Foa y colegas de Johns Hopkins University medical School han desarrollado un sistema para examinar las características de fragmentación de cfDNA en todo el genoma para proporcionar un enfoque rentable y de alto rendimiento para la detección del cáncer de hígado. Este es uno de los adelantos médicos más importantes en el diagnóstico de cáncer.
El cáncer de hígado es causa de una asombrosa cantidad de morbilidad y mortalidad en todo el mundo, con más de 900 mil nuevos casos diagnosticados cada año y más de 800 mil muertes . En los Estados Unidos, el cáncer de hígado es uno de los pocos cánceres que ha mostrado un aumento en la incidencia y mortalidad en los últimos 20 años. El noventa por ciento de los casos de cáncer de hígado son carcinomas hepatocelulares (HCC) y la supervivencia depende en gran medida del estadio de la enfermedad en el momento del diagnóstico. La supervivencia a cinco años es del 34 % cuando el cáncer es localizado (44 % de los pacientes), del 12 % cuando es regional (27 % de los pacientes) y del 3 % cuando se encuentra enfermedad a distancia (18 % de los pacientes) . Hay una población grande y bien definida que tiene un riesgo significativamente mayor de HCC, incluidas las personas con infección crónica por hepatitis B (HBV) o con cirrosis por diversas causas, incluida la hepatitis C (HCV) , la enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD) , consumo excesivo de alcohol , aflatoxina y otras condiciones .
En todo el mundo, hay 350 millones de personas con hepatitis viral crónica y 50 millones con cirrosis .
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En los EE. UU., 4,5 millones de personas tienen HCV crónico y 29 millones han sido diagnosticados con NAFLD. Hasta un tercio de las personas con cirrosis y entre el 25 y el 40 % con HBV desarrollarán HCC a lo largo de su vida, con un riesgo anual de hasta el 8 % para los pacientes con cirrosis . Un grupo creciente de personas con riesgo de cáncer de hígado, incluidos 29 millones en los EE. UU., tienen NAFLD y el 20 % del HCC que se desarrolla en esta población ocurre sin cirrosis. Las sociedades médicas de todo el mundo recomiendan el screening para las poblaciones de mayor riesgo, actualmente con ecografía abdominal con o sin alfafetoproteína (AFP). Sin embargo, el cumplimiento general de las pautas internacionales sigue siendo bajo, con menos de 1 de cada 5 personas elegibles en todo el mundo que reciben algún nivel de vigilancia y menos del 2 % siguen las pruebas de detección recomendadas . Muchos factores contribuyen al bajo cumplimiento de las pautas de detección, incluida la identificación de personas de alto riesgo, el requisito de infraestructura y el personal necesario para la detección basada en imágenes métodos .
Las pruebas de detección actuales que incluyen imágenes de ultrasonido, con o sin AFP, han mostrado una sensibilidad limitada que varía del 47 al 84 % con especificidades del 67 % a más del 90 % . Además, la falta de enfoques de diagnóstico no invasivos para NAFLD sugiere que la población que actualmente no está cubierta por las recomendaciones de detección de HCC está aumentando. Por lo tanto, existe una gran necesidad de desarrollar enfoques de detección accesibles y sensibles para HCC en todo el mundo.
Una vía reciente para superar estos desafíos ha sido el desarrollo de nuevos biomarcadores de DNA libre de células sanguíneas (cfDNA) para la detección del cáncer. Los enfoques basados en mutaciones somáticas se han utilizado como biomarcadores para el cáncer de hígado, pero están limitados por la necesidad de identificación de mutaciones basadas en tejidos y por los pocos cambios detectables en el plasma . Los perfiles de metilación, tanto en sitios específicos como en todo el genoma, así como los cambios en el número de copias, también han brindado vías factibles para la detección del cáncer de hígado, pero su sensibilidad de detección en la enfermedad en etapa muy temprana sigue siendo subóptima . Las pruebas de detección temprana multicáncer desarrolladas recientemente parecen útiles para la detección de muchos tipos de cáncer (incluido el cáncer de hígado) en una cohorte de riesgo promedio , pero no hay informes publicados sobre el uso de estos enfoques en una población con alto riesgo de HCC. Además, el costo de la mayoría de las pruebas basadas en cfDNA es mucho mayor que las estimaciones de lo que sería asequible para las pruebas de detección en los EE. UU. y en todo el mundo . La combinación de estos enfoques con AFP ha mejorado el rendimiento, pero requiere dos pruebas separadas y todavía tiene limitaciones en la etapa temprana de la enfermedad .
Foda y colaboradores [ The Sidney Kimmel Comprehensive Cancer Center, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD, USA.] desarrollaron un enfoque llamado DELFI (evaluación de fragmentos de DNA para la intercepción temprana) que utiliza perfiles de fragmentación de todo el genoma para proporcionar un enfoque rentable y de alto rendimiento para la detección del cáncer . La información de fragmentación y metilación también ha demostrado la capacidad de diferenciar pacientes con cáncer de hígado de aquellos sin cáncer , aunque tal enfoque requiere dos métodos distintos de preparación y análisis de bibliotecas de cfDNA. Hasta el reporte de Foa y colaboradores, ningún estudio ha validado enfoques de todo el genoma para detectar HCC en grupos independientes o en diferentes poblaciones de alto riesgo.
Los investigadores describen el desarrollo de un enfoque de fragmentos de todo el genoma para detectar individuos con cáncer de hígado. Examinaron los orígenes moleculares de cfDNA en estos pacientes e identificaron características genómicas y de cromatina asociadas con cambios de fragmentación. Finalmente, utilizaron este enfoque para detectar el cáncer de hígado en la población de EE. UU. y validaron este modelo en una cohorte separada de Hong Kong.
Asi pues, utilizaron análisis de fragmentos de DNA (sin células, llamado cell free DNA,cfDNA)) del genoma completo para evaluar a 724 personas de los EE. UU., la UE o Hong Kong con carcinoma hepatocelular (HCC) o que tenían un riesgo medio o alto de HCC. Usando un modelo de aprendizaje automático que incorporó datos de fragmentos de funciones múltiples, la sensibilidad para detectar cáncer fue del 88 % en una población de riesgo promedio con una especificidad del 98 % y del 85 % entre individuos de alto riesgo con una especificidad del 80 %. Validaron estos resultados en una población independiente. Los cambios en la fragmentación de cell free DNA (cfDNA) reflejaron cambios genómicos y de cromatina en el cáncer de hígado, incluso de los sitios de unión del factor de transcripción. Estos hallazgos proporcionan una base biológica para los cambios en la fragmentación de cfDNA en pacientes con cáncer de hígado y brindan un enfoque accesible para la detección no invasiva del cáncer.
En general, el trabajo de Foa y colaboradores demostraron el uso de características de fragmentos de cfDNA de todo el genoma para detectar HCC con alta sensibilidad y especificidad. Además, mostraron que los perfiles de fragmentación capturan características genómicas y de cromatina, incluidas alteraciones que se sabe que son importantes en HCC. Este enfoque de fragmentos de cfDNA tiene un rendimiento sólido en la detección de HCC, incluida la enfermedad en etapa muy temprana, independientemente de la etiología de la enfermedad. Éste es el primer análisis de fragmentación de todo el genoma que ha sido validado de forma independiente en una población separada de alto riesgo, con un rendimiento estable y sólido en diferentes grupos étnicos de EE. UU. y Hong Kong.
Los resultados también revelaron que las firmas de factores de transcripción específicos de la enfermedad se pueden obtener mediante el análisis de los perfiles de fragmentación de cfDNA en todo el genoma. Si bien dichos análisis se han realizado anteriormente utilizando factores de transcripción específicos para distinguir los cánceres de pulmón de células pequeñas de los no pequeños , el estudio de Foa y colegas sugiere que los análisis de la regulación transcripcional específica de la enfermedad utilizando la fragmentación de cfDNA en todo el genoma pueden mejorar la detección e identificación del tejido de origen en pacientes con cáncer. Con un número suficiente de pacientes, los perfiles transcripcionales de cfDNA podrían mejorar aún más los algoritmos de aprendizaje automático para detectar HCC y otros tipos de cáncer.
El HCC es único en comparación con otros cánceres sólidos en el sentido de que existe una gran población bien definida de alto riesgo con un riesgo anual promedio de 3-4 % de desarrollar HCC que se recomienda someterse a exámenes de detección de cáncer de rutina cada seis meses. Desafortunadamente, las pruebas actualmente disponibles tienen una utilidad diagnóstica limitada, especialmente para la enfermedad en etapa temprana . En el trabajo de Foa y colegas , la AFP tuvo una sensibilidad del 52 % en la detección de HCC, en consonancia con el rendimiento conocido de este biomarcador . La vigilancia basada en ultrasonido también tiene limitaciones técnicas con su dependencia del operador y menor sensibilidad en pacientes obesos y cirróticos . Lo que es más importante, el ultrasonido tiene un bajo cumplimiento de las pautas establecidas, menos del 20% en todo el mundo , en comparación con una adherencia mucho mayor a los análisis de sangre para otras afecciones .
A pesar de estos desafíos, la detección de HCC proporciona un beneficio de supervivencia general en pacientes con HBV y cirrosis , lo que destaca la gran necesidad de mejorar las pruebas de detección actuales. El alto rendimiento de los análisis de fragmentos de cfDNA en la detección de HCC, junto con sus características rentables, permitiría que DELFI sea una prueba de detección accesible para HCC y aumente las tasas de detección más allá de los niveles deprimentes actuales. Un aspecto interesante del análisis de cfDNA específico para el HCC es que el trasplante es el tratamiento más curativo para el HCC en estadio temprano a intermedio, y la vigilancia del HCC de pacientes postrasplante con un enfoque de biópsia líquida podría tener una doble función en el seguimiento de la recurrencia y el rechazo, ya que los estudios de cfDNA en pacientes postrasplante se han mostrado prometedores .
Aunque este estudio representa una mejora potencial en los enfoques de detección actuales, existen algunas limitaciones. Por ejemplo, este estudio incluyó un tamaño de muestra relativamente pequeño de personas con HCC. Aunque la cohorte de validación independiente se realizó con diferencias preanalíticas en el laboratorio y los métodos de secuenciación, el hecho de que el enfoque DELFI funcionó bien en esta población sugiere que, en última instancia, el método podrá utilizarse en una variedad de laboratorios de diagnóstico diferentes. Se necesitarán estudios de validación más grandes antes de que este enfoque pueda ser útil clínicamente. Sin embargo, las observaciones de que los análisis de fragmentos de cfDNA escalables y rentables no invasivos pueden detectar pacientes con cáncer de hígado en etapas muy tempranas pueden brindar una oportunidad para evaluar poblaciones generales y de alto riesgo en todo el mundo.
Ronald Palacios Castrillo, M.D.,PhD.