Avances en la capacidad de detección del cáncer mediante biopsias líquidas

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Las biopsias líquidas han adquirido gran interés en el área de la oncología en los últimos años. Esta técnica, que consiste en el análisis de ADN libre circulante en diferentes fluidos biológicos, tiene como una de sus grandes ventajas la facilidad para obtener la muestra, especialmente en el caso de la sangre.

 

biopsia líquida cáncer

Las biopsias líquidas, que consisten en el análisis de ADN libre circulante en fluidos biológicos, han adquirido gran interés en el área de la oncología en los últimos años.

 

ADN libre circulante (ADNc) presente en el plasma de la sangre procede principalmente de las células sanguíneas y su puede verse modificada en determinadas situaciones fisiológicas o patológicas en las que otras células pueden contribuir con fragmentos de su ADN. Así ocurre durante el embarazo, durante el cual el plasma materno contiene ADN libre tanto de la madre como del feto, o en cáncer, cuando el plasma puede contener fragmentos de ADN liberados por las células del tumor. Ambas situaciones reflejan escenarios en los que el análisis de ADN libre puede resultar de interés clínico, ya sea para rastrear posibles anomalías genéticas en el feto o para detectar la presencia de un tumor. Sin embargo, existen diversos factores que dificultan el análisis de las biopsias líquidas. Por una parte, la proporción de ADN circulante de interés (fetal o tumoral respectivamente) es muy pequeña comparada con la de la madre o la del paciente, respectivamente. Además, el ADN libre en sangre se presenta en pequeños fragmentos que hay que diferenciar del ADN materno o del ADN de las células sanas del paciente. Por esta razón, existen grandes esfuerzos dirigidos a mejorar las tecnologías de análisis de ADN libre circulante.

Con esta perspectiva, dos recientes trabajos han proporcionado mejoras sustanciales en la capacidad para analizar el ADN tumoral circulante y optimizar su utilización en la práctica clínica.

En el primero de ellos investigadores de la Universidad de Cambridge han diseñado un método para detectar el cáncer en sangre con mayor sensibilidad de la que era posible hasta el momento. Hasta el momento, el análisis de ADN tumoral circulante estaba basado en la identificación de alteraciones genéticas relacionadas con la enfermedad. Sin embargo, el equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge ha identificado características propias en el tamaño de los fragmentos de ADN tumoral circulante que mejoran su detección en plasma.

En el caso del ADN fetal circulante, estudios previos habían mostrado que los fragmentos de ADN de origen fetal pueden ser diferenciados de los maternos en función de su tamaño, mayor en estos últimos. El ADN de origen fetal deriva principalmente de células embrionarias de placenta, cuyo genoma muestra menores niveles de metilación, una marca epigenética implicada en la regulación de la expresión. Se piensa que la menor metilación podría contribuir a que el genoma esté más relajado alrededor de los nucleosomas, y  sea más accesible a enzimas que fragmentan el ADN cuando la célula muere. Esta podría ser la causa de que los fragmentos de ADN fetal sean de menor tamaño que los de ADN materno, característica que ha sido aprovechada para mejorar la sensibilidad de los análisis de ADN fetal en sangre materna.

Los investigadores consideraron las diferencias de tamaño en los fragmentos de ADN fetal circulante y se plantearon si podría ocurrir algo similar en cáncer. Puesto que el cáncer no es sino una palabra que engloba diferentes entidades patológicas caracterizadas por el crecimiento descontrolado de las células y es difícil hablar de caracterizar “el cáncer” como una unidad independiente, el primer paso de los investigadores fue analizar las características de los fragmentos de ADN tumoral circulante en muestras de pacientes con diferentes tumores. Concretamente, los investigadores analizaron 344 muestras de plasma, de 65 controles sanos y 200 pacientes con cáncer.

El equipo identificó características físicas del ADN libre en plasma que podían determinar la presencia y cantidad de ADN tumoral circulante en muestras de plasma, así como características relacionadas con el tipo de cáncer. Los investigadores detectaron que los fragmentos de ADN tumoral circulante se presentan en mayor frecuencia en un tamaño menor al habitual.

Además, los investigadores desarrollaron un método para seleccionar las fracciones de ADN tumoral circulante de mayor interés (aquellos fragmentos de un tamaño entre 90 y 150 pares de bases) y mejorar la capacidad para detectarlo y analizar su secuencia a partir de muestras de plasma. Esta selección podría incrementar sustancialmente la utilidad clínica del análisis de ADN tumoral circulante, ya que puede realizarse a gran escala y en combinación con análisis de secuenciación sin un incremento sustancial del coste.

Los investigadores de la Universidad de Cambridge han identificado características propias en el tamaño de los fragmentos de ADN tumoral circulante que mejoran su detección en el plasma sanguíneo.

 

El equipo ha señalado que la selección de ADN circulante en función del tamaño de los fragmentos ofrece un enriquecimiento sustancial de ADN tumoral disponible para analizar que ofrece resultados positivos  en el 94% de los tumores de mama, intestino, ovario, piel y conducto biliar. Además, el método mejora considerablemente la detección de ADN tumoral circulante en pacientes con tumores en páncreas, riñón y cerebro respecto a los métodos actuales.

Si bien los resultados del trabajo deberán ser validados en estudios futuros y el rendimiento del método deberá ser evaluado en un escenario clínico, los investigadores se muestran optimistas en cuanto a su rendimiento y plantean la utilización del método para analizar ADN circulante en otros fluidos corporales, o incluso para detectar ADN mitocondrial o de patógenos.

El segundo estudio utiliza cambios epigenéticos como método para detectar y clasificar pacientes con cáncer.

El segundo de los estudios combina el estudio de las modificaciones epigenéticas con técnicas computacionales de aprendizaje de máquinas para desarrollar una prueba que permita, no solo detectar de forma temprana la presencia de un tumor, sino también identificar de qué tipo es.

En este caso, los investigadores se plantearon utilizar cambios epigenéticos, específicos de tejido y específicos del tipo de cáncer, frente al análisis de mutaciones (más frecuente) como método para detectar y clasificar los pacientes en las fases tempranas de la enfermedad. A favor de esta estrategia, el equipo disponía de la ventaja de que la sensibilidad para detectar mutaciones al inicio de la enfermedad es muy baja.

Los investigadores desarrollaron un método para analizar los perfiles de metilación de pequeñas cantidades de ADN libre circulante y demostraron que es posible detectar modificaciones a gran escala en la metilación del ADN características de las células tumorales.

“Estamos muy emocionados en este punto”, manifiesta Daniel De Carvalho, investigador en la Universidad de Toronto y director del trabajo. “Uno de los principales problemas en cáncer es cómo detectarlo de forma temprana. Cómo detectar una mutación del cáncer en sangre ha sido un problema similar a buscar una aguja en un pajar, especialmente en las etapas tempranas, cuando la cantidad de ADN tumoral en sangre es mínima”.

Los resultados de ambos trabajos ofrecen sustanciales mejoras en el análisis del ADN tumoral circulante en sangre y aumentan la utilidad clínica de las biopsias líquidas en oncología, no solo para detectar antes el cáncer sino también para identificar de qué tipo se trata. Además, proporcionan una base sobre la que trabajar para analizar el ADN libre en otros tipos de fluidos biológicos.

Referencias:

Mouliere F, et al. Enhanced detection of circulating tumor DNA by fragment size analysis, Science Translational Medicine. 2018. DOI: http://dx.doi.org/10.1126/scitranslmed.aat4921

Heitzer E, Speicher MR. One size does not fit all: Size-based plasma DNA diagnostics. Sci Trans Med. 2018. Doi: http://dx.doi.org/10.1126/scitranslmed.aav3873

Shen SY, et al. Sensitive tumour detection and classification using plasma cell-free DNA methylomes. Nature. 2018. Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-018-0703-0

Fuente: A new approach to detecting cancer earlier from blood tests: study. https://www.uhn.ca/corporate/News/PressReleases/Pages/new_approach_to_detecting_cancer_earlier_from_blood_tests.aspx

 

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