Uma nova maneira de recuperar significativamente mais DNA tumoral circulante em uma amostra de sangue poderia melhorar a sensibilidade das biópsias líquidas usadas para detectar, monitorar e orientar o tratamento de tumores. Crédito: Notícias do MIT; iStock
Os pesquisadores criaram um método inovador para melhorar a detecção do câncer em exames de sangue, usando agentes de preparação para aumentar a circulação do tumor. ADN níveis, oferecendo uma promessa para diagnóstico precoce e decisões de tratamento precisas.
Os tumores liberam constantemente DNA das células mortas, que circula brevemente na corrente sanguínea do paciente antes de ser rapidamente decomposto. Muitas empresas criaram exames de sangue que podem detectar o DNA desse tumor, potencialmente ajudando os médicos a diagnosticar ou monitorar o câncer ou a escolher um tratamento.
A quantidade de DNA tumoral que circula em qualquer momento, no entanto, é extremamente pequena, por isso tem sido um desafio desenvolver testes sensíveis o suficiente para captar esse pequeno sinal. Uma equipe de pesquisadores da COM e o Broad Institute do MIT e Harvard descobriu agora uma forma de aumentar significativamente esse sinal, retardando temporariamente a depuração do ADN tumoral que circula na corrente sanguínea.
Avanço com agentes de priming
Os pesquisadores desenvolveram dois tipos diferentes de moléculas injetáveis que chamam de “agentes de priming”, que podem interferir transitoriamente na capacidade do corpo de remover o DNA tumoral circulante da corrente sanguínea. Num estudo com ratos, mostraram que estes agentes podiam aumentar os níveis de ADN o suficiente para que a percentagem de metástases pulmonares detectáveis em fase inicial saltasse de menos de 10% para mais de 75%.
Esta abordagem poderia permitir não apenas um diagnóstico mais precoce do câncer, mas também uma detecção mais sensível de mutações tumorais que poderiam ser usadas para orientar o tratamento. Também poderia ajudar a melhorar a detecção da recorrência do câncer.
“Você pode dar um desses agentes uma hora antes da coleta de sangue, e isso torna visíveis coisas que antes não seriam. A implicação é que deveríamos ser capazes de fornecer a todos que fazem biópsias líquidas, para qualquer finalidade, mais moléculas com as quais trabalhar”, diz Sangeeta Bhatia, professor John e Dorothy Wilson de Ciências da Saúde e Tecnologia e de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação na MIT e membro do Instituto Koch de Pesquisa Integrativa do Câncer do MIT e do Instituto de Engenharia Médica e Ciência.
Bhatia é um dos autores seniores do novo estudo, juntamente com J. Christopher Love, Raymond A. e Helen E. St. Laurent Professor de Engenharia Química do MIT e membro do Instituto Koch e do Instituto Ragon do MGH, MIT, e Harvard e Viktor Adalsteinsson, diretor do Gerstner Center for Cancer Diagnostics do Broad Institute.
Carmen Martin-Alonso PhD ’23, pós-doutorado no MIT e no Broad Institute Shervin Tabrizi e o cientista do Broad Institute Kan Xiong são os principais autores do artigo, que foi publicado recentemente na revista Ciência.
Biópsias líquidas: um caminho para melhorar o tratamento do câncer
Biópsias líquidas, que permitem a detecção de pequenas quantidades de DNA em amostras de sangue, são agora utilizadas em muitos pacientes com câncer para identificar mutações que poderiam ajudar a orientar o tratamento. Com maior sensibilidade, no entanto, estes testes poderiam tornar-se úteis para muito mais pacientes. A maioria dos esforços para melhorar a sensibilidade das biópsias líquidas concentrou-se no desenvolvimento de novas tecnologias de sequenciamento para uso após a coleta do sangue.
Enquanto discutiam maneiras de tornar as biópsias líquidas mais informativas, Bhatia, Love, Adalsteinsson e seus estagiários tiveram a ideia de tentar aumentar a quantidade de DNA na corrente sanguínea de um paciente antes que a amostra fosse coletada.
“Um tumor está sempre criando novo DNA livre de células, e esse é o sinal que estamos tentando detectar na coleta de sangue. As tecnologias existentes de biópsia líquida, no entanto, são limitadas pela quantidade de material coletado no tubo de sangue”, diz Love. “Este trabalho intercede é pensar em como injetar antecipadamente algo que ajudaria a aumentar ou aumentar a quantidade de sinal disponível para coleta na mesma pequena amostra.”
O corpo usa duas estratégias principais para remover o DNA circulante da corrente sanguínea. Enzimas chamadas DNases circulam no sangue e decompõem o DNA que encontram, enquanto as células imunológicas conhecidas como macrófagos absorvem o DNA livre de células à medida que o sangue é filtrado através do fígado.
Os pesquisadores decidiram direcionar cada um desses processos separadamente. Para evitar que as DNases quebrem o DNA, eles desenvolveram um anticorpo monoclonal que se liga ao DNA circulante e o protege das enzimas.
“Os anticorpos são modalidades biofarmacêuticas bem estabelecidas e são seguros em vários contextos de doenças diferentes, incluindo câncer e tratamentos autoimunes”, diz Love. “A ideia era: poderíamos usar esse tipo de anticorpo para ajudar a proteger temporariamente o DNA da degradação pelas nucleases que estão em circulação? E, ao fazer isso, mudamos o equilíbrio para onde o tumor está gerando DNA um pouco mais rápido do que está sendo degradado, aumentando a concentração na coleta de sangue.”
O outro agente priming que desenvolveram é uma nanopartícula projetada para impedir que os macrófagos absorvam DNA livre de células. Essas células têm uma tendência bem conhecida de consumir nanopartículas sintéticas.
“O DNA é uma nanopartícula biológica e fazia sentido que as células imunológicas do fígado provavelmente estivessem absorvendo isso da mesma forma que fazem com as nanopartículas sintéticas. E se fosse esse o caso, o que acabou por ser, então poderíamos usar uma nanopartícula fictícia segura para distrair essas células imunitárias e deixar o ADN circulante sozinho para que pudesse estar numa concentração mais elevada”, diz Bhatia.
Revolucionando a detecção precoce do câncer
Os pesquisadores testaram seus agentes priming em ratos que receberam transplantes de células cancerígenas que tendem a formar tumores nos pulmões. Duas semanas após o transplante das células, os investigadores demonstraram que estes agentes de iniciação poderiam aumentar a quantidade de ADN tumoral circulante recuperado numa amostra de sangue em até 60 vezes.
Depois que a amostra de sangue é coletada, ela pode ser analisada pelos mesmos tipos de testes de sequenciamento usados agora em amostras de biópsia líquida. Esses testes podem identificar o DNA do tumor, incluindo sequências específicas usadas para determinar o tipo de tumor e, potencialmente, que tipos de tratamentos funcionariam melhor.
A detecção precoce do câncer é outra aplicação promissora para esses agentes priming. Os pesquisadores descobriram que quando os camundongos receberam o agente de preparação de nanopartículas antes da coleta de sangue, isso lhes permitiu detectar DNA tumoral circulante no sangue de 75% dos camundongos com baixa carga de câncer, embora nenhum fosse detectável sem esse reforço.
“Um dos maiores obstáculos para o teste de biópsia líquida de câncer tem sido a escassez de DNA tumoral circulante em uma amostra de sangue”, diz Adalsteinsson. “É, portanto, encorajador ver a magnitude do efeito que conseguimos alcançar até agora e imaginar o impacto que isso poderia ter para os pacientes.”
Após a injeção de qualquer um dos agentes de preparação, leva uma ou duas horas para que os níveis de DNA aumentem na corrente sanguínea e, então, retornem ao normal em cerca de 24 horas.
“A capacidade de obter o pico de atividade desses agentes dentro de algumas horas, seguido de sua rápida eliminação, significa que alguém poderia ir a um consultório médico, receber um agente como este e depois doar seu sangue para o teste em si, tudo dentro de um prazo razoável. uma visita”, diz Love. “Esse recurso é um bom presságio para o potencial de traduzir esse conceito para uso clínico.”
Os pesquisadores lançaram uma empresa chamada Amplifyer Bio que planeja desenvolver ainda mais a tecnologia, na esperança de avançar para os ensaios clínicos.
“Um tubo de sangue é um diagnóstico muito mais acessível do que a colonoscopia ou mesmo a mamografia”, diz Bhatia. “Em última análise, se essas ferramentas forem realmente preditivas, então deveríamos ser capazes de incluir no sistema muito mais pacientes que poderiam se beneficiar da interceptação do câncer ou de uma terapia melhor.”
Referência: “Os agentes de priming reduzem transitoriamente a depuração do DNA livre de células para melhorar as biópsias líquidas” por Carmen Martin-Alonso, Shervin Tabrizi, Kan Xiong, Timothy Blewett, Sainetra Sridhar, Andjela Crnjac, Sahil Patel, Zhenyi An, Ahmet Bekdemir, Douglas Shea, Shih-Ting Wang, Sergio Rodriguez-Aponte, Christopher A. Naranjo, Justin Rhoades, Jesse D. Kirkpatrick, Heather E. Fleming, Ava P. Amini, Todd R. Golub, J. Christopher Love, Sangeeta N. Bhatia e Viktor A. Adalsteinsson, 19 de janeiro de 2024, Ciência.
DOI: 10.1126/science.adf2341
A pesquisa foi financiada pela bolsa de apoio (básica) do Instituto Koch do Instituto Nacional do Câncer, do Marble Center for Cancer Nanomedicine, da Gerstner Family Foundation, do Ludwig Center do MIT, do Koch Institute Frontier Research Program através da Casey and Family Foundation, e o Bridge Project, uma parceria entre o Instituto Koch e o Dana-Farber/Harvard Cancer Center.
