Аннотация
Совершенствование методик диагностики рака легкого (РЛ) направлено на увеличение эффективности лекарственного и
хирургического лечения за счет своевременного выявления РЛ. Молекулярно-генетический анализ свободно-циркулирующей
внеклеточной ДНК (сцДНК), выделенной из плазмы крови, может в перспективе дополнить методы лучевой диагностики РЛ
и стать вариантом исследования при подозрении на РЛ или его рецидив. Ранее нами была разработана методика выявления
случаев РЛ по профилю фрагментации сцДНК, выделенной из плазмы крови пациентов. Целью настоящей работы была
оценка повторяемости и воспроизводимости результатов, полученных при использовании разработанной нами методики
для диагностики РЛ. Исследовали 12 случаев РЛ (стадии I, II, III – 3, 5, 4 случаев, соответственно). Случаи были разделены
на две группы по 6 образцов таким образом, что в каждой группе были представлены I, II, III стадии. Для каждого образца
высокопроизводительное секвенирование (NGS-анализ) сцДНК фрагментов из плазмы крови выполняли суммарно два раза.
Оценка воспроизводимости результатов классификации клинических случаев на основании сравнения двух независимых и
непересекающихся групп пациентов с РЛ была выполнена в 1 и 2 день постановки NGS-анализа. При сравнении результатов
для групп в 1 день проведения NGS-анализа значение p-величины было равно 1, во 2 день – 0,45. Для всего массива данных повторяемость методики была оценена посредством теста Мак-Немара. Сравнение результатов NGS-анализа, полученных
в 1 и 2 день показало, что для каждой группы различий не было обнаружено (р-величина=1). Таким образом, были доказаны
воспроизводимость и повторяемость методики диагностики рака легкого по профилю фрагментации сцДНК.
Annotation
Improvement of methods for diagnostics of lung cancer (LC) is aimed at increasing the effectiveness of drug and surgical treatment
through timely detection of LC. Molecular-genetic analysis of circulating-free DNA (cfDNA) isolated from blood plasma can
complement methods of radiological diagnosis of LC in prospect and become an option for detection of suspected cases of LC or
of its relapse. Previously, we have developed a method for identifying LC cases based on cfDNA fragmentation pattern in the blood
plasma samples of patients. The purpose of this study was to assess the repeatability and reproducibility of the developed method for
LC diagnostics. We studied 12 LC cases (stage I, II, III – 3, 5, 4 cases, respectively). These cases were divided into two groups of six
cases each, in the way that I, II, III stages are present in each group. For each case we performed high-throughput sequencing (NGSanalysis) of cfDNA fragments from blood plasma twice in total. An evaluation was conducted to determine the reproducibility of the
outcomes of the classification of clinical cases based on the comparison of two separate and non-overlapping groups of LC cases on
the first and second days of NGS-analysis. When comparing the results for the groups on the 1-st day of NGS-analysis, the p-value
was equal to 1, on the 2-nd day – 0.45. For the entire data set, the repeatability of the method was assessed using McNemar’s test.
Comparison of NGS-analysis results obtained on the 1-st and 2-nd days showed no differences for both groups (p-value=1). Thus,
the developed method for lung cancer diagnosis by cfDNA fragmentation pattern has been proven to be reproducible and repeatable.
Key words: lung cancer; cell-free DNA; DNA fragments; repeatability; reproducibility; molecular diagnostic technique
Список литературы
ЛИТЕРАТУРА ( п п . 3 – 23 с м . REFERENCES )
1. Информационный портал «Рак сегодня». Доступен по ссылке:
https://gco.iarc.fr/today/home. Дата обращения: 11.09.2023.
2. Информационный портал «Канцер-регистр». Доступен по ссылке:
http://www.cancer-reg.ru/. Дата обращения 11.09.2023.
14. Юдин С.М., Кескинов А.А., Макаров В.В., Юдин В.С., Мешков
И.О., Макарова А.С. и др. Способ малоинвазивной диагностики
рака легкого по фрагментированной свободно-циркулирующей
ДНК на основе методов машинного обучения. Патент РФ №
RU2820322; 2024.
REFERENCES
1. Information portal “Cancer today”. International Agency for Research
on Cancer. Available at: https://gco.iarc.fr/today/home. Accession
date on 2023, September 11.
2. Information portal “Cancer-Register”. Available at: http://www.
cancer-reg.ru/. Accession date on 2023, September 11. (in Russian)
3. Dhanurdhar Y., Jagaty S.K., Subhankar S., Behera D. Diagnostic and
prognostic significance of serum biomarkers — serum amyloid A and
CYFRA 21-1 in lung cancer. Int. J. Appl. Basic Med. Res. 2023; 13(2):
89-94. DOI: 10.4103/ijabmr.ijabmr_639_22.
4. Li C., Shao J., Li P., Feng J., Li J., Wang C. Circulating tumor
DNA as liquid biopsy in lung cancer: Biological characteristics and
clinical integration. Cancer Lett. 2023; 577: 216365. DOI: 10.1016/j.
canlet.2023.216365.
5. Córdoba-Lanús E., Domínguez de-Barros A., Oliva A., Mayato D.,
Gonzalvo F., Remírez-Sanz A. et al. Circulating miR-206 and miR1246 as markers in the early diagnosis of lung cancer in patients with
chronic obstructive pulmonary disease. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(15)
:12437. DOI: 10.3390/ijms241512437.
6. Le P., Romano G., Nana-Sinkam P., Acunzo M. Non-coding RNAs in
cancer diagnosis and therapy: focus on lung cancer. Cancers (Basel).
2021; 13(6): 1372. DOI: 10.3390/cancers13061372.
7. Tian J., Wang H., Lu C., Liu L., Zhang X., Xie Y. et al. Genomic
characteristics and prognosis of lung cancer patients with MSI-H:
A cohort study. Lung Cancer. 2023; 181: 107255. DOI: 10.1016/j.
lungcan.2023.107255.
8. Hu Z., Chen H., Long Y., Li P., Gu Y. The main sources of
circulating cell-free DNA: Apoptosis, necrosis and active secretion.
Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2021; 157: 103166. DOI: 10.1016/j.
critrevonc.2020.103166.
9. Casagrande G.M.S., Silva M.O., Reis R.M., Leal L.F. Liquid biopsy
for lung cancer: Up-to-Date and Perspectives for Screening Programs.
Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(3): 2505. DOI: 10.3390/ijms24032505.
10. Wang S., Xia Z., You J., Gu X., Meng F., Chen P. et al. Enhanced
detection of landmark minimal residual disease in lung cancer using
cell-free DNA fragmentomics. Cancer Res. Commun. 2023; 3(5):
933-42. DOI: 10.1158/2767-9764.crc-22-0363.
11. Leal A.I.C., Mathios D., Jakubowski D., Johansen J.S., Lau A., Wu
T. et al. Cell-free DNA fragmentomes in the diagnostic evaluation
of patients with symptoms suggestive of lung cancer. Chest. 2023;
164(4): 1019-27. DOI: 10.1016/j.chest.2023.04.033.
12. Mathios D., Johansen J.S., Cristiano S., Medina J.E., Phallen J.,
Larsen K.R. et al. Detection and characterization of lung cancer using
cell-free DNA fragmentomes. Nat. Commun. 2021; 12(1): 5060. DOI:
10.1038/s41467-021-24994-w.
13. Wang F., Li X., Li M., Liu W., Lu L., Li Y. et al. Ultra-short cellfree DNA fragments enhance cancer early detection in a multi-analyte
blood test combining mutation, protein and fragmentomics. Clin.
Chem. Lab. Med. 2023; DOI: 10.1515/cclm-2023-0541.
14. Yudin S.M., Keskinov A.A., Makarov V.V., Yudin V.S., Meshkov
I.O., Makarova A.S. et al. A method for minimally invasive
diagnosis of lung cancer using fragmented free-circulating DNA
based on machine learning methods. Patent RF № RU2820322;
2024. (in Russian).
15. Devonshire A.S., Whale A.S., Gutteridge A., Jones G., Cowen S., Foy
C.A. et al. Towards standardisation of cell-free DNA measurement
in plasma: controls for extraction efficiency, fragment size bias and
quantification. Anal. Bioanal. Chem. 2014; 406(26): 6499-512. DOI:
10.1007/s00216-014-7835-3.
16. He X., Chi Y., Peng J., Hu W., Ding C., Li B. A systematic review and
meta-analysis of circulating cell-free DNA as a diagnostic biomarker
for non-small cell lung cancer. J. Thorac. Dis. 2022; 14(6): 2103-
2111. DOI: 10.21037/jtd-22-646.
17. Schilter K.F., Smith B.A., Nie Q., Stoll K., Felix J.C., Jarzembowski
J.A. et al. Analytical validation and implementation of a pan cancer
next-generation sequencing panel, CANSeqTMKids for molecular
profiling of childhood malignancies. Front. Genet. 2023; 14: 1067457.
DOI: 10.3389/fgene.2023.1067457.
18. Bartlett J., Amemiya Y., Arts H., Bayani J., Eng B., Grafodatskaya
D. et al. Multisite verification of the accuracy of a multi-gene next
generation sequencing panel for detection of mutations and copy
number alterations in solid tumours. PLoS One. 2021; 16(10):
e0258188. DOI: 10.1371/journal.pone.0258188.
19. Yu L., Lopez G., Rassa J., Wang Y., Basavanhally T., Browne A. et al.
Direct comparison of circulating tumor DNA sequencing assays with
targeted large gene panels. PLoS One. 2022; 17(4): e0266889. DOI:
10.1371/journal.pone.0266889.
20. Woodhouse R., Li M., Hughes J., Delfosse D., Skoletsky J., Ma P. et
al. Clinical and analytical validation of FoundationOne Liquid CDx, a
novel 324-gene cfDNA-based comprehensive genomic profiling assay
for cancers of solid tumor origin. PLoS One. 2020; 15(9): e0237802.
DOI: 10.1371/journal.pone.0237802.
21. Qi Y., Liu X., Liu C.G., Wang B., Hess K.R., Symmans W.F. et
al. Reproducibility of variant calls in replicate next generation
sequencing experiments. PLoS One. 2015; 10(7): e0119230. DOI:
10.1371/journal.pone.0119230.
22. Alexander G.E., Lin W., Ortega F.E., Ramaiah M., Jung B., Ji L. et
al. Analytical validation of a multi-cancer early detection test with
cancer signal origin using a cell-free DNA-based targeted methylation
assay. PLoS One. 2023; 18(4): e0283001. DOI: 10.1371/journal.
pone.0283001.
23. Wang S., Meng F., Li M., Bao H., Chen X., Zhu M., et al.
Multidimensional cell-free DNA fragmentomic assay for detection of
early-stage lung cancer. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2023; 207(9):
1203-13. DOI: 10.1164/rccm.202109-2019OC