Coordinación científica: Dr. Fernando Rivera Hospital Universitario Marqués de Valdecilla,

Santander

Organizado por: Fundación para el progreso

de la oncología en Cantabria

Secuenciación Masiva en Cáncer Javier Freire Salinas

Biólogo Molecular

HUMV

Mediana supervivencia

(meses)

1 año (%)

2 año (%)

1980s 4-6 10 -

2000 8 30-35 10-15

2005 12 50 20

2015 14-15 60 30

2016… Medicina personalizada… ?

Cáncer de pulmón

Clasificación morfológica

Escamoso

34%

otros

11%

Adenocarcinoma

Genotipado del NSCLC

CCnP

Escamoso

Hematox

IHC panel: p40,

TTF1/Napsin A,

CK7, CK20

ALK & EGFR

Hematox

9

8

/

1

Diagnóstico diferencial

y molecular

Y después de EGFR and ALK?

Ensayos clínicos y dianas ya aprobadas

Hematox

IHC panel: p40,

TTF1/Napsin A,

CK7, CK20

ALK & EGFR

Hematox

21

8

/

1

Diagnóstico diferencial

y molecular 9

10

11...

20

Nuevos dianas

moleculares

Hematox

IHC panel: p40,

TTF1/Napsin A,

CK7, CK20

Hematox

8

5

/

1

Diagnóstico diferencial

y molecular

6

7

Y si pudieramos hacer todo el diagnóstico

molecular a la vez

Y EN UNA SOLA TÉCNICA

SECUENCIACIÓN DEL GENOMA

11

ACGTGGTAA CGTATACAC TAGGCCATA

GTAATGGCG CACCCTTAG

TGGCGTATA

CATA…

ACGTGGTAATGGCGTATACACCCTTAGGCCATA

Short fragments of DNA

AC..GC

TT..TC

CG..CA

AC..GC

TG..GT TC..CC

GA..GC

TG..AC

CT..TG

GT..GC AC..GC AC..GC

AT..AT

TT..CC

AA..GC

Short DNA sequences

ACGTGACCGGTACTGGTAACGTACA

CCTACGTGACCGGTACTGGTAACGT

ACGCCTACGTGACCGGTACTGGTAA

CGTATACACGTGACCGGTACTGGTA

ACGTACACCTACGTGACCGGTACTG

GTAACGTACGCCTACGTGACCGGTA

CTGGTAACGTATACCTCT...

Sequenced genome

Genome

SECUENCIACIÓN DEL EXOMA (WE)

Muchas menos bases Mayor cobertura

28X 280X

Data tsunami

NGS: Sistemas de rendimiento medio (“Bench”)

Roche-454 GS Junior MiSeq Ion Torrent PGM

CARACTERÍSTICAS

· Análisis de docenas a cientos de genes · Hasta 96 muestras (códigos de barras) · Cobertura ALTA-> sensibilidad y especificidad muy altas · Bajo coste · No “unsolicited findings” · Aplicación directa la diagnóstico · No bioinformático

APLICACIONES

Identificación de mutaciones a) Genes de gran tamaño b) Heterogeneidad genética: varios genes responsables de

una misma enfermedad c) Series amplias de pacientes

Esta tecnología se basa en la incorporación secuencial de nucleótidos fluorescentes con un extremo

terminal romo, que se fotografían mediante cámaras CCD en ciclos consecutivos. Illumina

Esta tecnología se basa en el registro

del microcambio de pH que se genera

al incorporarse una base en la

secuencia.

ION Sequencing

p-value: 0.00568

Rizvi et al

p-value: 0.000348

Snyder et al

p-value: 0.00498

Van Allen et al

NSCLC Melanoma Melanoma

Tumor Mutational Burden

Inmunoresponse Panel

Traditional pathway for

chemotherapies and

targeted therapies

Adapted from Chen and Mellman, Immunity 39:1 (2013)

Cancer vaccines and

adjuvants

Adoptive T-Cell

therapies

Checkpoint inhibitors on market

• Ipilimumab (CTLA4)

• Nivolumab (PD-1)

• Pembrolizumab (PD-1)

• Atezolizumab (PD-L1)

Inmunoresponse Panel

• 395 genes

• 394 primer sets

• 36 functional annotation

groups

• Lymphocyte regulation

• Cytokine signaling

•

•

•

•

Lymphocyte markers Checkpoint pathway

Tumor characterization

Housekeeping

Antigen presentation Antigen processing Innate immune response Leukocyte inhibition Leukocyte migration Lymphocyte activation Lymphocyte development Lymphocyte infiltrate

3 19 11 2 5 2 3 46

B cell marker Dendritic cell Dendritic cell, macrophage Helper T cells Macrophage Myeloid marker Neutrophil NK activation

11 7 6 8 5 7 5 8

B cell receptor signaling T cell receptor signaling T cell regulation TCR coexpression Chemokine signaling

Cytokine signaling Interferon signaling Type I interferon signaling Type II interferon signaling Housekeeping

3 6 9 19 10

15 8 8 23 11

NK cell marker T cell differentiation Checkpoint pathway

PD-1 signaling Drug target Adhesion, migration

Apoptosis Proliferation Tumor antigen Tumor marker

4 2 30

9 21 14

4 10 17 27

Inmunoresponse Panel

Function n Genes Function n Genes

Multi-gene assays for

solid tumor molecular

characterization

Multi-gene assays for immune response characterization

Driving important decisions in clinical cancer research

Muestra

NGS y ONCOLOGÍA

&TML

Ventajas de la Secuenciación Masiva

• Alto rendimiento – Muchos genes a la vez

• Técnica única – Capacidad de análisis de diversas

alteraciones • Polimorfismos simples, reordenamientos, variación número

de copia, INDELS.

• Capacidad de detección cuantitativa – Se puede determinar el porcentaje de

mutación

• Hace coste efectiva la medicina de precisión – “Right drug at right dose to the right patient at the right

time”

• Objetivos que hay que alcanzar para la NGS

– Alta cobertura con precio razonable

– Tiempo clínicamente relevante

• Desafios

– Alto coste de infraestructuras

– Personal con cualificación

– BIG DATA

The New Yorker

"Here's my sequence”

Tratamiento del cáncer en el futuro…?