Dezvoltarea unor algoritmi inteligenţi de învăţare automată care pot analiza fragmentele scurte de ADN care plutesc în sângele pacienţilor bolnavi de cancer îi pot ajuta pe medici să diagnosticheze anumite tipuri de cancer şi să aleagă cel mai eficient tratament pentru un pacient.
O nouă tehnică de analiză, creată de cercetătorii de la Universitatea Wisconsin-Madison din Statele Unite şi descrisă recent în Annals of Oncology, este compatibilă cu echipamentele de testare pentru „biopsiile lichide" deja aprobate în Statele Unite şi utilizate în clinicile oncologice, ceea ce ar putea face ca noua metodă să ajungă mai rapid la pacienţi.
Biopsiile lichide se bazează pe simple recoltări de sânge în locul celor clasice care prelevează bucaţi de ţesut canceros dintr-o tumoră.
„Biopsiile lichide sunt mult mai puţin invazive decât biopsiile de ţesut - care ar putea fi chiar imposibil de realizat în unele cazuri, în funcţie de locul unde se află tumora pacientului", spune Marina Sharifi, profesor de medicină şi oncolog în cadrul facultăţii de medicină şi sănătate publică a UW-Madison.
„Este mult mai uşor să le facem de mai multe ori pe parcursul bolii unui pacient pentru a monitoriza starea cancerului şi răspunsul acestuia la tratament", a precizat ea.
Tumorile canceroase elimină material genetic, numit ADN liber de celule, în fluxul sanguin pe măsură ce cresc.
Dar nu toate părţile din ADN-ul unei celule canceroase sunt susceptibile de a fi eliminate.
Celulele stochează o parte din ADN-ul lor, înfăşurându-l în fragmente protectoare numite histone. Acestea sunt proteine alcaline întâlnite în nucleul celulelor eucariote, al căror rol este de a aduna ADN-ul şi de a-l uni în unităţi structurale numite nucleozomi, ca parte a cromozomului. Ele pot desface secvenţele de ADN pentru a accesa părţi ale codului genetic în funcţie de necesităţi.
Kyle Helzer, cercetător în domeniul bioinformaticii la UW-Madison, spune că fragmentele de ADN care conţin genele pe care celulele canceroase le folosesc des sunt desfăcute mai frecvent şi, prin urmare, există şanse mai mari ca fragmente din acestea să se desprindă şi să intre în fluxul sangvin.
„Exploatăm această distribuţie mai mare a acestor zone în ADN-ul liber pentru a identifica tipurile de cancer", adaugă Helzer, care este şi coautor principal al studiului.
Echipa de cercetători a folosit fragmente de ADN găsite în probe de sânge dintr-un studiu anterior efectuat pe aproape 200 de pacienţi (unii cu cancer, alţii fără), precum şi noi probe colectate de la peste 300 de pacienţi trataţi pentru cancer de sân, de plămâni, de prostată sau de vezică urinară la UW-Madison şi la alte spitale de cercetare din cadrul Frupului de cercetare a cancerului, Big Ten.
Oamenii de ştiinţă au împărţit fiecare grup de eşantioane în două. Un eşantion a fost folosit pentru a antrena un algoritm de învăţare automată să identifice tipare printre fragmentele de ADN fără celule, amprente relativ unice, specifice diferitelor tipuri de cancer. Celălalt eşantion a fost folosit pentru a testa algoritmul antrenat.
Algoritmul a atins o acurateţe de 80% în ceea ce priveşte transpunerea rezultatelor unei biopsii lichide într-un diagnostic de cancer, cât şi tipurile specifice de cancer care afectează un pacient.
În plus, abordarea de învăţare automată a fost capabilă să distingă două subtipuri de cancer de prostată: cea mai comună versiune, adenocarcinomul, şi o variantă cu evoluţie rapidă, numită cancer de prostată neuroendocrin (NEPC), care este rezistentă la abordările terapeutice standard.
Faptul că NEPC este adesea dificil de distins de adenocarcinom, dar necesită o acţiune agresivă, îi poate pune pe oncologi într-o situaţie dificilă.
„În prezent, singura modalitate de a diagnostica NEPC este prin intermediul unei biopsii tradiţionale de la un situs tumoral şi poate fi dificil să obţinem un răspuns concludent din această abordare, chiar dacă avem o suspiciune clinică ridicată pentru NEPC", explică prof. Sharifi.
Potrivit specialiştilor, biopsiile lichide au avantaje, „în sensul că nu trebuie să ştii la ce situs tumoral să faci biopsia şi este mult mai uşor pentru pacient să obţină o prelevare standard de sânge".
Probele de sânge au fost procesate cu ajutorul tehnologiei de secvenţiere a ADN-ului fără celule. Folosirea unor panouri standard precum cele aflate în prezent în clinică poate reduce timpul şi costul testelor faţă de alte metode de analiză „fragmentară" a ADN-ului cancerigen din probele de sânge.
Majoritatea testelor comerciale au fost dezvoltate în jurul celor mai importante gene ale cancerului care indică anumite medicamente pentru tratament şi secvenţiază acele gene selectate, spun specialiştii.
În recenta cercetare, echipa a demonstrat că se pot folosi aceleaşi profiluri de testare existente şi aceleaşi gene vizate pentru a analiza fragmentele de ADN liber dintr-o probă de sânge şi a identifica tipul de cancer pe care îl are un pacient.
