Un nuevo enfoque en el diagnóstico de cáncer a través de análisis de sangre promete revolucionar la detección temprana de esta enfermedad.
Desarrollo de un método innovador
Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo en investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel. Los análisis de sangre, que son sencillos y no invasivos, se perfilan como una alternativa económicamente viable y prometen convertirse en el próximo gran hito en el diagnóstico del cáncer. Sin embargo, la mayoría de estas pruebas, conocidas como biopsias líquidas, actualmente no son lo suficientemente fiables para su uso generalizado.
Un nuevo enfoque multiparamétrico desarrollado en el Instituto Weizmann puede conducir a un análisis de sangre que diagnostique cáncer con una precisión sin precedentes. Este avance fue publicado en la revista Nature Biotechnology. La Dra. Efrat Shema, del Departamento de Inmunología y Biología Regenerativa del Weizmann, quien dirigió el equipo de investigación, explica: “Muchos métodos convencionales disponibles hoy en día para detectar y diagnosticar cáncer son desagradables”. Obtener muestras de biopsia mediante aguja, endoscopia o cirugía puede ser doloroso y, en ocasiones, arriesgado. Además, las técnicas de imagen como la resonancia magnética y las tomografías por emisión de positrones requieren equipos costosos y voluminosos.
Ventajas de la biopsia líquida
La detección eficaz del cáncer podría ofrecer una alternativa atractiva. “Eliminar molestias significa que las personas tendrían menos probabilidades de evitar hacerse pruebas y, por lo tanto, sus cánceres podrían detectarse antes”, afirma Vadim Fedyuk, un compañero de posgrado que trabajó en el estudio junto a Nir Erez. La idea detrás de las biopsias líquidas es que la sangre contiene ADN y proteínas que flotan libremente, las cuales son liberadas por células sanguíneas muertas, tanto sanas como tumorales. “Algunos subproductos de la destrucción celular, incluidos los cancerosos, vierten al torrente sanguíneo y sabemos cómo recolectarlos y analizarlos”, señala la Dra. Shema.
Aunque las biopsias líquidas ya se encuentran en fases avanzadas de desarrollo para varios tipos de cáncer, presentan inconvenientes que pueden limitar su uso. Cuando se desarrollaron los primeros tipos de estas pruebas, se buscaban signos genéticos, es decir, mutaciones. Sin embargo, estas mutaciones resultan difíciles de localizar porque los segmentos mutados constituyen solo una pequeña fracción de lo que circula libremente en la sangre. Además, las mutaciones siempre pueden estar presentes en células sanas.
Enfoque epigenético
Más recientemente, las biopsias líquidas han comenzado a basarse en modificaciones epigenéticas del genoma celular, que implican, por ejemplo, etiquetas químicas que se adhieren a las moléculas y alteran la expresión génica. Sin embargo, estos enfoques han tenido problemas, ya sea por la cantidad excesiva de datos o por la búsqueda de un único cambio epigenético que produzca resultados fiables. En el estudio, se propuso repensar el enfoque epigenético, con el objetivo de desarrollar un método que se basara en la evaluación de múltiples parámetros epigenéticos.
El equipo se basó en un método para obtener imágenes de moléculas individuales que había desarrollado durante su posdoctorado en la Facultad de Medicina de Harvard y el Broad Institute. Este método permite lograr un mapeo preciso utilizando una cantidad muy pequeña de materia prima, empleando un microscopio fluorescente. Se pueden ver las marcas epigenéticas en los nucleosomas, que son fragmentos de ADN envueltos alrededor de “carretes” de proteínas. Estos nucleosomas se arrojan al torrente sanguíneo cuando las células son destruidas, lo que permite que millones de nucleosomas sean analizados.
Utilizando este enfoque, la Dra. Shema, Fedyuk, Erez y sus colegas compararon muestras de 30 individuos sanos con 60 individuos en diferentes etapas de cáncer colorrectal. Descubrieron que dos grupos se caracterizaban por patrones de marcaje diferentes, que abarcaban seis marcadores vinculados a una variedad de otros indicadores, incluidos tumores muertos que no son detectables por tecnologías convencionales.
Aplicación de inteligencia artificial
A continuación, en colaboración con el profesor Guy Ron de la Universidad Hebrea de Jerusalén, los científicos combinaron sus descubrimientos sobre biología molecular con algoritmos de inteligencia artificial, aplicando aprendizaje automático a grandes conjuntos de datos obtenidos de los grupos estudiados. Esto permitió analizar no solo todos estos marcadores, sino también las combinaciones y relaciones entre ellos. Para asegurarse de que sus hallazgos no se limitaran al cáncer colorrectal, aplicaron la tecnología para comparar muestras sanguíneas de voluntarios con cáncer de páncreas.
“Nuestro algoritmo podría diferenciar con un nivel de certeza récord en estudios el 92 por ciento de los casos”, afirman, denominando a su nueva técnica EPINUC, acrónimo de “epigenética aislada en plasma”. Si estos hallazgos se respaldan con un mayor número de pacientes, se espera que un mililitro de sangre pueda proporcionar información detallada que avance en la medicina personalizada y sugiera mejores tratamientos para cada paciente individual.
La Dra. Shema resume: “Hemos conseguido una prueba de concepto exitosa con nuestro método, ahora necesita ser confirmada en ensayos clínicos. Esto podría servir para diversos tipos de otras enfermedades que dejan rastros autoinmunes o cardíacos”. Los participantes en este estudio incluyeron a Noa Furth, Olga Beresh del Weizmann; Ekaterina Andreishcheva, Abhijeet Shinde, Daniel Jones de SeqLL Inc., Woburn, MA; Dr. Barak Bar, Zakai Yael Mavor del Centro Médico Kaplan, Rehovot, Israel; Tamar Peretz, Prof. Ayala Hubert, Jonathan E. Cohen, Azzam Salah, Mark Temper, Albert Grinshpun, Myriam Maoz, Aviad Zick de Hadassah, y cuenta con el apoyo de la Investigación y Prevención del Cáncer, Sociedad Suiza, Henry Chanoch Krenter, Imágenes Biomédicas y Genómica. La investigación también cuenta con la titularidad de la Cátedra de Desarrollo Profesional de la Familia Lisa Jeff Aronin.
