Tehnologia de biopsie lichidă ultra-sensibilă detectează cancerul înaintea metodelor standard

O metodă care utilizează inteligența artificială pentru a detecta ADN-ul tumoral în sânge a demonstrat o sensibilitate fără precedent în prezicerea recidivei cancerului, potrivit unui studiu condus de oamenii de știință de la Weill Cornell Medical School, NewYork-Presbyterian, New York Genome Center (NYGC) și Memorialul Sloan Kettering (MSK). Noua tehnologie are potențialul de a îmbunătăți tratamentul cancerului prin detectarea recidivelor foarte devreme și monitorizarea atentă a răspunsului tumorii la terapie.

Într-un studiu publicat pe 14 iunie în revista Nature Medicine, cercetătorii au arătat că au fost capabili să antreneze un model de învățare automată, un tip de platformă de inteligență artificială, pentru a detecta ADN-ul tumoral circulant (ctDNA) pe baza datelor de secvențiere ADN de la pacient analize de sânge cu sensibilitate și acuratețe foarte ridicate. Ei au demonstrat cu succes tehnologia la pacienții cu cancer pulmonar, melanom, cancer de sân, cancer de colon și polipi de colon precancerosi.

„Am reușit să obținem îmbunătățiri semnificative ale raportului semnal-zgomot, permițându-ne, de exemplu, să detectăm recidiva cancerului cu luni sau chiar cu ani înainte de metodele clinice standard”, a spus coautorul studiului, dr. Dan Landau, profesor. De medicină la Departamentul de Hematologie și Oncologie Medicală de la Școala Medicală Weill Cornell și membru principal al Centrului Genomului din New York.

Coautorul și primul autor al studiului a fost dr. Adam Widman, un bursier postdoctoral în laboratorul lui Landau, care este, de asemenea, oncolog mamar la MSK. Alți primi autori au fost Minita Shah de la NYGC, Dr. Amanda Friedendahl de la Universitatea Aarhus și Daniel Halmos de la NYGC și Weill Cornell Medical School.

Tehnologia biopsiei lichide nu a putut să-și realizeze marele potențial de mult timp. 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 recidivelor cancerului.

Cu câțiva ani în urmă, dr. Landau și colegii săi au dezvoltat o abordare alternativă bazată pe secvențierea întregului genom a ADN-ului din probele de sânge. Ei au arătat că ar putea fi colectat mult mai mult „semnal” în acest fel, permițând detectarea mai sensibilă și mai ușoară din punct de vedere logistic a ADN-ului tumoral. De atunci, această abordare a fost din ce în ce mai mult adoptată de dezvoltatorii de biopsie lichidă.

În noul studiu, cercetătorii au făcut un pas mai departe, folosind o strategie avansată de învățare automată (similară cu cea utilizată în aplicațiile AI populare, cum ar fi ChatGPT) pentru a detecta modele subtile în secvențierea datelor, în special pentru a distinge modelele care indică prezența. De cancer, din modele care indică erori de secvențiere și alte „zgomote”.

Într-un test, cercetătorii și-au antrenat sistemul, pe care l-au numit MRD-EDGE, pentru a recunoaște 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 ei mai aveau cancer. La cinci dintre acești pacienți, recidiva a fost detectată mai târziu câteva luni mai târziu prin metode mai puțin sensibile. Cu toate acestea, nu au existat fals negative: niciunul dintre pacienții considerați liber de ADN tumoral de către MRD-EDGE nu a prezentat o recidivă în timpul perioadei de studiu.

MRD-EDGE a demonstrat o sensibilitate similară în studiile efectuate la pacienții cu cancer pulmonar în stadiu incipient și cancer de sân triplu negativ, detectând toate recidivele cu excepția uneia precoce și monitorind starea tumorii în timpul tratamentului.

Cercetătorii au demonstrat că MRD-EDGE poate detecta chiar și ADN-ul mutant din adenoamele de colon precanceroase, polipii din care se dezvoltă cancerul de colon.

„Nu era clar că acești polipi ar putea elibera ctDNA detectabil, așa că acesta este un progres semnificativ care ar putea indica strategii viitoare care vizează detectarea modificărilor precanceroase”, a spus dr. Landau, care este, de asemenea, membru al Sandra și Edward. Meyer Cancer Center de la Weill Cornell Medical School și ca hematolog-oncolog la NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.

În cele din urmă, cercetătorii au arătat că, chiar și fără instruire prealabilă cu privire la datele de secvențiere a tumorii pacientului, MRD-EDGE poate detecta răspunsurile la imunoterapie la pacienții cu melanom și cancer pulmonar cu săptămâni înainte de detectare, folosind imagistica cu raze X standard.

„În general, MRD-EDGE abordează o mare nevoie și suntem încântați de potențialul său și colaborăm cu parteneri din industrie pentru a încerca să-l aducem pacienților”, a spus dr. Landau.