Noticias

MINI REVISIÓN

O posto de avanzada contra o cancro: só marcadores de cancro universal

Chengchen Qian1, Xiaolong Zou2, Wei Li1,3, Yinshan Li4, Wenqiang Yu5

1Shanghai Epiprobe Biotechnology Co., Ltd, Shanghai 200233, China;2 Departamento de Cirurxía Xeral, Primeiro Hospital Afiliado da Universidade Médica de Harbin, Harbin 150001, China;3Shandong Epiprobe Medical Laboratory Co., Ltd, Heze 274108, China;4 Hospital Popular da Rexión Autónoma de Ningxia Hui, Universidade Médica de Ningxia, Yinchuan 750002, China;5Centro Clínico de Saúde Pública de Shanghai e Departamento de Cirurxía Xeral, Hospital Huashan e Instituto de Metástase do Cancro e Laboratorio de Epixenética do ARN, Institutos de Ciencias Biomédicas, Facultade Médica de Shanghai, Universidade de Fudan, Shanghai 200032, China

RESUMO

O cancro é a principal causa de morte no mundo.A detección precoz do cancro pode reducir a mortalidade de todos os tipos de cancro;non obstante, faltan biomarcadores eficaces de detección precoz para a maioría dos tipos de cancro.A metilación do ADN sempre foi un obxectivo principal de interese porque a metilación do ADN adoita ocorrer antes que outros cambios xenéticos detectables.Mentres se investigan as características comúns do cancro mediante unha secuenciación de posicionamento de guía novedosa para a metilación do ADN, unha serie de marcadores universais de só cancro (UCOM) xurdiron como candidatos sólidos para a detección precoz efectiva e precisa do cancro.Aínda que o valor clínico dos biomarcadores actuais do cancro diminúe pola baixa sensibilidade e/ou baixa especificidade, as características únicas dos UCOM garanten resultados clinicamente significativos.A validación do potencial clínico dos UCOM en cancros de pulmón, cervical, endometrio e urotelio apoia aínda máis a aplicación de UCOM en múltiples tipos de cancro e en varios escenarios clínicos.De feito, as aplicacións dos UCOM están actualmente en investigación activa con máis avaliación na detección precoz do cancro, o diagnóstico auxiliar, a eficacia do tratamento e o seguimento da recorrencia.Os mecanismos moleculares polos que os UCOM detectan cancros son os próximos temas importantes que se investigarán.A aplicación de UCOM en escenarios do mundo real tamén require implementación e perfeccionamento.

PALABRAS CLAVE

detección de cancro;detección do cancro;metilación do ADN;epixenética do cancro;biomarcadores de cancro

Por que necesitamos con urxencia novas biomarcadores?

Despois de combater o cancro durante máis dun século, o cancro segue sendo a ameaza biolóxica máis letal para a humanidade.O cancro segue sendo un problema de saúde mundial con 19,3 millóns de novos casos e case 10 millóns de mortes estimadas en 20201. En 2020, diagnostícase en China uns 4,6 millóns de novos casos de cancro, o que supón o 23,7% dos novos casos de cancro no mundo segundo GLOOCAN1.Ademais, aproximadamente 3 millóns de mortes atribuíronse ao cancro en China en 2020, o que representaba o 30% das mortes relacionadas co cancro no mundo1.Estas estatísticas indican que China ocupa o primeiro lugar na incidencia e taxa de mortalidade do cancro.Ademais, a taxa de supervivencia do cancro a 5 anos é do 40,5%, o que é 1,5 veces inferior á taxa de supervivencia a 5 anos dos Estados Unidos2,3.A supervivencia comparativamente máis baixa e as taxas de mortalidade máis altas en China que nos países con índices de desenvolvemento humano máis altos suxiren que se necesita urxente un sistema de prevención e vixilancia do cancro eficiente e rendible.A detección precoz do cancro é un dos elementos máis críticos nun sistema sanitario.A detección precoz do cancro pode mellorar o prognóstico e a supervivencia nunha fase temperá en case todos os tipos de cancro4.As estratexias de cribado exitosas provocaron un descenso significativo da incidencia e das taxas de mortalidade dos cancros de cérvix, mama, colorrectal e próstata.

Con todo, conseguir unha detección precoz do cancro non é unha tarefa fácil.Investigar a bioloxía e o prognóstico do cancro precoz, identificar e validar biomarcadores fiables de detección precoz e desenvolver tecnoloxías de detección precoz accesibles e precisas sempre foron os maiores obstáculos do proceso4.A detección precisa do cancro pode distinguir as lesións benignas das malignas, o que axuda a evitar procedementos innecesarios e facilita a xestión da enfermidade.As estratexias actuais de detección precoz inclúen biopsias baseadas en endoscopios, imaxes médicas, citoloxía, inmunoensaios e probas de biomarcadores5-7.Ao ser intrusivas e custosas, as biopsias baseadas en endoscopios levan unha carga inherentemente pesada como un procedemento médico importante que depende de persoal profesional.Do mesmo xeito que a citoloxía, ambos os métodos de cribado dependen dos profesionais médicos e baséanse no criterio persoal cun rendemento que dista moito de ser ideal8.Pola contra, os inmunoensaios son moi imprecisos, dadas as altas taxas de falsos positivos.A imaxe médica, como táctica de cribado, require equipos caros e técnicos especializados.Polo tanto, a imaxe médica é moi limitada debido á baixa accesibilidade.Por todas estas razóns, os biomarcadores parecen ser unha mellor opción para a detección precoz do cancro.

Correspondencia a: Yinshan Li e Wenqiang Yu

Email: liyinshan@nxrmyy.com and wenqiangyu@fudan.edu.cn

ID ORCID: https://orcid.org/0009-0005-3340-6802 e

https://orcid.org/0000-0001-9920-1133

Recibido o 22 de agosto de 2023;aceptado o 12 de outubro de 2023;

Publicado en liña o 28 de novembro de 2023.

Dispoñible en www.cancerbiomed.org

Recoñecemento-Non Comercial 4.0 Licenza Internacional

Actualmente, os biomarcadores clasifícanse como proteínas, marcadores de mutación de ADN, marcadores epixenéticos, anomalías cromosómicas, marcadores de ARN derivados directamente de tumores ou fragmentos de tumores obtidos indirectamente de fluídos corporais.Os marcadores proteicos son os biomarcadores máis aplicados na detección e diagnóstico do cancro.Os biomarcadores de proteínas, como biomarcadores de cribado, están limitados pola tendencia a verse afectados por lesións benignas, o que leva a un sobrediagnóstico e un tratamento excesivo, como se informou para a α-fetoproteína e o antíxeno prostático específico (PSA)9,10.Os marcadores de ARN inclúen patróns de expresión xenética e outros marcadores de ARN non codificantes. Unha combinación de marcadores de ARN de expresión xenética pódese detectar mediante mostras de urina, cuxa sensibilidade distaba de ser satisfactoria (60 %) para os tumores primarios, e cuxa detección pode verse afectado pola natureza de fácil degradación do ARN no medio normal11.Os marcadores xenéticos e epixenéticos enfrontan o problema da prevalencia en tumores e a limitación aos tipos de cancro.

A metilación do ADN foi un forte candidato como biomarcador de detección precoz desde que Feinberg a vinculou por primeira vez co cancro en 198312. Obsérvanse aberracións na metilación do ADN en todas as fases do cancro, xa que na fase precancerosa.A hipermetilación aberrante do ADN adoita ter lugar nas illas CpG en promotores de xenes para contrarrestar os supresores de tumores13,14.Os estudos tamén suxeriron que a hipermetilación anormal do ADN implica a regulación positiva dos reguladores do desenvolvemento15.O val de metilación do ADN, que se asocia habitualmente con reguladores do desenvolvemento e cancros hipermetilados, pode cambiar o modo de expresión xénica a un modo dependente da metilación do ADN máis estable e diminuír a conexión coa histona metilada H3K27me3 e as proteínas polycomb asociadas16,17.

Entre a gran cantidade de marcadores de metilación do ADN publicados, varios debutaron con éxito no mercado;con todo, os marcadores de metilación do ADN e os paneis diagnósticos comercializados actuais aínda teñen que desbloquear completamente o potencial da detección precoz do cancro por múltiples razóns18.Aínda que na súa maioría mostran un rendemento aceptable mediante a información da base de datos, estes biomarcadores adoitan ter un desempeño menos ideal no mundo real debido ao feito de que as mostras do mundo real adoitan ser máis complexas e non tan representativas como as seleccionadas nas bases de datos.Demostrouse que a detección precoz da metilación multicancro baseada na secuenciación de próxima xeración ten só un 16,8% e un 40,4% de sensibilidade nos cancros en estadio I e II, respectivamente19.As probas de detección precoz requiren unha maior estabilidade e biomarcadores máis precisos.

Descubrimento do marcador universal de só cancro (UCOM) mediante a secuenciación de posicionamento guía (GPS)

A pesar de décadas de investigación do cancro, non se realizaron unha prevención e un tratamento satisfactorios.Necesítanse novas metodoloxías que permitan aos investigadores avaliar a fondo o cancro.Durante os últimos 23 anos, 6 características do cancro, como evitar a apoptose, a invasión de tecidos e metástases, etc., expandíronse a 14 ao incluír características como a reprogramación epixenética non mutacional e os microbiomas polimórficos20,21.A medida que se dan a coñecer máis detalles sobre o cancro, introdúcense máis perspectivas na investigación do cancro.A investigación do cancro pasou gradualmente a unha nova era en dúas direccións (comunidade e individualidade).Co desenvolvemento da oncoloxía de precisión nos últimos anos, o foco da investigación do cancro indícase cara a terapia individualizada dirixida e a heteroxeneidade do cancro22.Así, os biomarcadores de cancro recentemente identificados centráronse principalmente en tipos de cancro específicos, como o cancro cervical PAX623 e o BMP3 para o cancro colorrectal24.O rendemento destes biomarcadores específicos para os tipos de cancro varía, pero aínda non é posible que os individuos susceptibles se sometan a detección de todos os cancros simultáneamente debido á limitación da adquisición de mostras biolóxicas e ao alto custo.Sería ideal que puidésemos identificar un único biomarcador robusto que sexa eficaz para todos os tipos de cancro en fase inicial.

Para acadar un obxectivo tan ideal, debe seleccionarse un candidato mellor biomarcador da lista de posibles tipos de biomarcadores.Sábese que as aberracións de metilación do ADN, entre todos os perfís xenéticos e epixenéticos, están relacionadas co cancro e son algunhas das primeiras, se non as primeiras, anormalidades relacionadas co cancro que se producen cronoloxicamente.A investigación da metilación do ADN comezou cedo, pero viuse obstaculizada pola falta de métodos de investigación.Entre os 28 millóns de sitios CpG metilados potenciais do xenoma, hai que detectar un número manexable e aliñarse co xenoma para comprender mellor a tumorigénesis.A secuenciación de bisulfito do xenoma completo (WGBS), que se considera o patrón de ouro da secuenciación da metilación do ADN, só pode cubrir o 50% dos Cs nas células cancerosas debido á natureza do tratamento con bisulfito que rompe os fragmentos de ADN e reduce a complexidade do xenoma durante a transformación de Cs-a-Ts25.Outros métodos, como os chips de 450k, só cobren o 1,6% da metilación do xenoma.En base a datos de 450.000, un panel de detección de metilación do ADN ten unha sensibilidade do 35,4% para 6 tipos de cancro en estadio I26.As limitacións dos tipos de cancro, o mal rendemento e o ruído xerado polos métodos de detección no proceso analítico convertéronse nos maiores obstáculos para os paneis de detección de cancro.

Para investigar mellor os patróns epixenéticos das células durante a tumorigénese e a metástase, desenvolvemos un GPS único para a detección da metilación do ADN en todo o xenoma, que cobre ata o 96% dos sitios CpG en 0.400 millóns de lecturas25.O GPS é un método de secuenciación bilateral que utiliza un fragmento de ADN do extremo 3′ de metil-citosinas non convertibles despois do tratamento con bisulfito que guía o aliñamento do cálculo da metilación do ADN do extremo 5′ a través da secuenciación do extremo par (Figura 1)25.A cadea guía de metil-citosina, que actúa como unha cadea modelo, axuda ao aliñamento da rexión de alta GC que recupera os datos de secuenciación máis abandonados no WGBS tradicional.A característica de alta cobertura do GPS proporciona unha enorme cantidade de información sobre a metilación do ADN, o que nos permite examinar os perfís de metilación do cancro cunha resolución considerablemente maior en rexións previamente pouco investigadas.

O GPS ofrécenos unha poderosa ferramenta para investigar a homoxeneidade do cancro, que pode simplificar moito a investigación do cancro e potencialmente atopar unha explicación universal para a tumorigénesis e a metástase.Ao analizar os datos GPS das liñas celulares cancerosas, atopábase con frecuencia un fenómeno único.Había unha serie de rexións que parecían estar hipermetiladas anormalmente en varios tipos de mostras de cancro.Este achado inesperado foi posteriormente validado para servir como UCOM.Analizáronse máis de 7.000 mostras de 17 tipos de cancro na base de datos The Cancer Genome Atlas (TCGA), entre as que identificamos o primeiro UCOM, HIST1H4F, un xene relacionado coas histonas que está hipermetilado en todos os tipos de cancro27.Atopáronse e validaron entón unha serie de UCOM na base de datos TCGA, na base de datos Gene Expression Omnibus (GEO) e en mostras clínicas do mundo real.A partir de agora, HIST1H4F, PCDHGB7 e SIX6 atopáronse e validáronse como UCOM.O descubrimento inesperado dos UCOM ofrece unha resposta poderosa á necesidade de detectar precozmente o cancro.Os UCOM proporcionan unha solución para a detección dun único marcador de múltiples cancros.

Características dos UCOM

Tras a validación, demostrouse que os UCOM presentan catro características principais que permiten que os UCOM superen a eficacia dos biomarcadores actuais (Figura 2).

Único para a malignidade

As UCOM son exclusivas das lesións cancerosas ou precancerosas e non se ven afectadas polos cambios fisiolóxicos normais.Algúns dos marcadores actuais relacionados co cancro que se aplicaron amplamente na detección precoz e/ou na detección precoz levaron a un sobrediagnóstico.Os niveis elevados de PSA, unha ferramenta de cribado clínicamente acreditada, tamén se detectan en condicións benignas, como a hiperplasia da próstata e a prostatite10.O sobrediagnóstico e o tratamento excesivo resultante conducen a unha calidade de vida reducida debido a complicacións intestinais, urinarias e sexuais28.Outros biomarcadores baseados en proteínas e amplamente utilizados no ámbito clínico, como o CA-125, non deron ningún beneficio significativo mentres incorreron en sobrediagnóstico e sobretratamento29.A alta especificidade dos UCOM para as neoplasias malignas evita estas deficiencias.O UCOM, PCDHGB7, distingue eficazmente as lesións intraepiteliais escamosas de alto grao (HSIL) e o cancro cervical das mostras normais e as lesións intraepiteliais escamosas de baixo grao (LSIL), mentres que a maioría dos outros biomarcadores só poden diferenciar o cancro cervical das mostras normais30.Aínda que PCDHGB7 non detecta diferenzas significativas entre o endometrio normal e a hiperplasia do endometrio, detéctanse diferenzas significativas entre o endometrio normal e a hiperplasia atípica, e aínda se detectan diferenzas maiores entre o endometrio normal e o cancro de endometrio (EC) baseándose en PCDHGB731.As UCOM son exclusivas das lesións malignas nas bases de datos e nas mostras clínicas.Desde a perspectiva do paciente, os UCOM únicos reducen o limiar para comprender as indicacións complexas de varios biomarcadores inestables de mal rendemento e a ansiedade correspondente durante o proceso de avaliación.Desde a perspectiva do clínico, os UCOM únicos diferencian as lesións malignas das lesións benignas, o que axuda á clasificación dos pacientes e reduce os procedementos médicos innecesarios e o sobretratamento.Polo tanto, os UCOM únicos reducen a redundancia do sistema médico, alivian a angustia do sistema e facilitan máis recursos médicos para os necesitados.

Figura 1 Esquema do fluxo de traballo GPS para a detección da metilación do ADN25.Liña gris: secuencia de ADN de entrada;liña vermella: ADN tratado con ADN polimerase T4, substituíndo a citosina por 5′-metilcitosina no extremo 3′ da entrada;azul C con Me: citosina metilada;azul C: citosina non metilada;T amarela: timina25.

Todo ou nada

Os UCOM só están presentes nas células cancerosas e detéctanse de forma estable en case todas as células cancerosas.HIST1H4F validouse para estar hipermetilado en case todos os tipos de tumores pero non en mostras normais27.Do mesmo xeito, PCDHGB7 e SIX6 tamén se demostraron hipermetilados en todas as mostras de tumores pero non en mostras normais30-32.Esta característica única mellora significativamente o rendemento dos UCOM con respecto ao límite de detección e sensibilidade.Tan só un 2% das células cancerosas poden diferenciarse nas mostras, o que fai que os UCOM sexan un biomarcador moito máis sensible que a maioría dos biomarcadores existentes30. Como biomarcador usado para a detección do cancro colorrectal, as mutacións KRAS só existen en aproximadamente o 36% dos casos de cancro colorrectal. o que suxire un escaso potencial diagnóstico33.A baixa prevalencia de mutacións de KRAS no cancro colorrectal limita o KRAS en combinación con outros biomarcadores.De feito, unha combinación de biomarcadores pode parecer prometedora inicialmente, pero non sempre xera un resultado satisfactorio mentres demostra un ruído moito maior na análise de detección e adoita implicar procedementos experimentais máis complicados.Pola contra, PCDHGB7 e outros UCOM existen en todos os cancros.Os UCOM detectan compoñentes canceríxenos en diferentes tipos de mostras de cancro coa máxima precisión ao tempo que erradican os complexos procesos de análise de cancelación de ruído.Non é difícil detectar o cancro nunha mostra abundante, pero é moi difícil detectar o cancro nunha mostra pequena.Os UCOM son capaces de detectar pequenas cantidades de cancro.

Figura 2 Características das UCOM.

Detección do cancro que precede a cambios patolóxicos

Os UCOM pódense detectar na fase precancerosa antes dos cambios patolóxicos.Como biomarcadores epixenéticos, as anomalías UCOM ocorren nunha fase máis temperá que as anomalías fenotípicas e son detectábeis durante a tumorigénesis, a progresión e a metástase34,35.A sensibilidade do UCOM ao longo do tempo mellora o rendemento do UCOM na detección de cancro en fase inicial e lesións precancerosas.A detección precoz do cancro baseada en biopsias e citoloxía pode ser difícil incluso para os patólogos máis experimentados.Unha única biopsia adquirida mediante colposcopia informouse como positiva no 60,6% das mostras de HSIL+.Son necesarias biopsias adicionais para lesións múltiples para aumentar a sensibilidade36.Pola contra, o UCOM, PCDHGB7, ten unha sensibilidade do 82% para as mostras de HSIL+, superando a sensibilidade das biopsias e da maioría dos biomarcadores30.O marcador de metilación, FAM19A4, ten unha sensibilidade do 69% para CIN2+, que é semellante á citoloxía, pero non pode diferenciar CIN1 das mostras normais37.Demostrouse que os UCOM son un biomarcador de detección precoz moito máis sensible.En comparación cos patólogos baseados na experiencia, os UCOM teñen unha sensibilidade de detección superior para os cancros en fase inicial, o que á súa vez contribúe a mellorar o prognóstico e a supervivencia do cancro30.Ademais, os UCOM ofrecen unha plataforma de detección accesible para áreas que carecen de patólogos experimentados e mellora moito a eficiencia da detección.Con procedementos uniformes de mostraxe e detección, a detección UCOM produce resultados estables e fáciles de interpretar que se adaptan mellor a un protocolo de detección que require menos persoal profesional e recursos médicos.

Fácil de detectar

Os métodos actuais para a detección da metilación do ADN son complicados e levan moito tempo.A maioría dos métodos requiren a transformación de bisulfito, o que provoca unha perda na calidade da mostra e posiblemente produce resultados inestables e imprecisos.A mala reproducibilidade causada polo tratamento con bisulfito pode provocar confusión entre os médicos e os pacientes e interferir aínda máis coas estratexias de seguimento e/ou tratamento.Polo tanto, modificamos aínda máis o método de detección de UCOM para evitar o tratamento problemático con bisulfito das mostras, acomodar os requisitos da aplicación clínica e mellorar a accesibilidade.Desenvolvemos un novo método utilizando encimas de restrición sensibles á metilación combinados con PCR cuantitativa fluorescente en tempo real (Me-qPCR) para cuantificar o estado de metilación dos UCOMs en 3 horas utilizando procedementos de manexo sinxelo (Figura 3).A Me-qPCR pode acomodar varios tipos de mostras, como a recollida clínica de líquidos corporais e mostras de orina auto-recollidas.As mostras clínicas recollidas pódense procesar, almacenar e proceder facilmente á detección mediante a extracción de ADN estandarizada e automatizada.O ADN extraído pódese aplicar directamente á plataforma Me-qPCR para obter unha reacción nun só recipiente e obter resultados de cuantificación.Despois dunha simple análise de resultados utilizando modelos de diagnóstico adaptados e validados para tipos de cancro específicos, a determinación final dos resultados da detección de UCOM interprétase e preséntase como un valor semicuantitativo.A plataforma Me-qPCR supera a tradicional pirosecuenciación de bisulfito na detección de UCOM mentres aforra 3 horas de conversión de bisulfito, segundo o protocolo do kit EZ DNA Methylation-Gold.A innovadora plataforma de detección de metilación fai que a detección de UCOM sexa máis estable, precisa e accesible30.

Figura 3 Proceso de detección de UCOM.Os tipos de mostra inclúen BALF, cepillo de Papanicolaou e/ou ouriños auto-recollidos.O proceso de extracción de ADN pódese acomodar a un extractor automático, cuxo produto pode detectarse directamente mediante qPCR.

Aplicación de UCOM

Cancro de pulmón

O cancro de pulmón é o segundo cancro máis letal e diagnosticado a nivel mundial, representando o 11,4% dos novos casos e o 18,0% das novas mortes1.Entre todos os diagnósticos, o 85 % son cancro de pulmón de células non pequenas (CPNM) e o 15 % son cancro de pulmón de células pequenas (SCLC), que presenta un maior nivel de malignidade38.A tomografía computarizada de baixa dose (LDCT) é o método de cribado recomendado actualmente para o cancro de pulmón e demostrouse que mellora a detección precoz e reduce a mortalidade6;non obstante, debido á escasa especificidade e á escasa accesibilidade, a LDCT aínda ten que servir como método de cribado satisfactorio, do mesmo xeito que outros marcadores de cancro comúns, como o CEA39.Os custos e o potencial de diagnósticos errados e diagnósticos errados da estratexia de detección de LDCT impiden o progreso da promoción do cribado do cancro de pulmón40.HIST1H4F, un UCOM, ten un enorme potencial como biomarcador de detección precoz en mostras de fluído broncoalveolar (BALF)27.HIST1H4F está hipermetilado no adenocarcinoma de pulmón e no carcinoma de células escamosas de pulmón, cunha especificidade de detección do 96,7% e unha sensibilidade do 87,0% (Figura 4A) e un rendemento excepcional para os cancros en estadio I27.HIST1H4F ten unha especificidade do 96,5% e unha sensibilidade do 85,4% para o NSCLC, e do 96,5% e do 95,7%, respectivamente, para o SCLC27.Ademais, mostras doutros oito tipos de cancro, incluídos os cancros de páncreas e colorrectal, validaron que HIST1H4F está hipermetilado nos oito tipos27.

Cancro cervical

O cancro de cérvix foi o cuarto cancro diagnosticado con máis frecuencia e a cuarta causa de morte por cancro en mulleres en 2020, representando o 3,1 % dos novos casos e o 3,4 % das mortes relacionadas con cancro a nivel mundial1.Para eliminar o cancro de cérvix para 2030, tal e como propón a OMS, a detección precoz do cancro de cérvix é unha necesidade.Se se detecta nun estadio precoz, a taxa de supervivencia a 5 anos alcanza o 92% co cancro cervical invasivo41.As directrices da Sociedade Americana do Cancro (ACS) suxiren probas de citoloxía cervical, probas primarias de VPH ou cotests para a detección42.A citoloxía cervical é invasiva e só pode detectar o 63,5% dos casos de CIN2+37.

O PCDHGB7, pola contra, ten un rendemento moito mellor usando frotis de Papanicolaou e secrecións vaxinais, e pode diferenciar eficientemente HSIL de LSIL nunha fase ultra temperá.Só PCDHGB7 ten unha sensibilidade do 100,0% e unha especificidade do 88,7% para o cancro cervical (Figura 4B), e unha sensibilidade do 82,1% e unha especificidade do 88,7% para as mostras de HSIL+30.PCDHGB7 tamén ten unha sensibilidade do 90,9% e unha especificidade do 90,4% nas mostras de secreción vaxinal para o cancro de cérvix, que son moito máis fáciles de recoller30.Cando se combina coa proba de alto risco (hr) HPV ou Thinprep Cytology Test (TCT), o PCDHGB7 ten unha sensibilidade aumentada do 95,7% e unha especificidade do 96,2%, superando significativamente a proba de hrHPV (20,3%), TCT (51,2%). ), e os dous combinados (57,8%) para o cancro de cérvix30.Tamén se demostrou que PCDHGB7 está hipermetilado en 17 tipos de cancro da base de datos TCGA, o que indica a súa idoneidade na familia UCOM30.

Figura 4 Os UCOM foron validados en catro tipos de cancro en estudos clínicos a gran escala.A. Rendemento de HIST1H4F, un UCOM, na detección do cancro de pulmón de 508 mostras.B. Desempeño de PCDHGB7, un UCOM, na detección de cancro cervical de 844 mostras.C. Rendemento de PCDHGB7, un UCOM, na detección de cancro de endometrio de 577 mostras de cepillo de Papanicolaou e Tao de endometrio.D. Rendemento de SIX6, un UCOM, na detección de cancro urotelial de 177 mostras.

A CE é un dos cancros do sistema reprodutivo feminino máis comúns en todo o mundo, cun estimado de 4,2 millóns de casos novos e o 1% das mortes relacionadas co cancro anuais1.Cun diagnóstico exitoso en fase precoz, a EC é curable e ten unha taxa de supervivencia a 5 anos do 95% para o cancro en estadio I.As pacientes sintomáticas, como o sangrado uterino anormal, reciben unha avaliación clínica periódica e son sometidas a procedementos de biopsia invasivas e dolorosas, a pesar de que só un 5%-10% desenvolve EC43.A ecografía transvaxinal, como método de detección común, é moi pouco fiable debido á súa incapacidade para diferenciar os cambios endometriais benignos dos malignos e á alta taxa de falsos positivos44.

Realizouse unha comparación paralela do soro CA-125, un biomarcador EC amplamente implantado e PCDHGB7.O CA-125 sérico tiña unha sensibilidade do 24,8%, o que suxire que o CA-125 é un marcador inadecuado para a CE a pesar dunha especificidade do 92,3%31.A detección de PCDHGB7 usando mostras de pincel de Papanicolaou deu unha sensibilidade do 80,65% e unha especificidade do 82,81% para as fases ECatall, mentres que un pincel Tao tiña unha sensibilidade do 61,29% e unha especificidade do 95,31%31.O modelo de diagnóstico PCDHGB7, baseado en Me-qPCR, deu unha sensibilidade do 98,61%, unha especificidade do 60,5% e unha precisión global do 85,5%, utilizando mostras de pincel de Papanicolaou e Tao (Figura 4C)31.

Cancro urotelial

O cancro urotelial, que consiste en cancros de vexiga, pelve renal e uréter, foi o sétimo cancro diagnosticado con maior frecuencia no mundo en 2020, causando o 5,2% dos novos casos e o 3,9% das mortes1.Os cancros uroteliais, máis do 50% dos cales son cancro de vexiga, foron o cuarto cancro diagnosticado con maior frecuencia nos Estados Unidos en 2022, representando o 11,6% dos casos recentemente diagnosticados3.Aproximadamente o 75% dos cancros de vexiga clasifícanse como cancro de vexiga non invasivo muscular restrinxido á mucosa ou submucosa45.A biopsia por cistoscopia é o estándar de ouro para o diagnóstico do cancro urotelial implementado mediante a hibridación in situ fluorescente (FISH) e as probas de citoloxía.O FISH e a citoloxía teñen un rendemento diagnóstico deficiente e a cistoscopia é intrusiva e ten o risco subxacente de perder microlesións, malinterpretar as lesións e, potencialmente, causar unha propagación ou recaída do cancro46.O UCOM previamente validado, PCDHGB7, tamén se mostrou hipermetilado no cancro urotelial, cunha área baixo a curva de 0,86, o que suxire unha potencial capacidade de diagnóstico30.Para validar máis UCOM e acomodar mellor máis tipos de mostras, examinouse SIX6, un novo UCOM, que mostrou un excelente potencial diagnóstico na detección precoz do cancro urotelial mediante mostras de urina na plataforma Me-qPCR.A detección de SIX6 mediante mostras de ouriños demostrou unha sensibilidade competitiva do 86,7% e unha especificidade do 90,8% (Figura 4D), sendo non invasiva e fácil de adquirir32.O potencial de SIX6 no seguimento da metástase e na avaliación da eficacia do tratamento está actualmente en investigación.

O futuro e os retos

Os UCOM teñen un forte rendemento no potencial diagnóstico de múltiples cancros, pero queda moito traballo por facer.Estivemos ampliando a lista de UCOM e estivemos validando activamente os UCOM en máis tipos de cancro, incluídos os que tradicionalmente son difíciles de detectar.Os resultados da validación das bases de datos do TCGA corroboraron aínda máis a aplicación dos UCOM en máis tipos de cancro e máis situacións.Nunha investigación preliminar, demostrouse que os UCOM teñen un sólido potencial diagnóstico para colangiocarcinomas e adenocarcinomas pancreáticos, que son case imposibles de diagnosticar en fases temperás cos métodos de cribado actuais32,47.A capacidade de detectar cancros raros con UCOM pódese utilizar co ADN circulante de tumores (ctDNA) mediante unha plataforma de biopsia líquida mellorada48.Un estudo que incluíu un panel de detección de pancancro baseado en ADN plasmático arroxou unha sensibilidade do 57,9%49.A pesar da alta especificidade, o rendemento xeral revela que aínda hai marxe para mellorar.

As características únicas dos UCOM tamén apoiaron a investigación do potencial UCOM na avaliación da eficacia do tratamento e o seguimento da recorrencia.Segundo o Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST), as imaxes médicas son a metodoloxía recomendada para o seguimento da recorrencia e a avaliación da eficacia do tratamento, mentres que os marcadores tumorais úsanse sós para a avaliación50.En realidade, con todo, os enfoques de imaxe están moi afectados pola frecuencia e o tempo e, polo tanto, expón aos pacientes a un risco e custos máis elevados51,52.SIX6 foi validado para servir como predictor de metástase do cancro de mama32.O seguimento do ADNc baseado en biopsia líquida permite a vixilancia en tempo real durante uns meses mínimos de enfermidade residual antes da detección radiolóxica, o que ideal é retrasar e previr a progresión do cancro relacionada coa recaída53.Os resultados preliminares suxiren que os UCOM reflicten o nivel de hipermetilación cancerosa en tempo real inmediatamente despois da cirurxía e do tratamento32.A alta sensibilidade que presentan os UCOM e a aplicabilidade en múltiples tipos de mostras non intrusivas permite que os UCOM sirvan como un biomarcador preciso de seguimento de recorrencia mantendo un alto cumprimento do paciente.

Ao mesmo tempo, a accesibilidade do público á proba é outra cuestión importante que require un esforzo adicional.Aínda que as colaboracións de detección UCOM foron adoptadas en máis hospitais coa esperanza de beneficiar a máis pacientes, as deteccións e exames pro bono realizáronse activamente na China rural.Os UCOM requiren unha accesibilidade mellorada para cualificarse como unha ferramenta de selección viable, especialmente para áreas subdesenvolvidas.

Aínda que os resultados da aplicación UCOM na detección precoz son prometedores, existen moitas incógnitas sobre UCOM.Coa exploración activa, garante unha investigación adicional sobre por que os UCOM están presentes universalmente nos cancros.Os mecanismos de regulación epixenética subxacentes aos UCOM son dignos de máis investigación, o que podería xustificar unha nova dirección para a terapéutica do cancro.Volvendo á interacción entre a homoxeneidade e a heteroxeneidade do tumor, estamos interesados en saber por que os UCOM poden ser unha excepción para a maioría dos biomarcadores de cancro que están estreitamente ligados a tipos específicos de cancro.O papel das aberracións de metilación do ADN identificadas polo UCOM na tumorigénesis, a progresión do tumor e a metástase non se determinou no proceso de perda e recuperación da identidade celular e require unha inspección exhaustiva.Outro gran interese reside no alcance da incorporación do trazo de homoxeneidade dos UCOM con marcadores únicos en tecidos coa esperanza de achegarse á detección precisa de rastros de cancro e á identificación das orixes do tecido tumoral de forma inversa.Os UCOM poden ser unha ferramenta ideal para previr o cancro, detectar o cancro e, potencialmente, defendelo e eliminar o cancro.

Conceder apoio

Este traballo contou co apoio do Programa Nacional de I+D clave de China (subvención núm. 2022BEG01003), a National Natural Science Foundation of China (subvención núm. 32270645 e 32000505), unha subvención da Comisión Provincial de Saúde de Heilongjiang (subvención núm. 2020-111) , e unha subvención do Instituto de Ciencia e Tecnoloxía de Heze (Boca núm. 2021KJPT07).

Declaración de conflito de intereses

Wei Li é o director de I+D de Shanghai Epiprobe Biotechnology Co., Ltd. Wenqiang Yu forma parte do Consello Asesor Científico de Epiprobe.W. Yu e Epiprobe aprobaron patentes pendentes relacionadas con este traballo.Todos os demais autores non declaran intereses en competencia.

Contribucións dos autores

Concibiu e deseñou o proxecto: Chengchen Qian e Wenqiang Yu.

Escribiu o artigo: Chengchen Qian.

Fixo as ilustracións: Chengchen Qian.

Revisou e editou o manuscrito: Xiaolong Zou, Wei Li, Yinshan Li e Wenqiang Yu.

Referencias

1. Sung H, Ferlay J, Siegel RL, LaversanneM, Soerjomataram I, Jemal A, et al.Estatísticas globais do cancro 2020: estimacións de GLOBOCAN

incidencia e mortalidade en todo o mundo por 36 cancros en 185 países.CA Cancer J Clin.2021;71: 209-49.

2. Xia C, Dong X, Li H, Cao M, Sun D, He S, et al.Estatísticas do cancro en China e Estados Unidos, 2022: perfís, tendencias e determinantes.Chin MedJ (inglés).2022;135: 584-90.

3. Siegel RL, Miller KD, WagleNS, JemalA.Estatísticas do cancro, 2023. CA Cancer J Clin.2023;73: 17-48.

4. Crosby D, BhatiaS, Brindle KM, Coussens LM, Dive C, Emberton M, et al.Detección precoz do cancro.Ciencia.2022;375: eaay9040.

5. Ladabaum U, Dominitz JA, KahiC, Schoen RE.Estratexias para

detección de cancro colorrectal.Gastroenteroloxía.2020;158: 418-32.

6. Tanoue LT, Tanner NT, Gould MK, Silvestri GA.Cribado do cancro de pulmón.Am J Respir Crit Care Med.2015;191: 19-33.

7. Bouvard V, WentzensenN, Mackie A, Berkhof J, BrothertonJ, Giorgi-Rossi P, et al.A perspectiva do IARC sobre o cribado do cancro cervical.N Inglés Med.2021;385: 1908-18.

8. Xue P, Ng MTA, QiaoY.Os retos da colposcopia para o cribado do cancro cervical en LMICs e solucións mediante intelixencia artificial.BMC Med.2020;18: 169.

9. Johnson P, Zhou Q, Dao DY, Lo YMD.Biomarcadores circulantes no diagnóstico e manexo do carcinoma hepatocelular.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2022;19: 670-81.

10. Van PoppelH, Albreht T, Basu P, HogenhoutR, CollenS, Roobol M. Detección precoz do cancro de próstata baseada no soro PSA en Europa e no mundo: pasado, presente e futuro.Nat Rev Urol.2022;19:

562-72.

11. HolyoakeA, O'Sullivan P, Pollock R, Best T, Watanabe J, KajitaY,

et al.Desenvolvemento dunha proba de urina de ARN múltiple para a detección e estratificación do carcinoma de células transicionais da vexiga.Clin Cancer Res.2008;14: 742-9.

12. Feinberg AP, Vogelstein B. A hipometilación distingue os xenes dalgúns cancros humanos dos seus homólogos normais.Natureza.1983;301: 89-92.

13. Ng JM, Yu J. Hipermetilación promotora de xenes supresores de tumores como biomarcadores potenciais no cancro colorrectal.IntJ Mol Sci.2015;16: 2472-96.

14. Esteller M. Epixenómica do cancro: metilomas do ADN e mapas de modificación de histonas.Nat Rev Genet.2007;8: 286-98.

15. Nishiyama A, Nakanishi M. Navegando polo panorama da metilación do ADN do cancro.Tendencias Genet.2021;37: 1012-27.

16. Xie W, Schultz MD, ListerR, Hou Z, Rajagopal N, Ray P, et al.Análise epixenómica da diferenciación multiliñaxe de células nai embrionarias humanas.Célula.2013;153: 1134-48.

17. Li Y, Zheng H, Wang Q, Zhou C, WeiL, Liu X, et al.As análises de todo o xenoma revelan un papel de Polycomb na promoción da hipometilación dos vales de metilación do ADN.Xenoma Biol.2018;19:18.

18. Koch A, JoostenSC, Feng Z, de Ruijter TC, DrahtMX, MelotteV,

et al.Análise da metilación do ADN no cancro: localización revisitada.Nat Rev Clin Oncol.2018;15: 459-66.

19. KleinEA, Richards D, Cohn A, TummalaM, Lapham R, Cosgrove D, et al.Validación clínica dunha proba de detección precoz multicancro baseada na metilación dirixida mediante un conxunto de validación independente.Ana Oncol.2021;32: 1167-77.

20. Hanahan D, Weinberg RA.Os sinais de identidade do cancro.Célula.2000;100: 57-70.

21. Hanahan D. Selos distintivos do cancro: novas dimensións.Cancro Discov.2022;12: 31-46.

22. Schwartzberg L, Kim ES, Liu D, Schrag D. Oncoloxía de precisión: quen, como, que, cando e cando non?Am Soc Clin Oncol Educ Book.2017: 160-9.

23. Liu H, Meng X, Wang J. Metilación cuantitativa en tempo real

detección do xene PAX1 no cribado do cancro cervical.IntJ Gynecol Cancer.2020;30: 1488-92.

24. Imperiale TF, RansohoffDF, Itzkowitz SH, Levin TR, Lavin P, Lidgard GP, et al.Probas de ADN multitargetstool para cribado de cancro colorrectal.N Inglés Med.2014;370: 1287-97.

25. Li J, Li Y, Li W, Luo H, Xi Y, Dong S, et al.Posicionamento da guía

a secuenciación identifica patróns aberrantes de metilación do ADN que alteran a identidade celular e as redes de vixilancia inmune tumoral.Xenoma

Res.2019;29: 270-80.

26. Gao Q, LinYP, Li BS, Wang GQ, Dong LQ, Shen BY, et al.Detección non intrusiva de múltiples cancros mediante a secuenciación de metilación do ADN libre de células circulantes (THUNDER): desenvolvemento e estudos de validación independentes.Ana Oncol.2023;34: 486-95.

27. Dong S, Li W, Wang L, Hu J, Song Y, Zhang B, et al.Os xenes relacionados coas histonas están hipermetilados no cancro de pulmón e hipermetilados

HIST1H4F podería servir como biomarcador pan-cancro.Cancro Res.2019;79: 6101-12.

28. HeijnsdijkEA, Wever EM,AuvinenA, Hugosson J, Ciatto S, Nelen V, et al.Efectos na calidade de vida do cribado de antíxenos específicos da próstata.N Inglés Med.2012;367: 595-605.

29. LuzakA, Schnell-Inderst P, Bühn S, Mayer-Zitarosa A, Siebert U. Eficacia clínica das probas de biomarcadores de detección do cancro ofrecidas como servizo de saúde de pago propio: unha revisión sistemática.Eur J Sanidade Pública.2016;26: 498-505.

30. Dong S, Lu Q, Xu P, Chen L, Duan X, Mao Z, et al.

PCDHGB7 hipermetilado como marcador universal de só cancro e a súa aplicación no cribado precoz do cancro cervical.Clin Transl Med.2021;11: e457.

31. Yuan J, Mao Z, Lu Q,Xu P, Wang C, Xu X, et al.PCDHGB7 hipermetilado como biomarcador para a detección precoz do cancro de endometrio en mostras de cepillo endometrial e raspados cervicais.Front Mol Biosci.2022;8: 774215.

32. Dong S, Yang Z, Xu P, Zheng W, Zhang B, Fu F, et al.Mutuamente

modificación epixenética exclusiva en SIX6 con hipermetilación para o estadio precanceroso e o rastrexo da aparición de metástases.Obxectivo de transdución do sinal Ther.2022;7: 208.

33. Huang L, Guo Z, Wang F, Fu L. Mutación KRAS: de non drogable a drogable no cancro.Obxectivo de transdución do sinal Ther.2021;6: 386.

34. Belinsky SA, Nikula KJ, PalmisanoWA, MichelsR, SaccomannoG, GabrielsonE, et al.A metilación aberrante de p16 (INK4a) é un evento precoz no cancro de pulmón e un biomarcador potencial para o diagnóstico precoz.Proc Natl Acad Sci U SA.1998;95: 11891-6.

35. Robertson KD.Metilación do ADN e enfermidade humana.Nat Rev Genet.2005;6: 597-610.

36. WentzensenN, Walker JL, Gold MA, Smith KM, ZunaRE,

Mathews C, et al.Biopsias múltiples e detección de precursores do cancro cervical na colposcopia.J Clin Oncol.2015;33: 83-9.

37. De Strooper LM, Meijer CJ, Berkhof J, Hesselink AT, Snijders

PJ, Steenbergen RD, et al.Análise de metilación do FAM19A4

O xene en raspaduras cervicais é altamente eficiente na detección de cervicais

carcinomas e lesións CIN2/3 avanzadas.Cancro Prev Res (Phila).2014;7: 1251-7.

38. Thai AA, Solomon BJ, Sequist LV, Gainor JF, Heist RS.Cancro de pulmón.Lanceta.2021;398: 535-54.

39. Grunnet M, Sorensen JB.Antíxeno carcinoembrionario (CEA) como marcador tumoral no cancro de pulmón.Cancro de pulmón.2012;76: 138-43.

40. Wood DE, KazerooniEA, Baum SL, EapenGA, EttingerDS, Hou L, et al.Cribado do cancro de pulmón, versión 3.2018, NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology.J Natl Compr Canc Netw.2018;16: 412-41.

41. Sociedade Americana do Cancro.Datos e cifras sobre o cancro.Atlanta, GA, EUA: Sociedade Americana do Cancro;2023 [actualizado o 1 de marzo de 2023;citado o 22 de agosto de 2023].

42. FonthamETH, Wolf AMD, Church TR, EtzioniR, Flowers CR,

Herzig A, et al.Cribado do cancro cervical para persoas con risco medio: actualización das directrices de 2020 da Sociedade Americana do Cancro.CA Cancer J Clin.2020;70: 321-46.

43. Clarke MA, Long BJ, Del Mar MorilloA, Arbyn M, Bakkum-Gamez JN, Wentzensen N. Association of endometrial cancer risk with postmenopausal bleeding in women: a systematic review and meta-análise.JAMA Intern Med.2018;178: 1210-22.

44. Jacobs I, Gentry-MaharajA, Burnell M, ManchandaR, Singh N,

Sharma A, et al.Sensibilidade da ecografía transvaxinal

para o cancro de endometrio en mulleres posmenopáusicas: un estudo de casos e controles dentro da cohorte UKCTOCS.Lancet Oncol.2011;12: 38-48.

45. BabjukM, Burger M, CompératEM, Gontero P, MostafidAH,

PalouJ, et al.Pautas da Asociación Europea de Uroloxía sobre o cancro de vexiga non invasivo muscular (TaT1 e carcinoma in situ) -

Actualización 2019.Eur Urol.2019;76: 639-57.

46. Aragón-Ching JB.Desafíos e avances no diagnóstico, bioloxía e tratamento dos carcinomas uroteliales superiores e vesicals.Urol Oncol.2017;35: 462-4.

47. Rizvi S, KhanSA, Hallemeier CL, Kelley RK, Gores GJ.

Colangiocarcinoma: conceptos en evolución e estratexias terapéuticas.Nat Rev Clin Oncol.2018;15: 95-111.

48. Ye Q, Ling S, Zheng S, Xu X. Biopsia líquida en hepatocelular

carcinoma: células tumorais circulantes e ADN tumoral circulante.Mol Cancro.2019;18: 114.

49. Zhang Y, Yao Y, Xu Y, Li L, Gong Y, Zhang K, et al.Pan-cancro

detección de ADN tumoral circulante en máis de 10.000 pacientes chineses.Nat Commun.2021;12:11.

50. Eisenhauer EA, Therasse P, BogaertsJ, Schwartz LH, Sargent D, Ford R, et al.Novos criterios de avaliación da resposta en tumores sólidos: directriz RECIST revisada (versión 1.1).Eur J Cancro.2009;45: 228-47.

51. LitièreS, Collette S, de Vries EG, Seymour L, BogaertsJ.RECIST - aprendendo do pasado para construír o futuro.Nat Rev Clin Oncol.

2017;14: 187-92.

52. Seymour L, BogaertsJ, Perrone A, FordR, Schwartz LH, Mandrekar S, et al.iRECIST: pautas de criterios de resposta para o seu uso en ensaios

proba de inmunoterapéutica.Lancet Oncol.2017;18: e143-52.

53. PantelK, Alix-Panabières C. Biopsia líquida e enfermidade residual mínima: últimos avances e implicacións para a cura.Nat Rev Clin Oncol.2019;16: 409-24.

Cita este artigo como: Qian C, Zou X, Li W, Li Y, Yu W. The outpost against cancer: universal cancer only markers.Cancro Biol Med.2023;20: 806-815.

doi: 10.20892/j.issn.2095-3941.2023.0313

Hora de publicación: maio-07-2024

O posto de avanzada contra o cancro: só marcadores de cancro universal