Tehnologia ultrasensibilă de biopsie lichidă detectează cancerul mai devreme decât metodele standard

O metodă bazată pe inteligență artificială pentru detectarea ADN-ului tumoral în sânge a demonstrat o sensibilitate fără precedent în prezicerea recurenței cancerului, potrivit unui studiu condus de oameni de știință de la Weill Cornell Medical School, NewYork-Presbyterian, New York Genome Center (NYGC) și Memorial Sloan Kettering (MSK). Noua tehnologie are potențialul de a îmbunătăți tratamentul cancerului prin detectarea recurenței foarte timpurii și monitorizarea atentă a răspunsului tumorii la terapie.

Într-un studiu publicat pe 14 iunie în revista Nature Medicine, cercetătorii au demonstrat că au reușit să antreneze un model de învățare automată, un tip de platformă de inteligență artificială, pentru a detecta ADN-ul tumoral circulant (ctADN) pe baza datelor de secvențiere ADN din analizele de sânge ale pacienților, cu o sensibilitate și o precizie foarte ridicate. Au demonstrat cu succes tehnologia la pacienți cu cancer pulmonar, melanom, cancer de sân, cancer de colon și polipi precanceroși de colon.

„Am reușit să obținem o îmbunătățire semnificativă a raportului semnal-zgomot, permițându-ne, de exemplu, să detectăm recurența cancerului cu luni sau chiar ani înainte ca metodele clinice standard să o poată face”, a declarat co-autorul studiului, Dr. Dan Landau, profesor de medicină în cadrul diviziei de hematologie și oncologie medicală de la Weill Cornell Medical School și membru de bază al Centrului Genomului din New York.

Coautor și primul autor al studiului a fost Dr. Adam Widman, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Landau, oncolog mamar la MSK. Ceilalți autori principali au fost Minita Shah de la NYGC, Dr. Amanda Frydendal de la Universitatea Aarhus și Daniel Halmos de la NYGC și Weill Cornell Medical School.

Tehnologia biopsiei lichide a fost lentă în a-și atinge potențialul uriaș. Majoritatea abordărilor existente vizează seturi relativ mici de mutații asociate cancerului, care sunt adesea prea rare în sânge pentru a fi detectate în mod fiabil, ceea ce duce la subestimarea recurenței cancerului.

În urmă cu câțiva ani, Dr. Landau și colegii săi au dezvoltat o abordare alternativă bazată pe secvențierea întregului genom a ADN-ului din probele de sânge. Aceștia au arătat că aceasta ar putea colecta mult mai mult „semnal”, făcând posibilă detectarea ADN-ului tumoral cu o sensibilitate și o logistică mai mare. De atunci, această abordare a fost adoptată din ce în ce mai mult de către dezvoltatorii de biopsie lichidă.

În noul studiu, cercetătorii au mers un pas mai departe, utilizând o strategie avansată de învățare automată (similară cu cea utilizată în aplicațiile populare de inteligență artificială, cum ar fi ChatGPT), pentru a detecta tipare subtile în datele de secvențiere, în special pentru a distinge tiparele care indică cancerul de tiparele care indică erori de secvențiere și alte „zgomote”.

Într-un test, cercetătorii și-au antrenat sistemul, pe care l-au numit MRD-EDGE, să recunoască mutațiile tumorale specifice pacientului la 15 pacienți cu cancer de colon. După operație și chimioterapie, sistemul a prezis, pe baza datelor de sânge, că nouă dintre aceștia aveau cancer rezidual. Cinci dintre acești pacienți au avut recurențe detectate ulterior prin metode mai puțin sensibile, câteva luni mai târziu. Dar nu au existat rezultate fals negative: niciunul dintre pacienții pe care MRD-EDGE îi considerase fără ADN tumoral nu a prezentat recurențe în perioada studiului.

MRD-EDGE a demonstrat o sensibilitate similară în studiile efectuate la pacienți cu cancer pulmonar în stadiu incipient și cancer mamar triplu negativ, detectând precoce toate recurențele, cu excepția uneia, și urmărind starea tumorii în timpul tratamentului.

Cercetătorii au demonstrat că MRD-EDGE ar putea detecta chiar și ADN-ul mutant din adenoamele de colon precanceroase - polipi din care se dezvoltă cancerele de colon.

„Nu era clar dacă acești polipi ar putea elibera ctADN detectabil, așadar acesta este un progres semnificativ care ar putea indica strategii viitoare pentru detectarea modificărilor precanceroase”, a declarat Dr. Landau, care este, de asemenea, membru al Centrului de Cancer Sandra și Edward Meyer de la Facultatea de Medicină Weill Cornell și hematolog-oncolog la Centrul Medical NewYork-Presbyterian/Weill Cornell.

În cele din urmă, cercetătorii au arătat că, chiar și fără o instruire prealabilă privind datele de secvențiere a tumorilor pacienților, MRD-EDGE a putut detecta răspunsuri la imunoterapie la pacienții cu melanom și cancer pulmonar cu săptămâni înainte de detectarea cu imagistica standard cu raze X.

„Per total, MRD-EDGE răspunde unei nevoi importante și suntem încântați de potențialul său și colaborăm cu parteneri din industrie pentru a încerca să îl aducem pacienților”, a declarat Dr. Landau.