Utility of exosomal DNA as a biomarker for anti-cancer drug response using continuous blood sample of colorectal cancer patients

Abstract

Background: Cell-free DNA in body fluids of cancer patients is a promising practice to assess noninvasively mutations from tumor. And exosomes originated from viable cancer cells may reflect tumor biology. The comparison between relatively intact exosome-derived DNA (exoDNA) and fragmented cfDNA in mutation detection among patients with CRC deserves investigation. Patients and methods: ExoDNA and cfDNA were obtained from 32 CRC patients with known KRAS mutation. The respective KRAS G12D, G13D mutation status was interrogated with droplet digital PCR assays (ddPCR). Results: We have demonstrated the feasibility of using exoDNA in detecting the KRAS mutation of CRC and the correlation of mutant detection rate with carcinoembryonic antigen (CEA) and overall survival. Conclusions: Our data suggested that mutational status might be reflected in exosome rather than cfDNA alone exosome rather than cfDNA alone. Finally, in a prospective cohort of CRC patients, we showed that using exosome and cfDNA liquid biopsy provides clinical information relevant to therapeutic stratification.

배경: 암 환자의 혈장에서 순환하는 세포유리 DNA (cfDNA)를 평가하는 것이 고형 종양의 체세포 돌연변이를 비침습적으로 평가하는 유망한 방법이라는 것은 널리 받아들여지고 있다. 최근 세포 외 엑소좀의 분리는 전이 환자의 혈장에서 돌연변이 DNA의 검출을 향상시키는 것으로 보고되었다. CRC 환자의 돌연변이 검출에서 비교적 온전한 엑소좀 유래 DNA (exoDNA)와 절편화된 cfDNA 간의 비교는 조사할 가치가 있다. 환자 및 방법: KRAS 돌연변이 상태가 알려진 32명의 CRC 환자로부터 exoDNA와 cfDNA를 모두 얻었다. 각각의 KRAS G12D, G13D 돌연변이 상태를 droplet digital PCR 분석(ddPCR)으로 조사를 진행했다. 결과: ddPCR을 사용하여 captured 엑소좀 DNA 및 세포유리 DNA에 존재하는 KRAS 돌연변이를 검출했으며 이를 바탕으로 암배아항원(CEA) 및 생존률과 짝을 이루어 분석하였다. 결론: exoDNA를 cfDNA와 같이 KRAS mutation을 이용해 혈액속의 돌연변이 검출이 가능하다는 것을 보여주었음. 또한 검출 결과를 환자의 임상데이터와 비교하여 exoDNA가 cfDNA와 같이 임상적으로 쓰일 가능성을 보여주었다.