Detection of mutations and fusions in lung adenocarcinoma using Ion Torrent sequencing technology

Abstract

Introduction. Adenocarcinomas are the most common lung tumors and are often diagnosed in advanced stages when the tumor has a polyclonal form with a wide variety of genetic alterations and activated mutational processes. Comprehensive analysis of mutational status from FFPE tissue samples in such patients can provide a therapeutic perspective and contribute considerably to clinical decisions thereby increasing the overall survival rate. Material and methods. 22 genes were analyzed for mutations and 4 genes for fusion transcripts using two Ion AmpliSeq panels. DNA was isolated from paraffin-embedded tissue sections while RNA analysis was performed using two types of samples: paraffin blocks and fresh tumor tissue. Key variant detection and data analysis was performed using next platforms: Ion Reporter, ONCOMINE, R language. Results. The study of 30 tumor samples allowed the detection of 147 mutations and 4 fusions in 19 genes, and the therapeutically actionable variants were associated with different drugs clinically approved or in the phase of clinical trials. The most genetic variants were identified in the TP53, EGFR and NOTCH1 genes with a prevalence of over 50% in the TP53 gene, while all 4 detected fusions (one fusion per sample) represent the association of the ALK gene with other partners: EML4(13)-ALK(20) – present in 2 samples; EML4(6)-ALK(20); and an ALK fusion with an unknown partner gene. Conclusions. Analyzing the mutational status of tumor samples from patients with lung adenocarcinoma it has been ascertained the therapeutic utility of gene panel sequencing covering point mutations, INDELs and SNVs, as well as gene fusions, using FFPE tissue as primary material. This is valid for both targeted monotherapies and combined therapies.

Introducere. Adenocarcinoamele sunt cel mai frecvent atestate tumori pulmonare și adesea sunt diagnosticate în stadiile avansate, când tumoarea are formă policlonală, cu o varietate mare de alterații genetice și procese mutaționale activate. Analiza comprehensivă a statutului mutațional din probe de țesut FFPE la astfel de pacienți poate oferi o perspectivă terapeutică și contribuie considerabil la luarea deciziilor clinice, astfel determinându-se creșterea ratei de supraviețuire globală. Material și metode. Au fost analizate 22 gene pentru determinarea mutațiilor și 4 gene pentru identificarea transcripților de fuziune în baza a două paneluri Ion AmpliSeq. ADN-ul a fost izolat din secțiuni de țesut parafinat, în timp ce analiza ARN-ului a fost realizată utilizându-se două tipuri de probe: blocuri de parafină și țesut tumoral proaspăt. Detectarea variantelor cheie și analiza datelor a fost efectuată cu ajutorul platformelor Ion Reporter, ONCOMINE și limbajul R. Rezultate. Studierea a 30 de probe tumorale a permis detectarea a 147 mutații și 4 fuziuni în 19 gene, iar variantele care pot fi acționate terapeutic au fost asociate cu diferiți agenți medicamentoși aprobați clinic sau aflați în faza de studii clinice. Cele mai multe variante genetice au fost identificate în genele TP53, EGFR și NOTCH1 cu o prevalență de peste 50% în gena TP53, iar cele 4 fuziuni (câte o fuziune per probă) reprezintă în totalitate asocierea genei ALK cu alți parteneri: EML4(13)-ALK(20) – prezentă în 2 probe; EML4(6)-ALK(20); și o fuziune ALK cu o genă partener necunoscută. Concluzii. Analizând statutul mutațional al probelor tumorale de la pacienții cu adenocarcinom pulmonar, s-a constatat utilitatea secvențierii panelurilor de gene care acoperă atât mutațiile punctiforme, INDEL-urile (inserții și deleții mici) și SNV-urilor (variațiile unui nucleotid), cât și a fuziunilor genice, cu utilizarea ca material primar a țesutului FFPE, pentru selectarea celor mai potrivite terapii atât din perspectiva aplicării monoterapiilor țintite, cât și a terapiilor combinate.