As biopsias líquidas usan sangue e non tecido tumoral para diagnosticar o cancro
Normalmente, os tumores son examinados usando biopsias de tecido. Unha pequena mostra está tomada do tumor e xenotipada, ou analizada para a composición xenética. O problema con esta visión é que os tumores de biopsias poden ser un reto. Ademais, unha biopsia tumoral proporciona só unha instantánea do tumor.
Escribindo en Discovery Medicine en 2015, Labgaa e coautores afirman o seguinte acerca da biopsia tumoral convencional:
Por razóns obvias, é difícil controlar a evolución do tumor por biopsias secuencias. Ademais, a biopsia só mira un único punto do tumor e, polo tanto, é improbable que represente todo o espectro de mutacións somáticas en grandes tumores. Unha alternativa sería a obtención de biopsias múltiples para o mesmo tumor, pero esta opción non parece realista nin precisa.
A biopsia líquida implica a medición do ADN circulante (ctDNA) e outros subprodutos tumorales nas mostras de sangue obtidas por pacientes con cancro. Este enfoque de diagnóstico emerxente promete ser rápido, non invasivo e rendible.
Historia da biopsia líquida
En 1948, Mandel e Métais, un par de investigadores franceses identificaron por primeira vez o ctDNA no sangue das persoas sanas. Este descubrimento estaba por diante do seu tempo, e non foi ata décadas despois que o ctDNA foi aínda máis explorado.
En 1977, Leon e os seus colegas identificaron por primeira vez cantidades maiores de ctDNA no sangue de pacientes con cancro.
En 1989, Stroun e compañeiros identificaron as características neoplásicas (é dicir, o cancro) no sangue. Despois destes descubrimentos, outros grupos identificaron mutacións específicas en supresores e oncogenes tumorales, inestabilidade microsatélites e metilación de ADN, o que demostrou que o ctDNA é liberado pola circulación por tumores.
Aínda que sabemos que o ctDNA derivado das células tumorais circula no sangue, a orixe, a taxa de liberación eo mecanismo de liberación deste ADN non están claras, con investigacións que dan resultados conflitos. Algunhas investigacións suxiren que máis tumores malignos conteñen máis células mortas de cancro e liberan máis ctDNA. Non obstante, algunhas investigacións suxiren que todas as células liberan ctDNA. Non obstante, parece probable que os tumores cancerosos liberen novos niveis de ctDNA no sangue, o que fai que o ctDNA sexa un bo biomarcador de cancro.
Debido á pesada fragmentación e baixas concentracións no sangue, a ctDNA é difícil de illar e analizar. Existe unha discrepancia das concentracións de ctDNA entre as mostras de soro e plasma. Parece que o soro de sangue no canto do plasma sanguíneo é unha mellor fonte de ctDNA. Nun estudo realizado por Umetani e os seus colegas, as concentracións de ctDNA achábanse de forma consistente no plasma en comparación co soro debido á posible perda de ADN circulante durante a purificación, xa que a eliminación da coagulación e outras proteínas durante a preparación do espécime.
Segundo Heitzer e colegas, aquí hai algúns problemas específicos que deben resolverse para aproveitar o potencial diagnóstico do ctDNA:
En primeiro lugar, hai que estandarizar os procedementos preanalíticos ... A selección dun método de illamento que asegura a extracción dunha cantidade suficiente de ADN de alta calidade é crítico e demostrouse que os factores preanalíticos de mostraxe e procesamento de sangue poden afectar fuertemente o rendemento do ADN ... En segundo lugar, unha das cuestións máis importantes é a falta de harmonización dos métodos de cuantificación. Diferentes métodos de cuantificación, ... producen resultados diferentes porque estas medicións están destinadas a ADN total ou só amplificable ... En terceiro lugar, menos se sabe sobre a orixe eo mecanismo detallado da liberación de ctDNA e na maioría dos estudos confunden eventos que tamén poden contribuír ao lanzamento de ctDNA.
Enfoques orientados versus enfoques non orientados
Actualmente, hai dúas aproximacións principais ao analizar o plasma sanguíneo (ou o soro) para ctDNA. O primeiro enfoque está dirixido e busca cambios xenéticos específicos indicativos de tumores. O segundo enfoque non está definido e implica unha análise de todo o genoma que busca ctDNA reflectindo o cancro. Alternativamente, a secuenciación exóxica foi usada como un enfoque máis económico e pouco orientado. Exomes son as porcións de ADN transcritas para facer proteína.
Con enfoques específicos, o soro é analizado por mutacións xenéticas coñecidas nun pequeno conxunto de mutacións do condutor.
As mutacións do condutor refírense a mutacións do xenoma que promoven, ou "impulsan" o crecemento das células cancerosas. Estas mutacións inclúen KRAS ou EGFR .
Debido aos avances tecnolóxicos dos últimos anos, as aproximacións dirixidas á análise do xenoma para pequenas cantidades de ctDNA fixéronse viables. Estas tecnoloxías inclúen ARMS (sistema de mutación refractaria de amplificación); PCR dixital (dPCR); contas, emulsións, amplificación e magnetismo (BEAMing); e secuenciación profunda (CAPP-Seq).
Aínda que houbo avances tecnolóxicos que fan que o enfoque obxectivo sexa posible, o enfoque orientado só se dirixe a algunhas posicións de mutacións (hotspots) e perde unha gran cantidade de mutacións do condutor, como xenes supresores de tumores.
O principal beneficio das abordaxes non marcadas para a biopsia líquida é que poden utilizarse en todos os pacientes debido ao feito de que a proba non se basea en cambios xenéticos recorrentes. Os cambios xenéticos recorrentes non abarcan todos os cancros e non son sinaturas de cancro específicas. Non obstante, este enfoque carece de sensibilidade analítica e unha análise exhaustiva dos xenomas tumorais aínda non é posible.
Cabo destacar que o prezo da secuenciación dun xenoma completo caeu substancialmente. En 2006, o prezo da secuenciación de todo o xenoma foi de aproximadamente $ 300,000 (USD). Para 2017, o custo caeu a aproximadamente $ 1,000 (USD) por xenoma, incluíndo reactivos e amortización de máquinas de secuenciación.
Utilidade clínica da biopsia líquida
Os esforzos iniciais para o uso do ctDNA foron diagnósticos e compararon os niveis en pacientes sans cos de pacientes con cancro ou aqueles con enfermidade benigna. Os resultados destes esforzos foron mixtos, con só algúns estudos que amosan diferenzas significativas que indican cancro, estado libre de enfermidade ou recaída.
A razón pola que o ctDNA pode usarse só un pouco do tempo para diagnosticar o cancro é porque as cantidades variables de ctDNA derivan de tumores. Non todos os tumores "derramaron" o ADN na mesma cantidade. En xeral, os tumores máis avanzados e xeneralizados arroxan máis ADN á circulación que os tumores precoz e localizado. Adicionalmente, diferentes tipos de tumores derraman diferentes cantidades de ADN na circulación. A fracción de ADN circulante que se deriva dun tumor é moi variable entre estudos e tipos de cancro, que van do 0,01% ao 93%. É importante notar que, en xeral, só unha minoría de ctDNA deriva do tumor, o resto provén de tecidos normais.
O ADN circulante podería ser usado como marcador pronóstico da enfermidade. O ADN circulante podería usarse para controlar os cambios no cancro ao longo do tempo. Por exemplo, un estudo mostrou que a taxa de supervivencia de dous anos en pacientes con cancro colorrectal (é dicir, a cantidade de pacientes aínda vivos polo menos dous anos despois do diagnóstico con cancro colorrectal) e as mutacións de puntos de KRAS foron 100 por cento en aqueles sen probas ADN circulante correspondente. Ademais, é posible que nun futuro próximo, o ADN circulante se poida usar para monitorear lesións precancerosas.
O ADN circulante tamén se pode usar para controlar a resposta á terapia. Porque o ADN circulante presenta unha mellor imaxe xeral da composición xenética dos tumores, este ADN probablemente contén ADN diagnóstico que pode ser usado en vez do ADN diagnóstico obtido a partir dos propios tumores.
Agora, imos ver algúns exemplos específicos de biopsia líquida.
Guardant360
Guardian Health desenvolveu unha proba que utiliza a secuenciación de próxima xeración para o perfil do ADN circulante para mutacións e reordenamentos cromosómicos para 73 xenes relacionados co cancro. Gardant Health publicou un estudo sobre a utilidade da biopsia líquida en oncoloxía. O estudo usou mostras de sangue de 15.000 pacientes con un combinado de 50 tipos de tumores.
Na maior parte, os resultados da proba de biopsia líquida aliñados coas alteracións xénicas observadas nas biopsias tumorais.
Segundo o NIH:
Guardant360 identificou as mesmas mutacións críticas en importantes xenes relacionados co cancro como EGFR, BRAF, KRAS e PIK3CA en frecuencias moi similares ás que se identificaron previamente nas mostras de biopsia tumoral, que se relacionan estadísticamente co 94% ao 99%.
Ademais, segundo o NIH, os investigadores informaron o seguinte:
Nun segundo compoñente do estudo, os investigadores evaluaron case 400 pacientes (a maioría dos cales tiñan un cancro de pulmón ou colorrectal) que dispoñían de ADN de ctDNA sanguíneo e de ADN do tecido tumoral dispoñibles e comparaban os patróns de cambios xenómicos. A precisión global da biopsia líquida en comparación cos resultados da análise da biopsia tumoral foi do 87%. A precisión aumentou a 98% cando se recolleron as mostras de sangue e tumor dentro de 6 meses.
Guardant360 era preciso aínda que os niveis de ADN circulante no sangue eran baixos. Moitas veces, o ADN tumoral circulante só compoñía o 0,4 por cento do ADN no sangue.
En xeral, usando a biopsia líquida, os investigadores da Garda foron capaces de identificar marcadores tumorales que poderían dirixir o tratamento por médicos en 67 por cento dos pacientes. Estes pacientes foron elixibles para tratamentos aprobados pola FDA, así como terapias de investigación.
ctDNA e cancro de pulmón
En 2016, a FDA aprobou a proba de mutación EGFR de cobas para a detección de mutacións de EGFR no ADN circulante de pacientes con cancro de pulmón. Esta proba foi a primeira biopsia líquida aprobada pola FDA e identificou os pacientes que poden ser candidatos para o tratamento con terapias específicas utilizando erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif) e gefitinib (Iressa) como tratamento de primeira liña e osimeritinib (Tagrisso) como tratamento de segunda liña. Estas terapias dirixidas atacan células cancerosas con mutacións EGFR específicas.
Importante, debido á alta cantidade de resultados falsos negativos, a FDA recomenda que unha mostra de biopsia de tecido tamén se tome dun paciente que teña unha biopsia líquida negativa.
ctDNA e cancro de fígado
O número de persoas que morren de cancro de fígado aumentou nos últimos 20 anos. Actualmente, o cancro de fígado é a segunda causa principal de morte por cancro no mundo. Non hai bos biomarcadores dispoñibles para detectar e analizar hígado ou hepatocelular (HCC), o cancro. O ADN circulante pode ser un bo biomarcador para o cancro de fígado.
Considere a seguinte cita de Lagbaa e coautores sobre o potencial de usar ADN circulante para diagnosticar o cancro de fígado:
A hipermetilación de RASSF1A, p15 e p16 foron suxeridos como ferramentas de diagnóstico precoz nun estudo retrospectivo que inclúe 50 pacientes con HCC. Tamén se probou a sinatura de catro xenes aberrantemente metilados (APC, GSTP1, RASSF1A e SFRP1) para a precisión diagnóstica, mentres que a metilación de RASSF1A foi informada como un biomarcador pronóstico. Estudos posteriores analizaron ctDNA en pacientes con HCC que usaban tecnoloxías de secuenciación profunda ... Sorprendentemente, detectáronse números de copia de ADN aberrantes en dous portadores de HBV sen historial previo de HCC no momento da recollida de sangue, pero que desenvolveron HCC durante o seguimento. Este descubrimento abriu a porta para avaliar a variación do número de copias en ctDNA como ferramenta de selección para a detección precoz de HCC.
Unha palabra de
As biopsias líquidas son unha nova e interesante aproximación ao diagnóstico xenómico. Na actualidade, existen certas biopsias líquidas, que ofrecen un profundo perfil molecular, aos médicos para complementar a información xenética obtida a partir da biopsia do tecido. Tamén hai certas biopsias líquidas que se poden usar en lugar de biopsia de tecido, cando as biopsias de tecido non están dispoñibles.
É importante ter en conta que moitos procesos de biopsia líquida están en curso e que hai que facer máis investigacións para facer valer a utilidade terapéutica desta intervención.
> Fontes:
> Proba de sangue para os cambios xenéticos nos espectros de tumores Prométense como alternativas á biopsia tumoral. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. ADN do tumor circulante como unha biopsia líquida para o cancro. Química Clínica. 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Biopsia líquida no cancro de fígado. Descubrimento de Medicina. 2015; 19 (105): 263-73.
> Biopsia líquida: usando ADN en sangue para detectar, seguir e tratar o cancro. NIH.
> Umetani N, et al. A maior cantidade de ADN libre circulante no seu ser que o plasma non está causada principalmente por ADN extraído contaminado durante a separación. Ann NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Principios xerais na Farmacoterapia do cancro. En: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann BC. eds. Goodman & Gilman: The Pharmacological Basis of Therapeutics, 13e Nova York, NY: McGraw-Hill.