Prueba multiparamétrica podría detectar y diagnosticar cáncer a partir de un mililitro de sangre

Los análisis de sangre, simples, no invasivos y económicamente factibles, prometen convertirse en el próximo gran hito en el diagnóstico del cáncer. La obtención de muestras de biopsia mediante aguja, endoscopia o cirugía puede ser doloroso y, a veces, riesgoso, y los métodos de diagnóstico por imágenes, como la resonancia magnética o la tomografía por emisión de positrones, requieren equipos costosos y voluminosos que no están disponibles universalmente. Como resultado, los análisis de sangre efectivos para la detección o el diagnóstico del cáncer podrían proporcionar una alternativa atractiva. Varios análisis de sangre para el cáncer ya se encuentran en etapas avanzadas de desarrollo, pero la mayoría tiene inconvenientes que pueden limitar su uso. Cuando se desarrollaron las primeras pruebas de este tipo, buscaron signos genéticos de cáncer, es decir, mutaciones, pero estos pueden ser difíciles de precisar porque los segmentos mutados constituyen solo una pequeña fracción del ADN que circula libremente. Además, estas mutaciones no siempre conducen al cáncer y también pueden estar presentes en personas sanas.

Más recientemente, los métodos de biopsia líquida han comenzado a depender de la epigenética, o modificaciones del genoma de la célula que no involucran mutaciones en el ADN, por ejemplo, etiquetas químicas que se adhieren a la molécula de ADN, alterando la expresión génica. Estos enfoques también han tenido problemas, ya sea porque requieren cantidades excesivas de sangre o porque buscan un cambio epigenético único que no puede producir resultados suficientemente confiables. Ahora, un nuevo enfoque multiparamétrico, desarrollado por investigadores, puede conducir a un análisis de sangre que diagnosticará el cáncer con una precisión sin precedentes. La idea de diagnosticar el cáncer mediante biopsias líquidas surgió del hecho de que la sangre contiene ADN flotante y proteínas liberadas por células sanguíneas muertas en personas sanas y, en pacientes con cáncer, también por células tumorales muertas. Los científicos llaman a la nueva tecnología EPINUC, un acrónimo en inglés de "epigenética de nucleosomas aislados de plasma".

En un nuevo estudio, los investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann (Rehovot, Israel) se propusieron repensar este análisis epigenético, con el objetivo de desarrollar uno que se basara en una pequeña muestra de sangre para evaluar múltiples parámetros epigenéticos. El equipo se basó en un método para obtener imágenes de moléculas individuales que hace posible lograr un mapeo epigenético preciso con solo una cantidad muy pequeña de materia prima, utilizando un microscopio fluorescente. Se puede emplear, por ejemplo, para ver marcas epigenéticas en nucleosomas, piezas de ADN envueltas alrededor de "carretes" de proteínas. Estos pueden arrojarse al torrente sanguíneo como pedazos de restos flotantes cuando se destruyen las células, por lo que los investigadores razonaron que los millones de nucleosomas que se encuentran en la sangre podrían analizarse para detectar el cáncer.

Usando el método de imagen de una sola molécula, el equipo de investigación comparó los nucleosomas en la sangre de 30 individuos sanos con los de 60 pacientes con diferentes etapas de cáncer colorrectal. Descubrieron que los nucleosomas de los dos grupos se caracterizaban por patrones muy diferentes de marcado epigenético. Este análisis cubrió seis modificaciones epigenéticas diferentes relacionadas con el cáncer, así como una variedad de otros indicadores de cáncer, incluidos segmentos de proteínas de tumores muertos, que son indetectables por las tecnologías convencionales.

A continuación, los investigadores combinaron lo que habían revelado sobre la biología molecular del cáncer con algoritmos de inteligencia artificial, aplicando el aprendizaje automático a los grandes conjuntos de datos obtenidos de los dos grupos. El análisis se realizó no solo en todos estos marcadores de cáncer, sino también en combinaciones y relaciones entre ellos. Para asegurarse de que sus hallazgos no se limitan al cáncer colorrectal, los científicos también aplicaron su tecnología para comparar los nucleosomas sanguíneos de voluntarios sanos con los de 10 pacientes con cáncer de páncreas.

El algoritmo podría diferenciar entre los grupos de pacientes y sanos con una precisión del 92 %, un nivel récord de certeza para estudios de este tipo. Si se respaldan por estudios que involucren a un mayor número de pacientes, estos hallazgos podrían conducir a un análisis de sangre multiparamétrico para detectar y diagnosticar el cáncer utilizando menos de 1 ml de sangre. En el futuro, debido al nivel de detalle revelado en el análisis, los resultados de este análisis de sangre también podrían hacer avanzar la medicina personalizada al sugerir los mejores tratamientos para cada paciente individual.

“Hemos logrado una prueba de concepto exitosa para nuestro método, que ahora debe confirmarse en ensayos clínicos”, dijo el Dr. Efrat Shema del Departamento de Inmunología y Biología Regenerativa de Weizmann, quien dirigió el equipo de investigación. “En el futuro, nuestro enfoque multiparamétrico puede servir para diagnosticar no solo varios tipos de cáncer, sino también enfermedades adicionales que dejan rastros en la sangre, como trastornos autoinmunes o enfermedades del corazón”.

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Instituto de Ciencias Weizmann