Development of a new pharmacogenomics system for lung cancer based in next generation sequencing

Tese de mestrado, Bioinformática e Biologia Computacional (Bioinformática) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2018A medicina de precisão propõe uma nova abordagem médica que enfatiza o papel das aberrações moleculares como causas para a ocorrência de doenças. Por agora, esta iniciativa está a concentrar o seu investimento na oncologia de precisão. O objectivo é oferecer um diagnóstico preciso a um estado adiantado da doença e possibilitar a identificação de uma terapia adequada usando informação relativa ao genoma, estilo de vida e ambiente em que o doente se insere. A aplicação da medicina de precisão permitirá a prevenção de doenças, a redução dos custos associados, e a toxicidade dos tratamentos. O cancro do pulmão é o que mais beneficia desta nova abordagem. Este tipo de cancro é responsável pelo maior número de mortes globais relacionadas com este tipo de doença, com uma taxa de sobrevivência de cinco anos de 18%. O carcinoma do pulmão de células não pequenas é o tipo de cancro do pulmão mais observado, afetando tanto fumadores como não fumadores. A falta de sintomas nas fases mais adiantadas da doença é a principal razão para o número de mortes causadas, tornando o diagnóstico por perfil molecular a solução mais vantajosa. A terapia direccionada é parte das estratégias de tratamento da medicina de precisão em que os fármacos actuam directamente no gene ou proteína com a mutação responsável pelo crescimento do cancro. Como parte do consórcio LungCARD Rise, um procedimento de análise de dados genómicos foi desenvolvido para detectar alterações patológicas em dados de sequenciação recolhidos de amostras de sangue. O uso deste tipos de amostra para detectar cancro contrasta com a biópsia sólida, o procedimento actualmente usado, em que a primeira é menos invasiva, repetível e pouco dispendiosa. As amostras são introduzidas no chip LungCARD desenvolvido que captura células tumorais circulantes e prepara o material genético destas para sequenciação. Este procedimento de análise consegue detectar polimorfismos de um nucleótido, deleções, inserções e a mistura destas duas últimas alterações a um limite de deteção de 1%, reportando-as num relatório automaticamente escrito com informações adicionais para ajudar o médico a decidir a terapia direcionada mais eficaz para um doente com um carcinoma do pulmão de células não pequenas.Precision medicine proposes a new approach to medical procedures as it emphasizes the role of molecular aberrations as the cause for the occurrence of diseases. For now, the investments for this initiative are being focused on Precision Oncology. The objective is to provide a precise diagnosis at an earlier stage and adequate therapy using the patient’s genomic, lifestyle and environmental data. The application of precision medicine may allow the prevention of many diseases while also reducing the costs and toxicity of therapy. Lung cancer is one of the cancers benefiting the most from this new framework. This disease is responsible for most deaths caused by cancerous diseases worldwide, with a five year survival estimate of 18%. Non-small cell lung cancer is the most prominent type of lung cancer which affects both smokers and non-smokers. The lack of symptoms at early stages is the main reason for the high number of deaths, making diagnosis through molecular profiling the best method for detection. Targeted therapy is part of Precision Medicine’s treatment strategies where the drugs administered act specifically on the precise mutated gene or protein responsible for the cancer growth. As part of the LungCARD Rise Consortium, an analysis workflow was developed to detect and report pathologic alterations on the sequencing data retrieved from blood samples. The use of blood to detect cancer contrasts with solid biopsy, the current procedure, as it’s less invasive, repeatable and cheaper. These samples are introduced on the developed LungCARD chip that captures circulating tumor cells and prepares the DNA from these for sequencing. This workflow can detect single nucleotide polymorphisms, deletions, insertions and indels with a limit of detection of 1%, reporting these on a automatically written report with additional information to help clinicians decide the most effective targeted therapy to provide to a patient suffering with non-small cell lung cancer