Biopsias líquidas para diagnosticar el cáncer

Biopsias líquidas para diagnosticar el cáncer

Por lo general, los tumores se examinan mediante biopsias de tejido. Se toma una pequeña muestra del tumor y se genotipo, o se analiza su composición genética. El problema con este enfoque es que los tumores biopsiados pueden ser un desafío. Además, una biopsia tumoral proporciona solo una instantánea del tumor.

Escribiendo en Discovery Medicine en 2015, Labgaa y sus coautores afirman lo siguiente acerca de la biopsia tumoral convencional:

Por razones obvias, es difícil controlar la evolución del tumor mediante biopsias secuenciales. Además, la biopsia solo refleja una sola porción del tumor y, por lo tanto, es poco probable que represente todo el espectro de mutaciones somáticas en tumores grandes. Una alternativa sería obtener múltiples biopsias para el mismo tumor, pero esta opción no parece realista ni precisa.

La biopsia líquida implica la medición del ADN circulante (ADNc) y otros subproductos tumorales en muestras de sangre obtenidas de pacientes con cáncer. Este enfoque emergente de diagnóstico promete ser rápido, no invasivo y rentable.

Historia de la biopsia líquida

En 1948, Mandel y Métais, un par de investigadores franceses identificaron por primera vez el ctDNA en la sangre de personas sanas. Este descubrimiento se adelantó a su tiempo, y no fue hasta décadas después que se exploró aún más el ctDNA.

En 1977, Leon y sus colegas identificaron por primera vez cantidades crecientes de ctDNA en la sangre de pacientes con cáncer.

En 1989, Stroun y sus colegas identificaron características neoplásicas (es decir, cáncer) en la sangre. Después de estos descubrimientos, varios otros grupos identificaron mutaciones específicas en supresores de tumores y oncogenes, inestabilidad de microsatélites y metilación del ADN, lo que demostró que los tumores liberan ctDNA en la circulación.

Aunque sabemos que el ADNc derivado de las células tumorales circula en la sangre, el origen, la velocidad de liberación y el mecanismo de liberación de este ADN no están claros, y la investigación arroja resultados contradictorios. Algunas investigaciones sugieren que más tumores malignos contienen más células cancerosas muertas y liberan más ctDNA. Sin embargo, algunas investigaciones sugieren que todas las células liberan ctDNA. Sin embargo, parece probable que los tumores cancerosos liberen mayores niveles de ctDNA en la sangre, lo que hace que ctDNA sea un buen biomarcador de cáncer.

Debido a la gran fragmentación y bajas concentraciones en la sangre, ctDNA es difícil de aislar y analizar. Hay una discrepancia de las concentraciones de ctDNA entre las muestras de suero y plasma. Parece que el suero sanguíneo en lugar del plasma sanguíneo es una mejor fuente de ctDNA. En un estudio de Umetani y sus colegas, las concentraciones de ctDNA fueron consistentemente bajas en el plasma en comparación con el suero debido a la posible pérdida de ADN circulante durante la purificación, ya que la coagulación y otras proteínas se eliminan durante la preparación de la muestra.

Según Heitzer y sus colegas, aquí hay algunos problemas específicos que deben resolverse para aprovechar el potencial de diagnóstico del ctDNA:

Primero, los procedimientos preanalíticos deben estandarizarse … La selección de un método de aislamiento que asegure la extracción de una cantidad suficiente de ADN de alta calidad es fundamental y se ha demostrado que los factores preanalíticos del muestreo y procesamiento de la sangre pueden afectar fuertemente el rendimiento del ADN … En segundo lugar, uno de los problemas más importantes es la falta de armonización de los métodos de cuantificación. Diferentes métodos de cuantificación … Producen resultados diferentes porque estas mediciones se dirigen al ADN total o solo amplificable … En tercer lugar, se sabe menos sobre el origen y el mecanismo detallado de la liberación de ctDNA, y en la mayoría de los estudios se confunden los eventos que también podrían contribuir a la liberación de ctDNA. Appro Enfoques dirigidos vs. Abordajes no planeados

Actualmente, hay dos enfoques principales tomados al analizar el plasma sanguíneo (o suero) para ADNc. El primer enfoque está dirigido y busca cambios genéticos específicos indicativos de tumores. El segundo enfoque no tiene objetivos específicos e implica un análisis del genoma en busca de ctDNA que refleje el cáncer. Alternativamente, la secuenciación del exoma se ha utilizado como un enfoque más rentable, no focalizado. Exomes son las porciones de ADN que se transcriben para producir proteínas.

Con enfoques dirigidos, se analiza el suero para detectar mutaciones genéticas conocidas en un pequeño conjunto de mutaciones del controlador.

Las mutaciones del controlador se refieren a mutaciones en el genoma que promueven, o impulsan, el crecimiento de las células cancerosas. Estas mutaciones incluyen

KRAS o EGFR .Debido a los avances tecnológicos de los últimos años, los enfoques dirigidos al análisis del genoma para pequeñas cantidades de ctDNA se han vuelto factibles. Estas tecnologías incluyen ARMS (sistema de mutación refractaria a la amplificación); PCR digital (dPCR); perlas, emulsiones, amplificación y magnetismo (BEAMing); y secuenciación profunda (CAPP-Seq).

A pesar de que se han producido avances en la tecnología que hacen posible el enfoque específico, el enfoque dirigido solo se dirige a algunas posiciones de mutaciones (puntos de acceso) y no detecta muchas mutaciones de los controladores, como los genes supresores de tumores.

El principal beneficio de los enfoques no dirigidos a la biopsia líquida es que se pueden usar en todos los pacientes debido a que la prueba no se basa en cambios genéticos recurrentes. Los cambios genéticos recurrentes no cubren todos los cánceres y no son firmas específicas de cáncer. Sin embargo, este enfoque carece de sensibilidad analítica y aún no es posible realizar un análisis exhaustivo de los genomas tumorales.

Cabe destacar que el precio de secuenciar un genoma completo ha disminuido sustancialmente. En 2006, el precio de secuenciar el genoma completo fue de aproximadamente $ 300,000 (USD). Para 2017, el costo había bajado a aproximadamente $ 1,000 (USD) por genoma, incluidos los reactivos y la amortización de las máquinas de secuenciación.

Utilidad clínica de la biopsia líquida

Los esfuerzos iniciales para utilizar ctDNA fueron diagnósticos y compararon los niveles en pacientes sanos con los de pacientes con cáncer o con enfermedades benignas. Los resultados de estos esfuerzos fueron mixtos, y solo algunos estudios mostraron diferencias significativas que indican cáncer, estado libre de enfermedad o recaída.

La razón por la que el ADNc puede usarse solo en parte del tiempo para diagnosticar el cáncer es porque las cantidades variables de ADNc se derivan de los tumores. No todos los tumores arrojan ADN en la misma cantidad. En general, los tumores diseminados más avanzados arrojan más ADN en la circulación que los tumores tempranos localizados. Además, diferentes tipos de tumores arrojan diferentes cantidades de ADN a la circulación. La fracción de ADN circulante que se deriva de un tumor es ampliamente variable en todos los estudios y tipos de cáncer, que van del 0,01% al 93%. Es importante observar que, en general, solo una minoría de ctDNA se deriva del tumor, y el resto procede de tejidos normales.

El ADN circulante podría usarse como un marcador pronóstico de la enfermedad. El ADN circulante se puede usar para controlar los cambios en el cáncer a lo largo del tiempo. Por ejemplo, un estudio demostró que la tasa de supervivencia a dos años en pacientes con cáncer colorrectal (es decir, el número de pacientes que aún vivían al menos dos años después del diagnóstico de cáncer colorrectal) y las mutaciones de hotspot

KRAS was fue de 100% en aquellos sin evidencia de ADN circulante correspondiente. Además, es posible que en el futuro cercano, el ADN circulante se pueda usar para controlar las lesiones precancerosas. El ADN circulante también se puede usar para controlar la respuesta a la terapia. Debido a que el ADN circulante ofrece una mejor imagen general de la composición genética de los tumores, es probable que este ADN contenga ADN de diagnóstico, que puede usarse en lugar de ADN de diagnóstico obtenido de los propios tumores. Ahora, echemos un vistazo a algunos ejemplos específicos de biopsia líquida.

Guardant360

Guardant Health desarrolló una prueba que utiliza la secuenciación de próxima generación para perfilar el ADN circulante en busca de mutaciones y reordenamientos cromosómicos de 73 genes relacionados con el cáncer. Guardant Health publicó un estudio que informa la utilidad de la biopsia líquida en oncología. El estudio utilizó muestras de sangre de 15,000 pacientes con un combinado de 50 tipos de tumores.

En su mayor parte, los resultados de la prueba de biopsia líquida se alinearon con las alteraciones genéticas observadas en las biopsias de tumores.

De acuerdo con los NIH:

Guardant360 identificó las mismas mutaciones críticas en genes importantes relacionados con el cáncer como

EGFR, BRAF,

KRAS , y PIK3CAen frecuencias muy similares a las que se habían identificado previamente en muestras de biopsia tumoral, correlacionando estadísticamente entre 94% y 99%. Además, según los NIH, los investigadores informaron lo siguiente: En un segundo componente del estudio, los investigadores evaluaron a casi 400 pacientes, la mayoría de los cuales tenían cáncer de pulmón o colorrectal, que tenían disponibles ADNc de sangre y ADN de tejido tumoral. Comparó los patrones de cambios genómicos. La precisión global de la biopsia líquida en comparación con los resultados de los análisis de biopsia tumoral fue del 87%. La precisión aumentó a 98% cuando las muestras de sangre y tumor se recolectaron dentro de los 6 meses una de la otra.

Guardant360 era preciso a pesar de que los niveles de ADN circulante en la sangre eran bajos. A menudo, el ADN tumoral circulante solo compone el 0.4 por ciento del ADN en la sangre.

En general, utilizando una biopsia líquida, los investigadores de Guardant pudieron identificar marcadores tumorales que podrían dirigir el tratamiento por parte de los médicos en el 67% de los pacientes. Estos pacientes fueron elegibles para los tratamientos aprobados por la FDA, así como las terapias de investigación.

CtDNA y Cáncer de pulmón

En 2016, la FDA aprobó la prueba de mutación cobas EGFR para la detección de mutaciones de

EGFR in en el ADN circulante de pacientes con cáncer de pulmón. Esta prueba fue la primera biopsia líquida aprobada por la FDA e identificó pacientes que pueden ser candidatos para el tratamiento con terapias dirigidas que usan erlotinib (Tarceva), afatinib (Gilotrif) y gefitinib (Iressa) como tratamiento de primera línea, y osimeritinib (Tagrisso) como tratamiento de segunda línea Estas terapias dirigidas atacan las células cancerosas con mutaciones específicas de

EGFR.Es importante destacar que, debido a la gran cantidad de resultados falsos negativos, la FDA recomienda que también se tome una muestra de biopsia de tejido de un paciente que tiene una biopsia líquida negativa. CtDNA y Cáncer de hígado El número de personas que mueren de cáncer de hígado ha aumentado durante los últimos 20 años. Actualmente, el cáncer de hígado es la segunda causa de muerte por cáncer en el mundo. No hay buenos biomarcadores disponibles para detectar y analizar el cáncer hepático o hepatocelular (HCC). El ADN circulante podría ser un buen biomarcador para el cáncer de hígado.

Considere la siguiente cita de Lagbaa y sus coautores sobre el potencial del uso de ADN circulante para diagnosticar el cáncer de hígado:

Se ha sugerido la hipermetilación de RASSF1A, p15 y p16 como herramientas diagnósticas tempranas en un estudio retrospectivo que incluye 50 pacientes con HCC. Una firma de cuatro genes aberrantes metilados (APC, GSTP1, RASSF1A y SFRP1) también se analizó para la precisión del diagnóstico, mientras que la metilación de RASSF1A se informó como un biomarcador de pronóstico. Estudios posteriores analizaron ctDNA en pacientes con HCC utilizando tecnologías de secuenciación profunda … Sorprendentemente, se detectaron números de copias de ADN aberrantes en dos portadores de HBV sin antecedentes de HCC en el momento de la extracción de sangre, pero que desarrollaron HCC durante el seguimiento. Este hallazgo abrió la puerta para evaluar la variación del número de copias en ctDNA como una herramienta de detección para la detección temprana de HCC.

Una palabra de Verywell

Las biopsias líquidas son un nuevo enfoque emocionante para el diagnóstico genómico. Actualmente, ciertas biopsias líquidas, que ofrecen un perfil molecular completo, están disponibles para que los médicos complementen la información genética obtenida de la biopsia de tejido. También hay ciertas biopsias líquidas que se pueden usar en lugar de biopsias de tejido, cuando las biopsias de tejido no están disponibles.

Es importante tener en cuenta que muchos ensayos de biopsias líquidas están actualmente en curso y es necesario realizar más investigaciones para desarrollar la utilidad terapéutica de esta intervención.

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