Evaluation of the Analytical Performance of Next-Generation Sequencing in Detecting Lung Cancer Genetic Alterations from Cell-Free Nucleic Acid

Abstract

บทคัดย่อ

หลักการและวัตถุประสงค์:  การตรวจการกลายพันธุ์มีบทบาทสำคัญในการประเมินโรคมะเร็ง การตรวจชิ้นเนื้อมะเร็งเป็นวิธีมาตรฐานที่รุกล้ำร่างกายโดยเฉพาะมะเร็งปอด การตรวจ cell-free DNA (cfDNA) จากเลือดเป็นวิธีที่ลดข้อจำกัดดังกล่าว การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินวิธีการตรวจหาการกลายพันธุ์จาก cfDNAด้วย next-generation sequencing (NGS)

วิธีการศึกษา : ศึกษารูปแบบเชิงพัฒนาและประเมินประสิทธิภาพเชิงวิเคราะห์ (Analytical validation study) ตัวอย่างประกอบด้วยสารมาตรฐาน ตัวอย่างควบคุมคุณภาพ และตัวอย่างชีวภาพจากผู้ป่วย รวม 11 ตัวอย่าง ตรวจวิเคราะห์การกลายพันธุ์ใน cfDNA จำนวน 11 ยีน ด้วยหลักการ NGS พร้อมประเมินการตรวจวิเคราะห์และเปรียบเทียบความสอดคล้องผลการตรวจพบการกลายพันธุ์กับค่าอ้างอิง

ผลการศึกษา : ตรวจพบการกลายพันธุ์ในสารควบคุมระดับ 1% ได้ครบทุกตำแหน่ง (17/17 ตำแหน่ง; 100%) และระดับ 0.1% ได้ร้อยละ 75 (6/8 ตำแหน่ง) ตัวอย่างชีวภาพ 6 ตัวอย่างให้ผลสอดคล้องกับการตรวจ EGFR mutation ด้วย PCR ร้อยละ 100 และพบการกลายพันธุ์ร่วมในยีน TP53 และ BRAF ค่า %VAF ที่ได้มีความสอดคล้องกับค่าอ้างอิงระดับสูงมาก

สรุป: การตรวจ cfDNA ด้วยเทคโนโลยี NGS มีความถูกต้องและไวสูง ให้ผลการกลายพันธุ์สอดคล้องกับผลอ้างอิง และ สามารถตรวจการกลายพันธุ์ระดับต่ำได้ถึง 0.1% VAF เหมาะสมสำหรับงานบริการทางคลินิกและการวิจัยด้านมะเร็ง

คำสำคัญ : ประสิทธิภาพเชิงวิเคราะห์, มะเร็งปอด, การตรวจมะเร็งแบบไม่รุกล้ำ, next-generation sequencing, cell-free nucleic acid

ABSTRCT

Background and Objective: Mutation detection plays a crucial role in cancer assessment. Tumor tissue biopsy is the standard method but is invasive, especially for lung cancer. Testing cell-free DNA (cfDNA) from blood offers a less invasive alternative. This study aimed to evaluate a method for detecting mutations in cfDNA using next-generation sequencing (NGS).

Materials and Methods: This analytical validation study included 11 samples consisting of reference materials, external quality control samples, and clinical specimens. Mutation analysis was performed on 11 genes using NGS. The analytical performance was evaluated and compared with reference results.

Result: For reference samples and external quality assessment samples, mutations at a 1% variant allele frequency (VAF) level were detected in all targeted positions (17/17; 100%), and at a 0.1% VAF level in 75% of positions (6/8). All 6 clinical samples showed 100% concordance with EGFR mutation detection by PCR. Co-mutations in TP53 and BRAF genes were also identified in clinical samples. The detected %VAF values were strongly correlated with the expected references.

Conclusion. cfDNA testing using next-generation sequencing (NGS) demonstrates high accuracy and sensitivity, showing concordant mutation results with reference methods and the ability to detect low-level mutations down to 0.1% VAF. This method is suitable for clinical applications and cancer research.

Keyword: analytical performance, lung cancer, liquid biopsy, next-generation sequencing, cell-free nucleic acid