Modificările ADN-ului asociate cu cancerul pot fi identificate în sânge cu ani înainte de diagnosticare
Analizând mostre de sânge arhivate, colectate cu mulți ani înainte de diagnosticarea cancerului, cercetătorii au avut ocazia rară de a examina dacă schimbările moleculare în ADN-ul circulant apar cu mult înainte de a fi detectată clinic boala.
Un studiu recent publicat în revista Cell Genomics sugerează că modelele de metilare a ADN-ului liber din plasmă (cfDNA) la nivel genomic ar putea ajuta la stratificarea riscului de cancer cu ani înainte de diagnosticare, având o performanță pre-diagnostic mai puternică pentru cancerul de prostată comparativ cu cel de sân. În special, metilarea silențioasă ar putea ajuta la stratificarea riscului de cancer de prostată cu până la opt ani înainte de detectarea clinică, în timp ce semnalele de intensificare a cancerului de sân variază în funcție de subtipul și stadiul bolii.
Persoanele clasificate ca având un risc ridicat au avut o rată de diagnosticare a cancerului de prostată de 3,55 ori mai mare în timpul urmării, în timp ce estimarea corespunzătoare pentru cancerul de sân a fost de 2,3 ori mai mare. Totuși, rezultatul pentru cancerul de sân a fost incert și nu a îndeplinit pragul convențional de semnificație statistică, sugerând că metilarea cfDNA din plasmă ar putea avea potențial pentru stratificarea riscului de cancer.
Detectarea timpurie a cancerului ar putea facilita tratamente rapide și îmbunătățirea rezultatelor pentru pacienți și a calității vieții. Cancerele în stadii inițiale sunt relativ mai ușor de tratat decât cele avansate, care ar putea fi răspândite în alte țesuturi și organe. Strategiile care identifică persoanele cu risc crescut de cancer înainte de diagnosticarea clinică ar putea permite evaluări și intervenții mai timpurii.
În cadrul studiului, cercetătorii au investigat dacă semnalele de metilare cfDNA pentru riscul de cancer de sân și prostată ar putea fi detectate cu ani înainte de diagnosticare. Au analizat 491 de mostre de plasmă și au folosit învățarea automată pentru a evalua semnalele de metilare. Mostrele proveneau de la participanți care au dezvoltat ulterior cancer, fiind colectate cu două săptămâni până la nouă ani înainte de diagnosticare. În total, 171 de mostre au fost obținute de la indivizi care au dezvoltat cancer de sân, 93 de la cei care au dezvoltat cancer de prostată și 227 de la controale fără cancer.
Pentru analiza datelor, echipa a corelat informațiile din Studiul de Sănătate Ontario (OHS) de la peste 40.000 de indivizi cu înregistrările de sănătate din Registrul Canadian de Cancer. Acest lucru a ajutat la identificarea participanților care erau fără cancer la începutul studiului, dar care au dezvoltat cancer ulterior și la selectarea de controale potrivite după sex, vârstă, perioada de colectare a mostrelor și factori de stil de viață și sănătate, cum ar fi consumul de alcool și fumatul.
Cercetătorii au efectuat secvențierea prin imunoprecipitare a cfDNA (cfMeDIP-seq) pentru a explora metilomul. După excluderea mostrelor cu eficiență slabă de imunoprecipitare sau complexitate scăzută a bibliotecii, regiunile diferit metilate (DMR) au fost evaluate pentru îmbogățire în regiunile genomice. Echipa a antrenat modele de regresie logistică folosind un set de date de descoperire care a inclus 70% dintre participanții cu vârste corespunzătoare fără cancer și cei ale căror cancer a fost detectat în termen de cinci ani de la inițierea studiului. Au investigat dacă markerii de metilare cfDNA ar putea distinge indivizii care au dezvoltat ulterior cancer de sân sau prostată, inclusiv pe cei diagnosticați până la nouă ani după baza de referință.
Pentru a evalua generalizabilitatea, cercetătorii au explorat profilele de metilare cfDNA în seturi de date externe care implicau cancer de prostată, carcinom cu celule scuamoase ale capului și gâtului (HNSCC), controale fără cancer și participanți cu cancer avansat de sân din studiul Ontario-wide Cancer Targeted Nucleic Acid Evaluation (OCTANE). Au comparat DMR-urile cfDNA pre-diagnostic cu datele ADN-ului genomic (gDNA) din țesuturi de cancer de prostată (n = 502) și de sân (n = 846), țesuturi normale adiacente și leucocite sanguine periferice (PBL).
În ceea ce privește rezultatele, vârsta medie la diagnosticare a fost de 66 de ani pentru cancerul de prostată și de 60 de ani pentru cancerul de sân. Tumorile de prostată de stadiul I și II reprezentau 28% și, respectiv, 52% din cazuri, iar scorurile Gleason de 6 și 7 au constituit 32% și 52%. Printre grupul de cancer de sân, tumorile de stadiul I reprezentau 68% din cazuri.
DMR-urile au fost frecvent asociate cu regiunile de reglementare și secvențele repetitive. Între 38% și 51% au suprapus intensificatori, promotori sau silențioase, în timp ce 61% până la 86% au apărut în secvențe repetitive. În aceste DMR-uri, modelele de metilare a ADN-ului au arătat similitudini cu cele observate în țesuturile canceroase și celulele imune. Echipa a găsit o îmbogățire semnificativă a căilor inflamatorii implicând factorul de necroză tumorală alfa (TNF-α) și interleukina-2 (IL-2)-transductorul și activatorul de semnalizare 5 (STAT5) în cfDNA din ambele grupuri de cancer.
În DMR-urile cfDNA din participanții cu cancer de prostată, s-a observat o îmbogățire în căile de semnalizare ale țintei mecaniste a rapamicinei (mTOR), ale proteinelor activate de mitogen (MAPK), ale virusului sarcomului Kirsten (KRAS) și ale p53. DMR-urile cfDNA din participanții cu cancer de sân au arătat îmbogățire a căilor p53, de reparare a ADN-ului și de hipoxie.
Semnalele de metilare din regiunile silențioase ale cfDNA ar putea stratifica riscul viitor de cancer de prostată, persoanele cu risc ridicat având un hazard de 3,55 ori mai mare după ajustarea pentru vârstă, consumul de alcool și istoricul familial. Deși hiper metilarea intensificatorului a prezis modest cancerul de sân, aceste schimbări au distins clar bolile de stadiu avansat. În setul de testare reținut, grupul cu risc ridicat pentru cancerul de sân a avut un hazard estimat de 2,3 ori mai mare decât grupul cu risc scăzut, dar estimarea a fost imprecisă și nu a îndeplinit pragul convențional de semnificație statistică.
DMR-urile cfDNA pre-diagnostice au arătat locuri CpG diferit metilate concordante în țesuturile canceroase în vrac comparativ cu PBL-urile, dar multe semnale au apărut și în țesuturile normale corespunzătoare și ar putea reflecta biologia țesutului de origine sau a celulelor imune. Semnătura de prostată a distins, de asemenea, boala localizată și cea metastatică stabilită, iar semnătura de sân a distins cancerul avansat de sân stabilit. Folosind pragurile derivate din OHS de 0,15 și 0,40, ratele de incidență a cancerului la opt ani au fost de 11,3% și 6
