Diagnosticul precoce al cancerului pulmonar, îmbunătățit cu biomarkerii de metilare ctDNA

Detectarea cancerului pulmonar în stadiu incipient reprezintă o provocare majoră în practica clinică, deoarece identificarea timpurie a malignității oferă cele mai bune șanse pentru un tratament curativ și pentru evitarea complicațiilor ulterioare. În contextul screeningului prin tomografie computerizată (CT) cu doză redusă, deși se poate depista cancerul pulmonar în stadii foarte timpurii, rata ridicată de rezultate fals pozitive impune dezvoltarea unor metode suplimentare, mai specifice, de diagnostic. Studiul publicat în revista Genes and Diseases de cercetătorii de la Universitatea Sichuan și Universitatea Stanford investighează aplicarea analizei metilării ADN-ului, atât în probele tisulare, cât și în plasma circulantă, pentru diagnosticarea cancerului pulmonar non-microcelular (NSCLC) în stadii incipiente.
Metilarea ADN-ului, un proces epigenetic ce implică adăugarea unei grupe metil la reziduurile de citosină din insulele CpG, suferă modificări caracteristice în timpul tumorigenesisului. Astfel, analiza modificărilor de metilare poate fi utilizată nu doar pentru a diferenția între țesutul malign și cel benign, dar și pentru a identifica originea malignității. Datorită caracterului său accesibil și noninvasiv, analiza metilării ADN-ului din ctDNA (ADN tumoral circulant) din plasmă a atras un interes deosebit ca potențial instrument de diagnostic, mai ales în cazul cancerului pulmonar incipient, unde biopsia tisulară poate fi dificilă.

Metodologie

Studiul a inclus participanți cu noduli pulmonari identificați prin CT, iar probele au fost colectate atât sub formă de specimene tisulare (obținute în timpul intervențiilor chirurgicale și conservate ca secțiuni FFPE), cât și sub formă de plasmă. ADN-ul tisular și cel liber din plasmă au fost supuse unui proces de conversie bisulfitică, urmat de secvențiere targetată prin metoda capture-based, vizând aproximativ 200.000 de situri CpG relevante pentru cancer.

Analiza datelor a fost realizată prin două abordări complementare: o analiză bazată pe siturile individuale de metilare și o analiză bazată pe haplotipurile de metilare. Pentru identificarea markerilor diferențial metilați, s-a aplicat testul Wilcoxon, iar rezultatele au fost ajustate pentru rata falsă de descoperire folosind metoda Benjamini-Hochberg. Markerii selectați au fost supuși unei analize de selecție LASSO pentru a reduce numărul de variabile și pentru a construi un model diagnostic bazat pe logistică.

Rezultate

Modelul tisular: Analiza probei tisulare a condus la identificarea unui model diagnostic bazat pe 6 markeri diferențial metilați, care a demonstrat performanțe excelente. În cohorta de antrenament, modelul a obținut o sensibilitate de 90% și o specificitate de 97%, cu un AUC de 0.988. În cohorta de validare, s-a înregistrat o sensibilitate de 92% și o specificitate de 94% (AUC = 0.977). Aceste rezultate indică faptul că semnăturile de metilare din țesut pot diferenția cu precizie cancerul pulmonar de afecțiuni benigne.

Modelul plasmatic: În cazul probelor de plasmă, s-a construit un model bazat pe 9 markeri selectați prin metoda LASSO. Deși acest model a arătat un potențial diagnostic, performanța sa a fost mai modestă comparativ cu modelul tisular, cu o sensibilitate de 81% și o specificitate de 59% (AUC = 0.79) în cohorta de validare.

Analiza haplotipică: Studiul a încercat și o abordare bazată pe haplotipuri de metilare, identificând regiuni metilate semnificative, însă această metodă nu a condus la o îmbunătățire semnificativă a performanței diagnostice.

Compararea cu markerii convenționali: Modelul bazat pe metilare a depășit performanța markerilor convenționali utilizați în practica clinică (CEA, NSE, CYFRA21-1), evidențiind potențialul analizei metilării ca metodă de diagnostic.

Discuții și implicații

Studiul demonstrează fezabilitatea utilizării metilării ADN-ului ca biomarker pentru diagnosticarea cancerului pulmonar în stadiu incipient. Modelele bazate pe probele tisulare au oferit rezultate remarcabile, ceea ce susține aplicarea acestei tehnici în contexte clinice unde biopsia tisulară poate fi dificilă sau riscantă.

În cazul probelor de plasmă, deși performanța a fost mai redusă, această metodă noninvasivă prezintă avantaje majore, permițând monitorizarea în timp real a modificărilor moleculare și a progresiei tumorale. Limitările întâmpinate în modelul plasmatic pot fi atribuite, în principal, procentului scăzut de ctDNA în cfDNA și interferenței fragmentelor de ADN provenite din celulele albe.

Pentru a îmbunătăți sensibilitatea și specificitatea în diagnosticul noninvasiv al cancerului pulmonar incipient, sunt necesare strategii suplimentare, cum ar fi creșterea volumului de plasmă colectat, izolarea exozomilor pentru a obține semnale mai clare sau extinderea panoului de CpG vizat.

Concluzii

Cercetarea demonstrează că analiza metilării ADN-ului este un instrument promițător pentru diagnosticarea cancerului pulmonar non-microcelular în stadii incipiente. Modelul diagnostic construit pe baza datelor tisulare a evidențiat o performanță excelentă, în timp ce modelul plasmatic, deși inferior, arată potențial pentru o abordare noninvazivă. Prin integrarea acestor tehnici cu informațiile clinice și imagistice existente, se pot îmbunătăți semnificativ precizia și eficacitatea diagnosticării timpurii a cancerului pulmonar, reducând astfel necesitatea procedurilor invazive și îmbunătățind rezultatele pacienților.

În concluzie, studiul subliniază importanța metilării ADN-ului ca biomarker pentru diferențierea malignității de afecțiunile benigne și deschide noi direcții pentru dezvoltarea unor teste diagnostice noninvazive, care să contribuie la depistarea timpurie și la tratamentul optim al cancerului pulmonar.