Los investigadores han desarrollado un nuevo método para hacer que las “biopsias de sangre” para el cáncer sean más efectivas mediante el uso de la secuenciación completa del exoma para monitorear el ADN del tumor a partir de muestras de sangre.
Los métodos mejorados validan el uso de muestras de sangre para estudiar los genomas del cáncer de los pacientes.
Los investigadores del Instituto Broad de MIT y Harvard, el Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer en el MIT, el Instituto del Cáncer Dana-Farber y el Hospital General de Massachusetts han desarrollado un enfoque preciso y escalable para monitorear el ADN del cáncer a partir de muestras de sangre.
Informes en Nature Communications , el equipo demuestra que casi el 90 por ciento de las características genéticas de un tumor se pueden detectar en muestras de sangre usando la secuenciación completa del exoma, y que el método puede aplicarse efectivamente en hasta el 49 por ciento de los pacientes con cáncer avanzado. es probable que aumente a medida que la secuencia se vuelve más barata. Este muestreo tumoral menos invasivo, que puede proporcionar una ventana al genoma del cáncer, tiene una gama de posibles aplicaciones.
“Nuestra última esperanza es utilizar biopsias de sangre para buscar y caracterizar de manera exhaustiva incluso los restos más pequeños de tumores”, explica Viktor Adalsteinsson, coautor en el papel y líder del grupo en el Broad Institute, donde dirige el equipo de biopsia de sangre. “Y, a medida que los tumores evolucionan en etapas más avanzadas del cáncer, desarrollan resistencia o se vuelven metastásicos, podemos acceder a puntos de tiempo que podrían ser fundamentales para decidir qué terapias son adecuadas para ese paciente”.
Esta capacidad para detectar y analizar el ADN canceroso de la muestra de sangre de un paciente emerge como una alternativa prometedora a las biopsias quirúrgicas invasivas, que pueden ser difíciles, dolorosas y costosas, especialmente cuando aparecen tumores en lugares de difícil acceso.
Las biopsias de sangre (también llamadas biopsias líquidas) están preparadas para superar muchos de estos problemas. Tienen el potencial de permitir a los médicos rastrear el progreso de la enfermedad y el tratamiento en tiempo real y ayudar a los investigadores a comprender cómo los tumores se resisten al tratamiento con una resolución mucho mayor.
Comprender el cáncer sin procedimientos invasivos
Las células del cuerpo, incluidas las células tumorales, expulsan regularmente fragmentos de ADN al torrente sanguíneo cuando mueren. Con biopsias de sangre, los médicos recolectan este ADN “libre de células” de una extracción de sangre y luego detectan y describen exhaustivamente los fragmentos que se originan en las células cancerosas. El seguimiento de estos datos podría permitir monitorear la recurrencia del cáncer, la respuesta del paciente al tratamiento y otras características clínicamente importantes, todas de muestras de sangre.
El campo de la investigación y el desarrollo de las biopsias de sangre es frecuentado tanto por académicos como por actores de la industria, pero con una secuenciación escalable de todo el exoma, un equipo dirigido por Adalsteinsson y colegas Gavin Ha, Sam Freeman, Matthew Meyerson, J. Christopher Love y Gad Getz es tomando el campo en una dirección nueva e innovadora. Love es miembro asociado, profesor asociado de ingeniería química en el MIT y miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer en el MIT.
Compilar un exoma completo a partir de fragmentos de ADN requiere actualmente al menos un 10 por ciento de ADN tumoral en una muestra de sangre, pero la fracción de ADN tumoral en la sangre puede variar mucho de un paciente a otro. Debido a esta variación, el equipo primero deseó un enfoque imparcial para detectar y medir los niveles de ADN del cáncer antes de intentar la secuenciación del exoma completo.
En todo el campo, muchos métodos de biopsia de sangre detectan el ADN tumoral mediante el cribado de mutaciones en genes conocidos relacionados con el cáncer, pero esta secuenciación dirigida no detecta cánceres sin esas mutaciones.
Co-primer autor Ha, un postdoc en el Broad Institute y Dana-Farber Cancer Institute (DFCI), lideró el desarrollo de una herramienta llamada icorCNA que puede analizar fragmentos de ADN para patrones de mutación casi universales en genomas de cáncer y, como resultado, captura cánceres con mutaciones conocidas y desconocidas. Ha se centró en detectar tramos de ADN que tienen menos o más copias en las células cancerosas, en contraste con las células sanas.
El equipo de investigación probó y refinó ichorCNA en 1,439 muestras de sangre recogidas prospectivamente de 520 pacientes con cáncer metastásico de seno o próstata en DFCI (un esfuerzo significativo defendido por los oncólogos médicos Atish Choudhury, Daniel Stover, Heather Parsons, Nikhil Wagle y sus colegas).
Usando este enfoque, los investigadores encontraron que en 33 a 49 por ciento de los pacientes con cáncer metastásico de mama y próstata, dependiendo de si se examinaron una o múltiples muestras de sangre, el ADN tumoral constituía más del 10 por ciento del ADN libre de células en su sangre – suficiente para hacer viable la secuenciación completa del ADN libre de células.
Luego, para determinar si esta secuencia de ADN tumoral libre de células podría ofrecer el mismo nivel de conocimiento sobre la genética del cáncer que una biopsia de tejido, el equipo comparó biopsias tumorales obtenidas quirúrgicamente con datos recopilados de la secuenciación del exoma completo del ADN libre de células de un grupo de 41 pacientes. Los investigadores encontraron que los datos genéticos de la secuenciación del exoma completo de sangre y las biopsias de tejido coincidían significativamente en una serie de características genéticas, como mutaciones somáticas clónicas (coincidencia del 88 por ciento) y alteraciones del número de copias (80 por ciento coinciden).
Estos resultados apoyan la secuenciación del exoma completo del ADN sin células, a partir de muestras de sangre, como un posible sustituto de la secuenciación de biopsia tumoral metastásica para muchos pacientes.
“Nuestro estudio ha demostrado que podemos obtener un exoma completo de cáncer de manera confiable, a partir de sangre; que refleja la biopsia tumoral coincidente; y que se puede hacer para una fracción significativa de pacientes con cáncer metastásico “, dice Adalsteinsson, que era un postdoc en el laboratorio de Love antes de unirse al Broad Institute. “Esta validación sugiere que podemos usar biopsias de sangre para la caracterización genómica a gran escala de la enfermedad en pacientes con cáncer metastásico”.
“Libera el potencial para muchos estudios que antes no podíamos hacer”, agrega Getz, miembro del instituto y director del grupo de análisis computacional del genoma del cáncer en Broad y profesor asociado de patología y director de bioinformática en el Hospital General de Massachusetts. Centro y Departamento de Patología. “La tecnología nos permitirá rastrear la dinámica del cáncer y comprender la evolución de la resistencia a los medicamentos, o el desarrollo del estado metastásico, de una manera que no es posible a través de biopsias quirúrgicas”.
El nuevo estudio mejora la línea de análisis para las biopsias de sangre y permite que se realice a escala ampliada. Los investigadores están aplicando activamente su trabajo a miles de pacientes con cáncer metastásico que de otra manera no podrían hacer una biopsia de sus tumores.
“Con este trabajo, ahora tenemos un marco para la medición precisa y el control de calidad del ADN tumoral en el plasma, lo que permite el análisis genómico de biopsias de sangre con alta precisión técnica”, explica Meyerson, miembro del instituto de Broad y profesor de patología en DFCI y la Escuela de Medicina de Harvard.
El método ya está en uso con los pacientes para la investigación del cáncer
Gracias al éxito del equipo, icorCNA y la posterior secuenciación del exoma completo del ADN libre de células se han incorporado a una colaboración con la plataforma Broad Institute Genomics para permitir el mapeo exhaustivo de tumores metastásicos y resistentes a fármacos a partir de muestras de sangre a escala. Este enfoque también se ha integrado en los esfuerzos de investigación directa en paciente en Broad, incluido el Proyecto de Cáncer de Seno Metastásico (MBC), un esfuerzo de alcance de pacientes que recolecta muestras de saliva y tejido – y ahora muestras de sangre – donadas de pacientes con cáncer de mama metastásico para la secuenciación del ADN para una mayor investigación terapéutica. Se están llevando a cabo esfuerzos similares para incorporar biopsias de sangre en el Proyecto Angiosarcoma y en el próximo Proyecto de Cáncer de Próstata Metastásico.
“Estamos entusiasmados con el uso de biopsias de sangre para comprender el cáncer de mama metastásico, la resistencia a los medicamentos y la evolución tumoral, y para obtener una instantánea del entorno metastásico en pacientes que podrían no tener el tejido disponible de una biopsia metastásica”, dice Nikhil Wagle, un asociado miembro del Broad Institute, subdirector del Centro de Medicina de Precisión del Cáncer en DFCI, y líder del Proyecto MBC. “Con los últimos resultados del Equipo de Biopsia de Sangre, quedó claro que esta tecnología había llegado al punto correcto para que nosotros la incorporemos al proyecto de cáncer de mama metastásico”.
Un medio para realizar biopsias de sangre a gran escala podría permitir a los investigadores y médicos un fácil acceso al genoma del cáncer, con implicaciones emocionantes para la forma en que los médicos controlan la respuesta al tratamiento, vigilan la recurrencia y más. La capacidad de monitorizar con frecuencia y no invasivamente el cáncer y su tratamiento podría alterar los ensayos clínicos, aumentar la resolución con la que los médicos entienden el cáncer metastásico y, potencialmente, aumentar el acceso a los enfoques de medicina de precisión de calidad.
“Usar ADN libre de células para rastrear el cáncer no es una idea nueva, pero estamos desarrollando las herramientas para entender cómo podemos calificar mejor los materiales para ese tipo de análisis, y lo estamos haciendo de una manera que nos permite ver el cáncer. en todo el genoma en general “, dice Love. “Hemos establecido métricas de calidad para asegurarnos de que esta tecnología sea rentable y escalable para miles de pacientes y muestras al año”.
Este estudio fue financiado por Gerstner Family Foundation, Janssen Pharmaceuticals, Inc., y una beca de Koch Institute Support (core) del National Cancer Institute.
Fuente: MIT