). Alder (interval: 5.1-13.4 år, median 9,7 år), køn (18 steriliserede hunner, 1 intakt kvindelige, 9 kastrerede hanner, 3 intakte hanner) og race (5 blandet race og 26 racerene) blev registreret variabler for alle hunde indskrevet (tabel 2: Undersøgelse Kohorter). Retssagen åbnede den 11. maj 2011 og lukket Den 19. oktober 2011 Ved at nå sine periodiseret mål. Der var ingen signifikante bivirkninger rapporteret (i henhold til VCOG-CTCAE konventionen) [18].

Quality Assessment /Kvalitet Kontrolforanstaltninger lykkedes at definere høj kvalitet tumor prøver til udtryk analyse

Histopatologi kvalitetssikring og kontrol (QA /QC) vurdering af alle biopsier blev udført af en patolog (EJE). Fireogtyve af 31 tilfælde indskrevet (77%) bestået QA /QC med en gennemsnitlig tumor overfladeareal på 75-100%, tumor kerner af 75-100%, og nekrose eller lig med 10%. (Tabel 2: Study Kohorter) Årsager til histopatologi QA /QC fiaskoer omfattede prøver med for lidt levedygtig tumor, høj grad af nekrose, lille stikprøve størrelse, eller ikke-kræftdiagnose (Tabel 3: Årsager prøver mislykkedes QA /QC)

RNA isolering og QA /QC vurdering blev udført for alle tilmeldte tilfælde (n = 31) på et klinisk laboratorium Improvement Ændringer (CLIA) akkrediteret facilitet (Clinical referencelaboratorium, Lenexa, KS) for at sikre laboratorieundersøgelser kvalitet . QA /QC standarder, der er defineret her, er tidligere blevet anvendt til gennemførelse af humant væv behandling og kliniske forsøg (https://wwwn.cdc.gov/clia) [19]. foranstaltninger Kvalitetskrav til RNA isolering var mængde (totalt udbytte 20 ng) og integritet (A

260 /A

280≥1.8, RIN≥8.0) målt ved NanoDrop og Agilent Bioanalyzer hhv. Tredive af de 31 sager (96,78%) bestået RNA QA /QC. En prøve (0507) mislykkedes QA /QC grundet dårlig RNA kvalitet (lav RIN score = 2,60), sandsynligvis på grund af dets rigelige bindevæv komponent (figur 1 og tabel 3: Årsager prøver mislykkedes QA /QC). Endelig cDNA blev derefter amplificeret for alle resterende prøver. Kvalitetskontrol for amplificeret cDNA inkluderet isolation mængde (totalt udbytte ≥5 ug) og integritet (260 /280≥1.8); alle 30 prøver øjeblikkeligt cDNA vurdering

Formalin-fikseret, paraffinindlejrede tumor- biopsiprøver sektioneret, paraffin indlejret og H 10%), mens B. prøve 0503, en beagle med lymfom, mislykkedes QA /QC (Tumor 75-100%, nekrose 20%). Biopsier, der ikke har bestået QA /QC i enhver kategori blev ekskluderet fra efterfølgende analyse. Derudover RNA-isolering blev udført for alle tilmeldte tilfælde (n = 31) ved en CLIA certificeret laboratorium. RNA blev ekstraheret fra tumorer biopsiprøver. Kvalitet foranstaltninger omfattede mængde (totalt udbytte 20 ng) og integritet (A

260 /A

280 1,8, RIN 8,0) målt ved NanoDrop og Agilent Bioanalyzer. Elektroferogrammer fra tilfælde C. 0210 og D. 0507 er afbildet. Prøve 0210, en mundtlig melanom, bestået RNA QA /QC mens prøve 0507, en mast celle tumor, mislykkedes QA /QC (dårlig kvalitet RNA grund af en stor bindevæv komponent).

Hver sag gennemgik den ovenfor beskrevne histopatologiske og RNA /cDNA-evalueringer. Prøver (n = 24/31), der passerede alle faser af QA /QC blev analyseret for genekspression på en Affymetrix platform (Canine Genome v 2.0). Almindelige årsager til QA /QC fiaskoer var små prøver eller prøver med en utilstrækkelig mængde af levedygtige tumor til stede (tabel 3: Årsager prøver mislykkedes QA /QC). Disse resultater er i overensstemmelse med de af væv indsamles for humane Pmed forsøg.

Bioinformatik analyser udnyttet genomics data til at generere individuelle patients personlig medicin rapporter inden en klinisk relevant tidsramme

Gene udtryk data fra hver tumor blev sammenlignet med den af ​​en reference-gen sat til at definere en relativ genekspression profil. Referencen sæt bestående af fyrre normale hunde væv blev anvendt til at estimere variansen i genekspression tværs normal fysiologi [20]. Hvert gen probeset var repræsenteret af en z-score skildrer sin tumoral udtryk i form af antallet af standardafvigelser fra middelværdien udtryk for denne sonde sat i referencedata. Gener med en positiv z-score i tumoren var dermed over-udtrykt mens dem med en negativ z-score var under-udtryk. Expression data blev derefter analyseret ved seks prædiktiv metoder (Drug Target Expression, Drug Respons Underskrifter, Drug Følsomhed Underskrifter, Network Target Aktivitet, Biomarkør-Based-Regler-Sensitive, Biomarkør-Based-Regler-ufølsomme) til at identificere potentielle terapeutiske midler til behandling ( Figur 2) ifølge en tidligere belyst arbejdsgang [19]. Drug følsomhed blev rangeret af z-score og p-værdier blev omdannet (-log (

s

)) og rapporteres individuelt for hver specifik algoritme derefter opsummeres (summen af ​​(-log (

s

) tværs algoritmer) at give en samlet forudsigelse af udvælgelse stof. en oversigt og narkotika metode sammenligning defineret toppen udvalgte agenter (tabel S1). Resuméet giver mere vægt til narkotika foreslået af mere end én algoritme. Pmed rapporter blev ikke skal være anvendes terapeutisk i denne pilotundersøgelse, selv om deres rettidige generation demonstreret bioinformatik gennemførlighed at bruge hunden som en model for fremtidige Pmed kliniske forsøg.

Gene udtryk data fra hver tumor blev sammenlignet med en reference prøvesæt (hunde normal væv kompendium, GSE20113 fra Gene Expression Omnibus) for at opnå en relativ genekspression profil. Hvert gen probeset var repræsenteret af en z-score skildrer sit udtryk i tumoren med hensyn til antallet af standardafvigelser fra middelværdien udtryk i henvisningen sæt . I iteration af Pmed værktøjer, der anvendes i denne undersøgelse blev data analyseret af seks forskellige prognosemodeller metoder (Drug Target Expression, Drug Respons Underskrifter, Drug Følsomhed Underskrifter, Network Target Aktivitet, Biomarkør-Based-Regler-Sensitive, Biomarkør-Based-regler -Insensitive) for at identificere (eller udelukke i tilfælde af biomarkør resistente regler) potentielle midler til overvejelse. Alle forudsigelser var baseret på konvertering af hunde genomiske data i humane homologer (for både patient tumor prøver og reference sæt normale væv) forud for anvendelsen af ​​de specifikke algoritmer, der er afhængige udelukkende på menneskelig viden og /eller empiriske narkotika skærme anvendelse af human cellelinjer (se fremgangsmåder). Mens enkelte patients tumor Pmed rapport generering og distribution var det sidste skridt i denne proces, har denne specifikke undersøgelse ikke har terapeutisk hensigt og narkotika recept blev ikke udført.

Den mindste mulige kliniske tidslinje (tid fra prøve konstatering og forsendelse fra COTC sted til færdig Pmed rapport tilbage til ansvarlige læge) blev defineret før studere initiering som 168 åbningstid ( eller lig med 7 dage) (Figur 3). Turnaround tid for alle tilfælde var hurtigere end forventet. Det var mindre end 5 hverdage (n = 24, 116,5 åbningstid (4,85 dage) og 168,46 samlede totale timer (7.01 dage)). (Tabel 4: Klinisk Turn Around Time). Klinisk behandlingstid for tilfælde 0508 (TCC) var en outlier (afsluttet i 212 kontortid). Udtrykket data blev genereret på 91 åbningstider (3,79 dage), men der var en forsinkelse i at sende Pmed rapport til efterforskerne. Dets optagelse i analysen ikke påvirke konklusioner undersøgelsen. Samlet turnaround for prøve analyser passe en relevant klinisk vindue for fremtidige sammenlignende onkologiske forsøg til model menneskelige Pmed fremskridt.

Den grafiske definerer den kommende tidslinje over de vigtigste trin i processen med prøvetagning, forsendelse, histopatologi og RNA kvalitet livsforsikrings- og kontrol vurderinger, udtryk profilering og Pmed rapport generation. Prøverne blev biopsi på deres kliniske COTC site, der sendes til histopatologi og CLIA laboratorier for parallel prøve og RNA QA /QC, Affymetrix genekspression analyse udført, og de afledte genomiske data sendes til Van Andel Research Institute for bioinformatik evaluering og Pmed rapport generation. Mindste mulige behandlingstid for prøve analyse blev beskrevet fremadrettet som 7 hverdage (168 timer), men alle sager blev afsluttet i 4,85 dage (116.46 timer). Processen lykkedes at definere væv af høj kvalitet til molekylær analyse og vil blive brugt i fremtidige hunde Pmed sammenlignende undersøgelser.

Canine tumorprøver klynger af kræft typen men narkotika rapporter var patient specifik

for at karakterisere anvendeligheden af ​​de resulterende hunde tumor udtryk data til fremtidig terapeutisk overvejelse, blev udført clustering analyse. Multidimensional skalering (MDS) koordinater blev genereret ved hjælp af individuelle tumor gen (mRNA) ekspression og narkotika forudsigelse scoringer. I overensstemmelse med andre bestræbelser ved hjælp af MDS og principal komponent analyse (PCA) af humane tumorer, genekspression i hundens tumorer klynger af kræft type (figur 4). Som forventet, brede histologiske kategorier delt genomiske signaturer, med carcinomer (blære TCC, nasal karcinom, hepatocellulært carcinom (HCC)), mesenkymale (bløddelssarkomer, hemangiosarcoma, histiocytisk sarkom, melanom), og rundt celle (lymfom) tumorprøver klyngedannelse i undergrupper. Enkelt HCC prøve var en outlier grundet lever specifikke gener bliver stærkt udtrykt med høj varians i forhold til andre prøver. Race blev analyseret som en uafhængig variabel i tumor genekspression men påvirkede ikke klyngedannelse (Figur S1). Både rene opdrættet og blandede race hund prøver blev grupperet efter histologisk beskrivelse.

Multidimensional skalering (MDS) koordinater blev genereret ved hjælp af individuelle tumor genet (mRNA) udtryk z-scores til at definere relationer i datasættet. Tumor-genekspression grupperes i tumortype. Derudover histologiske kategorier deler genomiske signaturer, med carcinomer (blære TCC, nasal karcinom, hepatocellulært carcinom (HCC)), mesenkymale (bløddelssarkomer, hemangiosarcoma, histiocytisk sarkom, melanom), og rundt celle (lymfom) tumorer clustering sammen i undergrupper.

anden fase af MDS-analyse anvendte samlede indlejrede Pmed narkotika score, en sammenlægning af de enkelte metode scoringer, at klynge individuelle prøver ved medicin modtagelighed (figur 5). Det stof pool til rådighed for denne analyse omfattede 184 FDA godkendte agenter. Der var en svag sammenslutning af narkotika opkald med tumortype, men også klart heterogenitet i narkotika forudsigelse selv inden for et defineret kræft type. Foreløbige narkotika forudsigelser baseret på individuelle tumor egenskaber understøtter brugen af ​​Pmed narkotika recept i fremtidige sammenlignende onkologi studier.

A. MDS-analyse viser indlejrede Pmed resumé narkotika scoringer klynge individuelle prøver af narkotika modtagelighed. Der var en svag sammenslutning af narkotika opkald med kræft type, men klar heterogenitet i narkotika forudsigelse selv inden for en enkelt kræftform (histologi). B. Et zonekort af målrettet og konventionel middel følsomhed på tværs af hver patientprøve. Individualiserede narkotika forudsigelser baseret på tumor egenskaber understøtter brugen af ​​Pmed narkotika recept i fremtidige sammenlignende onkologi studier.

Diskussion

I denne undersøgelse, vores mål var at bestemme muligheden for realtid transkriptom analyse af hunde tumorer som en del af en Pmed strategi for at tillade udvælgelse af potentielt aktive lægemidler til personlig patient terapi. Tidslinjen fra tumor biopsi til Pmed rapport generation var 5 hverdage, hvilket bekræfter det er praktisk at potentielle tumor indsamling, molekylær profilering, og generering af en handlingsrettet Pmed rapport i hunde med kræft. Tumorprøver indsamlet var af høj kvalitet målt ved både histopatologiske og molekylære standarder for nukleinsyre integritet og udbytte.

MDS-analyse afslørede, at hunde tumor-genekspression var stærkt bundet til cancer type. Selv om antallet af histologiske undergrupper analyserede var små, data var i overensstemmelse. Derudover clustergram analyse af personlige narkotika rapporter på tværs af prøver viste heterogenitet i forudsigelser selv inden for en enkelt kræftform. Det giver støtte til inddragelse af hunde med naturligt forekommende kræftformer i Pmed prækliniske undersøgelser, hvor patient-til-patient variabilitet inden for en given kræftform (histologi) findes. Faktisk gennemgang af narkotika forudsigelser stammer fra hunde udtryk studier omfatter flere terapeutiske midler, der er rimeligt forudsagt at have effekt i en given cancer (dvs. mitoxantron i lymfom) samt agenter ikke almindeligt anvendt i, at kræft, men anvendes i andre typer kræft ( dvs knase inhibitor sunitinib i blærekræft), og også medicin, som ikke er almindeligt anvendt i kræftpatienter (dvs. theophyllin). Dette valg af Pmed afledte agenter støtter altoverskyggende forudsætning for denne tilgang, da konventionelt anvendte lægemidler indgår som muligheder (proof of concept), men udvides med midler, som ikke kan betragtes uden denne tilgang.

race og typespecifikke kollektioner til Golden Retrievere med lymfomer, skotske terriere med TCC, og en åben histologi /åben race kohorten også tilladt for sammenligninger på tværs af tumortype og race. Kræftform-definerede klynger falske race foreninger. Det er dog muligt, at hvis sekventeret, kan tumor mutationsstatus være mere specifikt beskrivende for racen. Også at bemærke, periodisering var langsommere for nogle racer og kræft typespecifikke kohorter (især amerikansk cocker spaniel med melanom), og derfor efterfølgende race baserede indsats kræver ekstra store incentivized periodisering at være bæredygtige.

Companion dyr med kræft er blevet mere og mere brugt til at give indsigt i tumor biologi og i kliniske studier af lægemiddeludvikling [15], [21], [22]. Som bemærket ovenfor er dette særligt relevant for Pmed hvor traditionelle gnaver xenograftmodeller ikke kollektivt repræsenterer heterogenitet vides at eksistere i en population af humane patienter med en given histologisk diagnose af cancer [14], [23]. Sammenlignende modeller kan imødegå udfordringer i Pmed området ved at give begge typer af heterogenitet og som sådan mulighed for at spørge, om Pmed guidede interventioner er forbundet med forbedrede resultater sammenlignet med konventionelle metoder. Da Pmed algoritmer ofte definere “første”, “anden”, “tredje” tier midler, sammenlignende onkologiske undersøgelser kunne teste kliniske værdi af den første versus den anden og tredje midler. Sådanne midler kan tilbydes som front line behandling til hunde med cancer alene eller i kombination med andre cancerterapi. Sammenlignende onkologi forsøg kunne også gøre det muligt at sammenligne Pmed algoritmer (som sandsynligvis vil være kontekstafhængig) gennem head-to-head forsøg for at fastlægge de mest succesfulde tilgange eller scenarier for algoritme recept [28]. Med crossover regler for progressiv sygdom, kan nye forsøg designs også tillade evaluering af formodede “negative” (dvs. ikke forventes at være effektiv) agenter i forhold til formodede “positive) agenter (dvs. forventes at være effektiv). Endvidere kan komponenter af Pmed tilgang individuelt testet og optimeret gennem komparative modeller. Interessante optimering kan omfatte definere de bedste kilder til molekylær input data, bestemme optimale biopsi indsamling teknikker, evaluere informeret algoritme generation, og udforske multikombinerbare terapi valg [26].

Pmed sammenlignende onkologi undersøgelser er dog begrænset af udfordringer i oversættelse af genomiske signaturer på tværs af arter. For eksempel, selv om der er data, der viser ligheder i genekspression mellem hunde og mennesker kræfttyper, anvendelse af menneskelige udtryk underskrifter for at forespørge hunde udtryk data ikke veletableret [24], [25], [27]. Endvidere i tilfælde af genekspression data, kan manglen på normale referenceområder sæt i sammenlignende arter udgør en udfordring. I denne rapport blev anvendt anvendelsen af ​​en hund normalt væv ekspression datasæt. Alternative muligheder for henvisningen sæt kan omfatte udtryk data fra andre tumortyper. Fra det perspektiv, at disse analyser er rettet mod identifikation af centrale deregulering fænomener, forventer vi, at en betydelig deregulering vil blive identificeret, selv når der anvendes meget variabel reference sæt tumorer. Alle metoder begynder med grundlæggende z-scores og for gener, der er liberaliseret disse scoringer vil være meget betydelig, uanset referencen. Til støtte for denne, gennemgang af valg narkotika data (tabel S1) giver støtte til gyldigheden af ​​denne cross-art tilgang. For eksempel lægemiddeludvælgelse resultater i hunde lymfom forhold til andre typer uforholdsmæssigt omfatter cytotoksiske lægemidler, der konventionelt anvendes til behandling af hunde og human lymfom. Tilsvarende overgangsperioden cellecarcinom i blæren uforholdsmæssigt omfattede flere inhibitorer af cox-2-vejen. Interessant disse midler er blevet vist at være aktive og er under evaluering i hunde og human blære kræft.

Komplekse modeller er nødvendig for effektivt at evaluere Pmed forsøgsdesign og denne proof of concept trial validerer hund med kræft som model til klinisk evaluering af nye Pmed tilgange. Det er nu rimeligt, at hunde med kræft kan begynde at udfylde hullet i at optimere leveringen af ​​disse tilgange til oversættelse til patienter. Vores undersøgelse anvendte operationelle, analytiske og kliniske aspekter af en komparativ tilgang til at identificere potentielt aktive stoffer i spontant afledte kræftformer. Denne undersøgelse sætter grundlaget for forsøg, der bliver mere integreret og omfattende i naturen selvom generering og analyse af flere dimensioner af genomiske data i forbindelse med potentielle kliniske resultater. Sammenlignende onkologi modeller har potentialet til at fremskynde denne evaluering og føre fremskridt i skræddersyet medicin.

Metoder

Sammenlignende Oncology Trials Consortium

De mål og infrastruktur i COTC har været tidligere beskrevet [14], [21], [29]. Alle COTC forsøgsdata blev rapporteret elektronisk og samtidigt revideret gennem Cancer Central Klinisk Database (C3D), en kontrolleret adgang database udvikles gennem NCI Center for Kræftforskning (CCR) og Cancer Bioinformatik Grid (CaBIG) og modificeret til brug i hunde kliniske forsøg [30].

Undersøgelse design og planlægge

Client-ejede hunde med histologisk bekræftet kræft, gunstig performance status (grad 0 eller 1 modificeret Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) performance status) , og informeret ejer samtykke var berettiget til indskrivning. Specifikke delmængder herunder skotske terriere med overgangsordning celle karcinom i blæren, golden retrievere med multi-centreret lymfom og alle racer med oral melanom var berettiget til indskrivning. Egnethedskriterier krævede en tumor medgørlige til en perifer biopsi (undtagen tilfælde med midlertidige celle carcinom i blæren). Kun hunde med naive sygdom var berettiget til indskrivning. Fysisk undersøgelse og laboratorium [komplet blodtælling (CBC), serum biokemisk profil, urinanalyse (UA)] evalueringer blev udført for at vurdere berettigelse før indskrivning. Eksklusionskriterier fjernet hunde med betydelige komorbiditeter (såsom nyre, lever, og hjertesvigt eller koagulopati), historie med kemoterapi (herunder kortikosteroider i lymfom sager og NSAID i TCC), strålebehandling eller immunterapi.