Atualmente é possível a detecção de mutações pontuais e variações estruturais por
métodos precisos e sensíveis. No entanto, devido a heterogeneidade genética
característica dos tumores sólidos, surge o desafio da utilização na prática clínica de
marcadores de ctDNA baseados na análise de mutações em genes específicos (Tcga, 2012;
Drier, Lawrence et al., 2013; Vogelstein, Papadopoulos et al., 2013). Estudos utilizando a
detecção de ctDNA, através da identificação de mutações em genes pontuais comumente
envolvidos no processo de tumorigênese, não foram suficientemente abrangentes para a
avaliação de todos os pacientes. Para minimizar esse obstáculo estão sendo desenvolvidos
painéis de mutações frequentemente encontradas em determinados tipos de tumores e,
mais recentemente, a busca por marcadores personalizados (Garcia-Aguilar, Chen et al.,
2011; Esposito, Bardelli et al., 2014; Lim, Becker et al., 2014).
Em vista dos recentes avanços nas tecnologias de sequenciamento, chamada de
Sequenciamento de Nova Geração (Next Generation Sequencing), e aumento da
capacidade de processamento das sequências geradas, surgiu a possibilidade de se
caracterizar as alterações genéticas de um determinado tumor de forma individualizada,
2008; Roukos, 2010). Uma característica quase universal de câncer humano é o rearranjo
generalizado de cromossomos como resultado da instabilidade cromossômica (Lengauer,
Kinzler et al., 1998; Albertson, Collins et al., 2003; Negrini, Gorgoulis et al., 2010). Tais
alterações estruturais começam a ocorrer nas fases iniciais da tumorigênese e, quando
ocorrem nas etapas iniciais do processo, têm grandes chances de persistirem ao longo do
desenvolvimento do tumor (Vogelstein, Papadopoulos et al., 2013). Tais alterações não
estão presentes em células normais e devem ser perfeitamente específicas.
Com isto, uma nova geração de biomarcadores tornou-se disponível, na qual a
detecção do ctDNA é baseada nas alterações genéticas específicas de cada tumor. Em um
trabalho, publicado no início de 2010 por pesquisadores da Universidade Johns Hopkins,
o genoma completo de 10 tumores (6 tumores colorretais e 4 tumores de mama) foi
sequenciado e alterações cromossômicas de forma personalizada foram identificadas.
Para isso os pesquisadores utilizaram-se de uma metodologia, denominada PARE
(Personalized Analysis of Rearranged Ends), que se baseia na produção de sequências
pareadas (mate-pair reads) as quais, uma vez mapeadas na sequência de referência do
genoma humano, permitem identificar variações na estrutura dos cromossomos
presentes nas células tumorais (Figura 4). Essas variações estruturais, inter e
intracromossômicas foram identificadas em todos os tumores com uma média de 9
variações por tumor. Posteriormente, as alterações identificadas através dessa
detecção indireta de células tumorais no sangue dos pacientes em diferentes pontos do
tratamento (Leary, Kinde et al., 2010).
Figura 4 – Estratégia de identificação de variações estruturais pela análise de sequências pareadas. Através do
sequenciamento de bibliotecas do tipo mate-pair é possível identificar variações estruturais quando realizado o alinhamento dessas sequências pareadas contra a sequência do genoma humano de referência. Basicamente, com essa metodologia, fragmentos de DNA de tamanho conhecido (por exemplo 600 pb) têm somente suas extremidades sequenciadas (~50 bp). Devido a construção da biblioteca e ao sequenciamento serem direcionados, é possível obter a informação quanto à orientação dessas sequências pareadas no genoma que originou a biblioteca (qual região está à montante ou à jusante). (A) Quando a região do genoma de interesse (genoma tumoral) não possui nenhuma alteração estrutural, espera-se que as sequências das extremidades do fragmento correspondente a essa região, quando comparadas com o genoma de referência, distem ~600pb uma da outra, devido a essa faixa de tamanho ter sido escolhida durante a construção da biblioteca. (B) Quando as sequências pareadas alinham-se ao genoma de referência com distância menor do que o esperado (<600 pb) indica que no genoma tumoral ocorreu uma inserção naquela região. (C) Se a distância for maior (> 600pb) há evidência de que parte daquela região foi deletada no genoma tumoral. (D) É possível também identificar quando ocorreu uma inversão, uma vez que nesse contexto as sequências pareadas serão alinhadas em fitas opostas do genoma referência, como indicado pela orientação das setas, onde a seta ( o espo de a fita ais 5’ ’ e a seta ep ese ta a fita e os ’ 5’ . (E) Quando houver uma translocação, após o alinhamento com o genoma referência, as sequências pareadas serão alinhadas em cromossomos distintos, no entanto, no genoma tumoral essas regiões estão unidas fisicamente, pois fazem parte do mesmo fragmento de DNA.
A estratégia utilizando a metodologia PARE foi capaz de avaliar a resposta dos
pacientes ao tratamento, com alta especificidade e sensibilidade, pois as alterações
tumoral em meio a 400.000 normais. Outra vantagem da metodologia PARE é a redução
dos custos de sequenciamento, uma vez que essa estratégia mostrou ser capaz de
identificar variações estruturais no genoma tumoral sem a necessidade do
sequenciamento do genoma normal do mesmo paciente.
Um outro grupo de pesquisadores, através de uma estratégia semelhante, foi capaz
de encontrar rearranjos cromossômicos em 2 pacientes com câncer de mama e 1 paciente
com osteossarcoma, detectando-os de maneira sensível e específica no plasma/soro
destes pacientes (Mcbride, Orpana et al., 2010).
Esses estudos demonstraram que essa abordagem apresenta uma reduzida taxa de
resultados falso-positivos, pois a amplificação de fusões aberrantes de sequências de DNA,
que envolvem centenas e até milhares de pares de bases, não ocorre no DNA de células
normais. Assim os ensaios para a detecção de alterações estruturais apresentam
vantagens práticas sobre mutações pontuais para monitorar a doença residual (Mcbride,
Figura 5 – Utilização da PARE para a detecção de ctDNA. (Adaptada de Leary, R. J. et al. 2010)
Mais recentemente, um artigo publicado no The New England Journal of Medicine,
mostrou que o ctDNA representa uma ferramenta mais efetiva no monitoramento de
câncer de mama metastático. Esse trabalho monitorou trinta mulheres com câncer de
mama metastático e comparou os resultados dos exames de imagem de
acompanhamento do tumor com os ensaios para detecção de ctDNA, CTCs e CA 15-3
representa um biomarcador sensível, específico e informativo para câncer de mama
metastático (Dawson, Tsui et al., 2013).
Até 2014, os estudos utilizando biomarcadores personalizados baseados em DNA
tumoral circulante eram restritos a tipos específicos de tumores, na maioria das vezes
incluíram poucos pacientes e utilizaram diferentes metodologia para a detecção desses
biomarcadores. Por isso, com a finalidade de avaliar a utilidade clínica desses
biomarcadores personalizados de maneira padronizada e envolvendo vários tipos câncer,
foi realizado um estudo, publicado em 2014 na Science Translational Medicine, que
avaliou a capacidade do ctDNA para detectar tumores em 640 pacientes. Esse trabalho
concluiu que esse tipo de marcador apresenta capacidades distintas de detecção da
doença entre os diferentes tipos tumorais. O ctDNA foi detectável em mais de 75% dos
doentes com câncer avançado de pâncreas, ovários, colorretal, de bexiga, gastresofágico,
mama, melanoma, hepatocelular, e cabeça e pescoço avançado, mas em menos do que
50% dos pacientes com tumores cerebrais primários, renais, de próstata, ou câncer de
tireoide. Em pacientes com tumores localizados, o ctDNA foi detectado em 73, 57, 48 e
50% dos pacientes com câncer colorretal, câncer gastro-esofágico, câncer de pâncreas, e
adenocarcinoma de mama, respectivamente (Bettegowda, Sausen et al., 2014).
Associando os recentes avanços na medicina personalizada e a real necessidade de
biomarcadores mais sensíveis para o monitoramento de pacientes com tumores de reto
associadas a esse procedimento, o objetivo desse estudo exploratório foi avaliar o
potencial dos biomarcadores personalizados, baseados em DNA tumoral circulante, e sua