Les biòpsies líquides usen teixit sanguini i no per diagnosticar el càncer
En general, els tumors s'examinen utilitzant biòpsies de teixits. Es pren una petita mostra del tumor i genotipada, o s'analitza per a la composició genètica. El problema amb aquest enfocament és que els tumors de biopsies poden ser difícils. A més, una biòpsia tumoral només proporciona una instantània del tumor.
Escriure a Discovery Medicine el 2015, Labgaa i els seus autors afirmen el següent sobre la biòpsia tumoral convencional:
Per raons òbvies, és difícil controlar l'evolució del tumor mitjançant biòpsies seqüencials. A més, la biòpsia només reflecteix un punt del tumor i, per tant, és poc probable que representi tot l'espectre de mutacions somàtiques en tumors grans. Una alternativa seria obtenir biòpsies múltiples per al mateix tumor, però aquesta opció no sembla realista ni precisa.
La biòpsia líquida implica la mesura de l'ADN circulant (ctDNA) i altres subproductes del tumor en mostres de sang obtingudes de pacients amb càncer. Aquest enfocament de diagnòstic emergent promet ser ràpid, no invasiu i rendible.
Història de la biòpsia líquida
El 1948, Mandel i Métais, un parell d'investigadors francesos van identificar per primera vegada el ctDNA a la sang de les persones sanes. Aquest descobriment va ser avançat al seu temps, i no va ser fins a dècades més tard que es va explorar el ctDNA.
El 1977, Leon i els seus col·legues van identificar per primera vegada una major quantitat de ctDNA a la sang dels pacients amb càncer.
El 1989, Stroun i els seus companys van identificar les característiques neoplásicas (és a dir, el càncer) a la sang. Després d'aquests descobriments, diversos altres grups van identificar mutacions específiques en els supresors tumorals i oncògens, la inestabilitat microsatèlica i la metilació de l'ADN, el que demostra que l'ADNc és alliberat per la circulació dels tumors.
Tot i que sabem que el ctDNA derivat de les cèl·lules tumorals circula a la sang, l'origen, la taxa d'alliberament i el mecanisme d'alliberament d'aquest ADN no estan clars, amb una investigació que produeix resultats contradictoris. Algunes investigacions suggereixen que els tumors més malignes contenen més cèl·lules canceroses mortes i alliberen més ctDNA. Tanmateix, algunes investigacions suggereixen que totes les cèl·lules alliberen ctDNA. No obstant això, sembla probable que els tumors cancerosos alliberin nivells més elevats de ctDNA a la sang, fent que el ctDNA sigui un bon biomarcador de càncer.
Degut a la seva gran fragmentació i baixes concentracions en la sang, l'ADNc és difícil d'aïllar i analitzar. Hi ha una discrepància de les concentracions de ctDNA entre mostres de sèrum i plasma. Sembla que el sèrum sanguini més que el plasma sanguini és una millor font de ctDNA. En un estudi realitzat per Umetani i els seus col·legues, es va trobar que les concentracions de ctDNA eren constantment baixes en el plasma en comparació amb el sèrum a causa de la possible pèrdua de l'ADN circulant durant la purificació, ja que s'estan eliminant la coagulació i altres proteïnes durant la preparació d'exemplars.
Segons Heitzer i els seus companys, aquí teniu alguns problemes específics que s'han de resoldre per aprofitar el potencial diagnòstic de ctDNA:
En primer lloc, cal estandarditzar els procediments preanalitzats ... La selecció d'un mètode d'aïllament que assegura l'extracció d'una quantitat suficient d'ADN d'alta qualitat és crític i s'ha demostrat que els factors preanalítics de mostreig i processament de sang poden afectar fortament el rendiment de l'ADN ... En segon lloc, un dels aspectes més importants és la manca d'harmonització dels mètodes de quantificació. Diferents mètodes de quantificació, ... produeixen resultats diferents, ja que aquestes mesures es dirigeixen a un ADN total o només amplificable ... En tercer lloc, es coneix menys sobre l'origen i el mecanisme detallat de l'alliberament de ctDNA, i en la majoria dels estudis es confonen esdeveniments que també poden contribuir a l'alliberament de ctDNA.
Enfocaments orientats versus enfocaments no orientats
Actualment, hi ha dues aproximacions principals a l'hora d'analitzar el plasma sanguini (o el sèrum) per a ctDNA. El primer enfocament està dirigit i busca canvis genètics específics indicatius de tumors. El segon enfocament no està determinat i implica una anàlisi genòmica que busca ctDNA reflectant el càncer. Alternativament, la seqüenciació exó ha estat utilitzada com un enfocament més rendible i poc orientat. Exomes són les porcions d'ADN que es transcriuen per fer proteïnes.
Amb enfocaments específics, s'analitza el sèrum per a les mutacions genètiques conegudes en un petit conjunt de mutacions del conductor.
Les mutacions del conductor es refereixen a mutacions del genoma que promouen o "impulsen" el creixement de les cèl·lules canceroses. Aquestes mutacions inclouen KRAS o EGFR .
A causa dels avenços tecnològics dels darrers anys, s'han fet possibles enfocaments específics per a l'anàlisi del genoma per a petites quantitats de ctDNA. Aquestes tecnologies inclouen ARMS (sistema de mutació refractària d'amplificació); PCR digital (dPCR); comptes, emulsions, amplificació i magnetisme (BEAMing); i seqüenciació profunda (CAPP-Seq).
Tot i que hi ha hagut avenços tecnològics que facin possible l'enfocament objectiu, l'enfocament dirigit només s'orienta a unes poques posicions de mutacions (punts d'interès) i falla en moltes mutacions del conductor, com ara els gens supressors de tumors.
El benefici principal dels enfocaments no orientats a la biòpsia líquida és que es poden utilitzar en tots els pacients a causa del fet que la prova no depèn dels canvis genètics recurrents. Els canvis genètics recurrents no cobreixen tots els càncers i no són signatures específiques de càncer. No obstant això, aquest enfocament no té sensibilitat analítica i l'anàlisi exhaustiva dels genomes del tumor encara no és possible.
Cal destacar que el preu de la seqüenciació d'un genoma sencer s'ha reduït substancialment. El 2006, el preu de la seqüenciació de tot el genoma era aproximadament de $ 300,000 (USD). El 2017, el cost s'havia reduït a aproximadament $ 1,000 (USD) per genoma, inclosos els reactius i l'amortització de les màquines de seqüenciació.
Utilitat clínica de la biòpsia líquida
Els esforços inicials per utilitzar ctDNA eren diagnòstics i comparaven els nivells en pacients sans amb els pacients amb càncer o amb malaltia benigna. Els resultats d'aquests esforços van ser mixtos, amb només alguns estudis que mostren diferències significatives que indiquen el càncer, l'estat lliure de malaltia o la recaiguda.
La raó per la qual el ctDNA pot ser utilitzat només una part del temps per diagnosticar el càncer és perquè les quantitats variables de ctDNA es deriven de tumors. No tots els tumors "van vessar" l'ADN en la mateixa quantitat. En general, els tumors més avançats i difosos van llançar més ADN a la circulació que els tumors primerencs i localitzats. Addicionalment, diferents tipus de tumors vessen diferents quantitats d'ADN en la circulació. La fracció de l'ADN circulant que es deriva d'un tumor és àmpliament variable entre estudis i tipus de càncer, que van del 0,01% al 93%. És important tenir en compte que, en general, només una minoria de ctDNA es deriva del tumor, la resta prové de teixits normals.
L'ADN circulant podria utilitzar-se com a marcador pronòstic de la malaltia. L'ADN circulant podria utilitzar-se per controlar els canvis de càncer al llarg del temps. Per exemple, un estudi va mostrar que la taxa de supervivència de dos anys en pacients amb càncer colorectal (és a dir, el nombre de pacients que encara vivien almenys dos anys després del diagnòstic amb càncer colorectal) i les mutacions de la zona KRAS era del 100% en aquells sense evidència corresponent DNA circulant. A més, és possible que en un futur pròxim, l'ADN circulant es pugui utilitzar per controlar lesions precanceroses.
L'ADN circulant també es pot utilitzar per controlar la resposta a la teràpia. Atès que l'ADN circulant ofereix una millor imatge general de la composició genètica dels tumors, aquest ADN probablement conté ADN diagnòstic, que pot ser utilitzat en comptes d'ADN diagnòstic obtingut a partir dels mateixos tumors.
Ara, fem una ullada a alguns exemples específics de biopsia líquida.
Guardant360
Guardant Health va desenvolupar una prova que utilitza la seqüenciació de pròxima generació per a perfilar l'ADN circulant per a mutacions i reordenaments cromosòmics per a 73 gens relacionats amb el càncer. Guardant Health va publicar un estudi sobre la utilitat de la biòpsia líquida en oncologia. L'estudi va utilitzar mostres de sang de 15.000 pacients amb un 50 tipus de tumors combinats.
En la seva major part, els resultats de la prova de biopsia líquida s'alineen amb les alteracions genètiques observades en les biòpsies tumorals.
Segons el NIH:
Guardant360 va identificar les mateixes mutacions crítiques en genes importants relacionats amb el càncer com ara EGFR, BRAF, KRAS i PIK3CA en freqüències molt similars a les identificades anteriorment en mostres de biòpsia tumoral, estadísticament correlacionades entre el 94% i el 99%.
A més, segons el NIH, els investigadors van informar el següent:
En un segon component de l'estudi, els investigadors van avaluar quasi 400 pacients, la majoria dels quals tenien un càncer de pulmó o colorectal, que tenien resultats de ADN de ctDNA sanguini i de teixit tumoral disponibles i comparar els patrons de canvis genòmics. La precisió general de la biòpsia líquida en comparació amb els resultats de l'anàlisi de biòpsia tumoral va ser del 87%. La precisió va augmentar fins al 98% quan es van recollir les mostres de sang i tumors en un període de 6 mesos l'un de l'altre.
Guardant360 era precís, tot i que els nivells d'ADN circulant a la sang eren baixos. Moltes vegades, l'ADN tumoral circulant només va constituir el 0,4% de l'ADN a la sang.
En general, mitjançant l'ús de biòpsia líquida, els investigadors de la Guardian van poder identificar marcadors tumorals que podrien tractar el metge en un 67% dels pacients. Aquests pacients van ser elegibles per als tractaments aprovats per la FDA, així com per a les teràpies d'investigació.
ctDNA i càncer de pulmó
El 2016, la FDA va aprovar la prova de mutació EGFR de Cobas per a la detecció de mutacions de EGFR en l'ADN circulant de pacients amb càncer de pulmó. Aquesta prova va ser la primera biopsia líquida aprovada per la FDA i va identificar els pacients que podrien ser candidats a tractament amb teràpies específiques utilitzant erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif) i gefitinib (Iressa) com a tractament de primera línia, i osimeritinib (Tagrisso) com tractament de segona línia. Aquestes teràpies específiques ataquen cèl·lules canceroses amb mutacions EGFR específiques.
És important destacar que, a causa de l'elevat nombre de resultats falsos negatius, la FDA recomana que es faci una mostra de biòpsia de teixit d'un pacient que tingui una biopsia líquida negativa.
ctDNA i càncer de fetge
El nombre de persones que moren de càncer de fetge s'ha incrementat durant els últims 20 anys. Actualment, el càncer de fetge és la segona causa més important de mort per càncer al món. No hi ha biomarcadors disponibles per detectar i analitzar el fetge o el càncer hepatocelular (HCC). L'ADN circulant podria ser un bon biomarcador per al càncer de fetge.
Considereu la següent cita de Lagbaa i coautors sobre el potencial d'utilitzar ADN circulant per diagnosticar càncer de fetge:
La hipermetilació de RASSF1A, p15 i p16 ha estat suggerida com a eines de diagnòstic precoç en un estudi retrospectiu que inclou 50 pacients HCC. També es va provar la signatura de quatre gens aberrantment metilats (APC, GSTP1, RASSF1A i SFRP1) per a la precisió diagnòstica, mentre que la metilació de RASSF1A es va informar com a biomarcador pronòstic. Estudis posteriors van analitzar el ctDNA en pacients amb HCC utilitzant tecnologies de seqüenciació profunda ... Es va observar que els nombres de còpia d'ADN aberrants es van detectar en dos operadors d'HBV sense antecedents d'HCC en el moment de la recol·lecció de sang, però que van desenvolupar HCC durant el seguiment. Aquesta troballa va obrir la porta per avaluar la variació del número de còpia en ctDNA com una eina de detecció per a la detecció precoç de l'HCC.
Una paraula de
Les biòpsies líquides són un nou i apassionant enfocament del diagnòstic genòmic. Actualment, hi ha disponibles biomedicina líquida, que ofereixen perfils moleculars amplis, per als metges per complementar la informació genètica obtinguda a partir de biòpsia de teixits. També hi ha certes biòpsies líquides que es poden utilitzar en lloc de la biòpsia de teixits, quan les biòpsies no estan disponibles.
És important tenir en compte que actualment hi ha molts assaigs de biòpsia líquida i cal fer més investigacions per aprofitar la utilitat terapèutica d'aquesta intervenció.
> Fonts:
> Prova de sang per a canvis genètics en demostracions de tumors, promesa com a alternativa a la biòpsia tumoral. NIH.
> Heitzer E, Ulz P, Geigl JB. L'ADN del tumor circulant com una biòpsia líquida per al càncer. Química Clínica. 2015; 61: 112-123. doi: 10.1373 / clinchem.2014.222679
> Lagbaa J, Villanueva A. Biopsia líquida en càncer de fetge. Medicina del descobriment. 2015; 19 (105): 263-73.
> Biopsia líquida: l'ús de l'ADN en sang per detectar, seguir i tractar el càncer. NIH.
> Umetani N, et al. La quantitat més elevada d'ADN circulant en sèrum que en plasma no està principalment causada per ADN aliè contaminat durant la separació. Ann NY Acad Sci. 2006; 1075: 299-307.
> Wellstein A. Principis generals en la farmacoteràpia del càncer. A: Brunton LL, Hilal-Dandan R, Knollmann aC. eds Goodman & Gilman's: The Pharmacological Basis of Therapeutics, 13e Nova York, NY: McGraw-Hill.