O echipă din Israel a pus la punct o nouă abordare pentru o biopsie lichidă, folosind algoritmi inteligenţi de analiză, care ar putea duce la dezvoltarea unui test de sânge multiparametric pentru detectarea şi diagnosticarea cancerului, cu un grad foarte ridicat de acurateţe.
Testele de sânge, simple, neinvazive şi fezabile din punct de vedere economic promit să devină următoarea etapă majoră în diagnosticarea cancerului. În prezent, majoritatea acestor teste, numite biopsii lichide, nu sunt suficient de fiabile pentru a fi utilizate pe scară largă.
O nouă abordare dezvoltată la Institutul de Ştiinţă Weizmann, din Israel, ar putea duce la dezvoltarea unui test de sânge care să diagnosticheze cancerul cu o acurateţe fără precedent. Cercetare a fost publicată joi, în Nature Biotechnology.
„Multe dintre metodele convenţionale disponibile clinic astăzi pentru a detecta şi diagnostica cancerul sunt invazive şi neplăcute”, explică dr. Efrat Shema de la Departamentul de Imunologie şi Biologie Regenerativă Weizmann, care a condus echipa de cercetare.
Obţinerea probelor prin biopsie aspirativă cu ac, endoscopie sau intervenţie chirurgicală poate fi dureroasă şi uneori riscantă, iar metodele de imagistică, cum ar fi scanările RMN sau PET, necesită echipamente costisitoare, voluminoase, care nu sunt disponibile peste tot. Teste de sânge eficiente pentru screening-ul sau diagnosticul cancerului ar putea oferi o alternativă atractivă.
„Eliminarea disconfortului ar putea însemna că oamenii n-ar mai avea de să evite testarea şi, probabi, cancerul ar putea fi detectat mai devreme”, spune Vadim Fedyuk.
Ideea de a diagnostica cancerul folosind biopsii lichide a apărut în urma constatării că sângele conţine ADN liber şi proteine eliminate de celulele moarte din sânge, indivizii sănătoşi, şi de celulele tumorale moarte, în cazul pacienţilor cu cancer.
„Unele dintre produsele secundare după distrugerea celulelor, inclusiv ADN-ul şi proteinele cancerului, sunt eliminate în fluxul sanguin şi putem să le colectăm şi să le analizăm”, spune dr. Shema.
O serie de teste de sânge pentru cancer sunt deja în stadii avansate de dezvoltare, dar cele mai multe au dezavantaje care le pot limita utilizarea. Când primele teste au fost dezvoltate, cercetătorii au căutat semnele genetice ale cancerului, respectiv mutaţiile, dar acestea pot fi greu de identificat, deoarece segmentele mutante reprezintă doar o mică parte din ADN-ul care circulă liber. Mai mult, aceste mutaţii nu duc întotdeauna la cancer şi pot fi prezente şi la oamenii sănătoşi.
Abordările mai recente se bazează pe epigenetică, respectiv modificări ale genomului celulei care nu implică mutaţii în ADN, cum ar fi etichetarea chimică a moleculei de ADN, modificând expresia genei. ŞI aceste abordări s-au dovedit problematice, fie pentru că necesită cantităţi excesive de sânge, fie pentru că urmăresc o singură modificare epigenetică, ceea ce nu poate genera rezultate suficient de sigure.
În noul studiu, echipa dr. Shema şi-a propus să regândească aboprdarea epigenetică, cu scopul de a dezvolta o analiză care să se bazeze pe o probă mică de sânge, dar care poate evalua parametrii epigenetici multipli. Cercetătoarea şi-a bazat abordarea pe o metodă de imagistică a moleculelor individuale, pe care a dezvoltat-o în timpul cercetării ale postdoctorale la facultatea de medicină Harvard.
Metoda permite realizarea unei cartografii epigenetice precise cu doar o cantitate foarte mică de materie primă, folosind un microscop fluorescent. Poate fi folosită, de exemplu, pentru a vizualiza marcajele epigenetice pe nucleozomi, bucăţile de ADN înfăşurate în jurul „bobinelor” proteinelor. Acestea pot fi eliminate în fluxul sanguin ca deşeuri plutitoare atunci când celulele sunt distruse, aşa încât cercetătoare a realizat că milioanele de nucleozomi găsiţi în sânge ar putea fi analizaţi pentru a detecta cancerul.
Folosind metoda de imagistică cu o singură moleculă pe care a dezvoltat-o, echipa sa a comparat nucleozomii din sângele a 30 de indivizi sănătoşi cu cei provenind de la 60 de pacienţi cu diferite stadii de cancer colorectal. Ei au descoperit că nucleozomii celor două grupuri erau caracterizaţi de tipare foarte diferite de marcaje epigenetică.
Aanaliza a acoperit şase modificări epigenetice diferite legate de cancer, precum şi o varietate de alţi indicatori de cancer, inclusiv segmente de proteine din tumori moarte, care sunt nedetectabile de tehnologiile convenţionale.
Oamenii de ştiinţă au analizat descoperirile din biologia moleculară a cancerului folosind algoritmi de inteligenţă artificială, şi aplicând învăţarea automată (deep learning) pe seturi mari de date obţinute din cele două grupuri.
Analiza a fost efectuată nu doar pe toţi aceşti markeri de cancer, ci şi pe combinaţiile şi relaţiile dintre ei. Pentru a se asigura că descoperirile lor nu se limitează la cancerul colorectal, oamenii de ştiinţă au aplicat şi tehnologia pentru a compara nucleozomii din sângele unor voluntari sănătoşi cu cei proveniţi de la 10 pacienţi cu cancer pancreatic.
„Algoritmul nostru a puuta face diferenţa între grupurile sănătoase şi cele de la pacienţi la un nivel record de certitudine pentru studilei de acest tip, respectiv cu o precizie de 92%”, spune dr. Shema.
Oamenii de ştiinţă numesc noua tehnologie EPINUC, un acronim pentru „epigenetica nucleozomilor izolaţi în plasmă”.
Dacă vor fi susţinute de studiile care implică un număr mai mare de pacienţi, aceste descoperiri ar putea duce la dezvoltarea un test de sânge multiparametric pentru detectarea şi diagnosticarea cancerului folosind mai puţin de 1 ml de sânge.
În viitor, datorită nivelului de detaliu evidenţiat de această analiză, rezultatele testului de sânge ar putea, de asemenea, să promoveze medicina personalizată, şi să sugereze cele mai bune tratamente pentru fiecare pacient în parte.
„Am obţinut o dovadă de succes a conceptului pentru metoda noastră, care acum trebuie să fie confirmată în studiile clinice. În viitor, abordarea noastră multiparametrică poate servi la diagnosticarea nu numai a diferitelor tipuri de cancer, ci şi a altor boli care lasă urme în sânge, cum ar fi tulburările autoimune sau bolile de inimă”, a rezumat dr. Shema, rezultatele cercetării.
