Un nuovo approccio basato su una biopsia liquida, sviluppato dai ricercatori del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center, potrebbe rivoluzionare la diagnosi del tumore al cervello, identificando frammenti di DNA circolanti provenienti da tumori e cellule immunitarie nei campioni di sangue, consentendo potenzialmente una diagnosi precoce.
Una descrizione della ricerca è stata pubblicata recentemente sulla rivista Cancer Discovery. La ricerca è stata parzialmente finanziata dai National Institutes of Health.
Una diagnosi tardiva
I tumori cerebrali sono notoriamente difficili da individuare. Di conseguenza, molti pazienti ricevono una diagnosi in fase avanzata, dopo aver manifestato sintomi come mal di testa, convulsioni o problemi cognitivi. Una diagnosi tardiva limita le opzioni terapeutiche e spesso porta a esiti peggiori per i pazienti. I precedenti tentativi di individuare biomarcatori nel sangue di un paziente sono falliti, perché la barriera ematoencefalica, che protegge il cervello dalle infezioni, può anche impedire a potenziali biomarcatori di raggiungere il sangue.
Per superare questa sfida, Victor E. Velculescu e i suoi colleghi hanno creato un approccio di biopsia liquida di “nuova generazione” che si è precedentemente dimostrato efficace per la diagnosi del cancro al polmone e che ora è in uso clinico per lo screening di questo tipo di tumore.
La tecnica utilizza l’apprendimento automatico, una forma di intelligenza artificiale (IA), per identificare pattern di frammenti di DNA circolanti nel sangue associati ai tumori cerebrali. Cerca anche pattern ripetuti nel genoma associati al cancro al cervello.
Frammenti di DNA e pattern genomici ripetuti
Utilizzando questa tecnica, i ricercatori hanno rilevato con successo il cancro al cervello in circa tre quarti dei casi in una coorte di 505 pazienti provenienti da Stati Uniti e Corea del Sud. Il gruppo ha verificato i risultati in un secondo gruppo di circa 95 pazienti provenienti dalla Polonia. I precedenti approcci di biopsia liquida erano stati in grado di rilevare tumori cerebrali solo in meno del 10% dei casi.
“Il nostro approccio di biopsia liquida basato sull’intelligenza artificiale di nuova generazione, che combina frammenti di DNA e pattern genomici ripetuti, potrebbe accelerare la diagnosi del tumore al cervello”, afferma Velculescu, autore senior dello studio. “Potrebbe in definitiva consentire ai pazienti di ricevere cure più precocemente, migliorando i risultati del trattamento”.
Un fattore che ha portato al successo di questo approccio è la capacità di rilevare alterazioni immunitarie associate al tumore al cervello. I pazienti con tumore al cervello presentano immunosoppressione in tutto il corpo e un profilo cellulare immunitario unico nel sangue. Queste alterazioni immunitarie non devono attraversare la barriera emato-encefalica per essere rilevate, spiega l’autore principale dello studio, Dimitrios Mathios, che ha completato la ricerca durante la sua borsa di studio in immunologia, genetica ed epigenetica del cancro alla Johns Hopkins.
Una simulazione al computer
“Finalmente abbiamo un modo per rilevare il tumore al cervello che sfrutta le sue caratteristiche uniche, tra cui la frammentazione del genoma dovuta al tumore al cervello e le alterazioni delle cellule immunitarie”, afferma Mathios, che ora è professore associato di neurochirurgia e genetica presso la Washington University School of Medicine di St. Louis. “Alcuni dei segnali che rileviamo provengono dal tumore stesso nel cervello, mentre altri provengono dalla risposta del sistema immunitario al tumore.”
Successivamente, i ricercatori hanno eseguito una simulazione al computer di cosa accadrebbe se il loro metodo di biopsia liquida venisse utilizzato per lo screening di circa 10 milioni di pazienti che ogni anno si presentano al pronto soccorso o alle cliniche di medicina generale per mal di testa. Di solito, questi individui vengono indirizzati a un esame di imaging cerebrale solo se il loro medico sospetta un problema sottostante. Ma nella simulazione, l’invio di pazienti che hanno ricevuto un risultato di biopsia liquida indicativo di tumore al cervello a un esame di imaging porterebbe all’individuazione di quasi 1.700 casi di tumore in più rispetto all’approccio standard.
Il prossimo passo per il gruppo sarà la progettazione di uno studio prospettico per confermare questi risultati in popolazioni di pazienti più ampie, a maggior rischio di tumore al cervello.
