美國前總統歐巴馬於2015年提出精準醫療計畫(Precision Medicine Initiative, PMI)」（現已更名為 All of Us Research Program），希望藉由基因體學、資訊科學及醫療技術各方面的合作，達到精準化醫學的願景，讓醫師針對不同病患，依照不同的基因序列分析結果進行分類，選擇利用標靶藥物、免疫治療或細胞療法等各種策略，精準地對疾病進行打擊，以達到增加療效或是降低藥物的副作用的效果。 01 次世代基因定序發展與精準醫療 次世代基因定序 提升時效節省檢體 傳統定序技術以桑格博士在 1970 年代發明的桑格定序法為代表，先以核酸擴增方法增加目標序列的量，再對核酸的序列進行偵測達到定序的效果。由於這個方法一次只可針對一條基因序列，定序時間也會受目標序列的長短影響，不但曠日廢時產量低，而且成本太過昂貴，也易造成珍貴病患檢體的耗損。 次世代定序技術檢體採集與保存大致與第一代定序技術所使用的相同，但最大的不同點在於樣本庫製備。次世代定序將每條擴增後的基因序列打成數百萬個小片段，再同時對每個較小的片段定序，因此可快速完成所有的基因組定序，且錯誤率低於傳統定序，每個鹼基的定序價格也可大幅降低。所以次世代基因定序可以在使用較傳統基因檢測更便宜的價格執行數百個基因的檢測，提升時效、節省檢體。 02 次世代基因定序與癌症治療 針對特定用藥基因 較小幅度探勘 過去癌症治療以化學治療為主，但近20年來有許多標靶治療被快速開發，至今還在快速增加當中。為選擇對治療會有反應的病患族群，必須檢測該標靶基因是否產生變異，例如上皮生長因子受體(EGFR)突變檢測就是肺腺癌是否適合接受EGFR標靶藥物治療的重要指標。MOSCATO試驗更證明採用次世代基因定序並用它來做治療決策，可以改善晚期/轉移性癌症患者的臨床療效。30%患者的疾病無惡化存活期（Progression-freeﾠsurvival）得到提升。所以基因檢測該針對哪些標的就成為腫瘤治療的重要課題，目前有以下三種檢測方式： ❶藥物標的的核心基因群：依照其目的進行不同的設計。單基因(寡基因)檢測，例如肺腺癌病患最常檢測的表皮生長因子受體(EGFR)基因突變是針對該基因特定區段上較常發生突變的位點(熱點)進行分析，次世代基因檢測技術更可提供同時檢驗多個特殊基因，如MET、BRAFV600E、KRASG12C以提供更多用藥選擇。另外腫瘤突變除了產生基因本身序列的改變，也可能肇因於致癌基因與其他基因錯位對接融合(fusion)促使致癌基因過度表現。 所以也可以針對如ALK、ROS1、RET、NRG1、NTRK等特定腫瘤融合基因基因進行較小幅度的探勘，這樣的檢測目標很清楚是針對特定用藥基因。也有些基因檢測會結合這些用藥相關的基因組合在一起組成一個小的panel，通常涵蓋用藥相關的十數個基因。當這樣的檢測結果發現可以用藥的標的，只要是在符合適應症的癌別、期別都可以當用藥的參考。若是突變陽性的結果出現在不符合適應症的臨床狀況，則可能須通盤討論藥品仿單標示外使用的適當性及可能性。 檢測同類功能基因群 媒合新藥臨床試驗 ❷更廣泛的治療相關基因群：除了上述決定性的用藥的基因外，目前治療時有時會參考、檢測屬於同一類功能的基因群，例如在乳癌、卵巢癌、前列腺癌、胰臟癌治療上被寄予厚望的PARP抑制劑。同源重組修復（homologousﾠrecombinationﾠrepair,ﾠHRR）和PARP（poly(ADP-ribose)polymerase）是DNA損傷修復的兩種重要機制，其中HRR參與DNA雙鏈損傷修復，PARP負責DNA單鏈損傷修復。所以除了參考決定性的BRCA1/2基因外也會考慮與BRCA1/2一起協同作用的其他DNA同源重組修復基因群，包括ATM,ﾠPALB2,ﾠPALB2,ﾠRAD50,ﾠRAD51ﾠorﾠBRIP1ATR等多達四十多個基因之譜。另外，可綜合多個治療相關的參考基因、臨床試驗中曾被收錄、使用的基因組合成多個基因套組。這樣的檢測除了知道核心用藥基因的狀態外，更進一步增加了了解病患是否有機會媒合到新藥臨床試驗的機會。 大規模基因體剖析 作為免疫治療治療參考 ❸複雜的基因變異分析及全面剖析癌症基因體特徵：次世代定序可以同時執行大規模基因體剖析，因此除了單純探勘基因是否發生有意義的突變之外，亦可以同時在基因外顯子(exon)甚或內涵子(intron)的區域鋪排成千上萬個微衛星不穩定(MSI)檢測該腫瘤是否有細胞錯配修復機制(MMR)，可作為免疫治療治療的參考。此外，腫瘤突變負荷量(tumorﾠmutationalﾠburden,ﾠTMB)更是一個只能由次世代定序檢測出的新參數。 其定義是在基因體上每一百萬鹼基(megabase,ﾠMb)平均發生的突變數量，必須挑選有代表性的數百個基因進行定序才能估算，Keynote-158研究在10個癌別且大多都經歷過至少一次的系統治療的病人，發現TMB high（腫瘤突變荷載高，≥10mut/MB）的患者群腫瘤緩解率達到29%且能有效提高疾病無惡化存活期，美國FDA因此批准TMB-high(腫瘤突變荷載高)的腫瘤可接受特定免疫治療（Pembrolizumab）。 因此，囊擴400個以上基因的全方位廣泛性癌症基因檢測便把上述的藥物標的的核心基因群、治療相關基因群、甚或預測療效的基因都納入，以便醫師對病患的治療能在第一時間進行更完整的治療規劃。 03 次世代基因定序未來挑戰與策略 納入全民健保給付體系因應挑戰 次世代定序檢測是精準醫療臨床應用很重要的工具，檢測結果的不一致可能導致用藥決策的成敗，而包括檢體的採樣程序、樣品處理，定序儀器的不同及不同的分析軟體，都會造成結果的不一致，如何制定相關的管理規範，要求檢測單位對所提供服務之準確度與健康風險之建議報告必須符合規範，才能確保次世代定序技術符合安全與功效及檢測品質。 未來癌症基因體核心醫院必須擁有建立具有分子腫瘤團隊(Molecular Tumor Board, MTB)和執行基因相關臨床試驗的能力，也要培訓足夠數量相關轉譯研究人員。將次世代基因定序技術納入全民健保給付體系，於治療前針對重要藥物基因進行分析，也能有效降低醫療成本與不當浪費，而進行大規模基因體檢測研究和建立國家級基因數據資料庫，前瞻性地獲取有用信息以加速藥物開發並提供後續更多有價值的經驗。 編按: 中央健康保險署於2021年2月26日邀請國內癌症專家召開次世代基因定序(NGS)檢測專家會議，對於攸關癌症診療的新一代基因檢測納入健保給付模式提供建言。今年(2022)年二月間，又再度邀請胸腔外科權威，中研院院士楊泮池等專家與會，討論NGS的健保給付模式，未來可望納入健保給付，提高癌患治療效果。 圖說 NGS原理 ● 精準醫學之基因檢測 ● 精準醫療基因體服務 |
