El equipo de investigación dirigido por Hopkins lleva la detección de mutaciones genéticas en linaje al futuro nivel: ScienceDaily
Las tecnologías de secuenciación de genes de próxima generación (NGS), en las que se analizan millones de moléculas de ADN de forma simultánea pero individual, proporcionan teóricamente a los investigadores y médicos la capacidad de identificar mutaciones en el torrente sanguíneo de forma no invasiva. La identificación de estas mutaciones permite un diagnóstico temprano del cáncer y puede informar las decisiones de tratamiento. Los investigadores del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center han desarrollado una nueva tecnología para superar las ineficiencias y las altas tasas de error comunes entre las técnicas de secuenciación de próxima generación que anteriormente limitaban su aplicación clínica.
Para corregir estos errores de secuenciación, el equipo de investigación del Ludwig Center y Lustgarten Laboratory del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center desarrolló SaferSeqS (Safer Sequencing System), una mejora importante en tecnologías ampliamente utilizadas basadas en una tecnología anterior llamada SafeSeqS (Safe Sequencing System). ) inventado por los investigadores de Hopkins hace una década. La nueva tecnología SaferSeqS detecta mutaciones raras en sangre de manera muy eficiente y reduce la tasa de error de las tecnologías comúnmente utilizadas para evaluar mutaciones en sangre en más de 100 veces.
Sus hallazgos fueron informados el 3 de mayo. Biotecnología de la naturaleza.
La presencia de una mutación en una muestra clínica podría ser un indicador temprano de que una persona ha desarrollado cáncer, dice el autor principal del estudio y candidato a MD / Ph.D. Joshua Cohen. El cáncer es una enfermedad genética, impulsada por oncogenes y genes supresores de tumores. Una pequeña parte de las células cancerosas vierte su ADN en el torrente sanguíneo, lo que permite que sus mutaciones se detecten a través de una muestra de sangre. Más bien, la detección de tales mutaciones en la sangre mediante biopsia quirúrgica de tejido canceroso se denomina «biopsia líquida». Estos análisis de sangre tienen el potencial de detectar el cáncer en una etapa temprana, cuando se puede poner en remisión mediante cirugía y / o quimioterapia. El desafío, explica Cohen, es que la gran mayoría del ADN presente en la muestra de sangre proviene de células no cancerosas y solo una pequeña fracción del ADN se deriva del tumor. En pacientes con cánceres en estadio relativamente temprano, una muestra de sangre de 10 ml contendrá solo un puñado de moléculas con una mutación.
«Para detectar cánceres cuando tienen las mejores posibilidades de curarse, se requiere un método de detección que capte las señales del cáncer que están presentes en frecuencias extremadamente bajas», dice Cohen. «El desafío técnico de detectar estas mutaciones es similar a encontrar una aguja en un pajar».
Los investigadores abordaron este desafío con SaferSeqS, etiquetando de manera eficiente ambas cadenas de cada molécula original presente en la sangre de un individuo con un código de barras único. Se necesitaban nuevos enfoques bioquímicos para hacer esto de manera eficiente con la pequeña cantidad de moléculas de ADN degradadas que generalmente están presentes en la sangre. Los investigadores utilizan la redundancia estructural de la molécula de ADN de doble hebra para distinguir las mutaciones reales de los errores, un enfoque llamado secuenciación dúplex. Si ambas cadenas de una molécula de ADN contienen la misma mutación, es mucho más probable que sea una mutación real y no un error.
«Lo que hace que SaferSeqS sea único es el etiquetado eficiente de ambas cadenas de la mayoría de las moléculas de ADN que circulan en la sangre, la baja tasa de error que se logra al analizar ambas cadenas de estas moléculas de ADN y la forma en que las moléculas de interés se enriquecen antes de la secuenciación. En conjunto, estos avances apuntalan el poder de la nueva tecnología «, dice Cohen.
«Cada molécula es sagrada porque tiene el potencial de ser la que tenga la mutación que estamos buscando», dice Cohen. «Dado que el número absoluto de moléculas es bajo, la tecnología debe ser muy eficiente en la captura de cada molécula para identificar con sensibilidad las mutaciones».
Para probar la especificidad y sensibilidad de SaferSeqS en un contexto clínicamente relevante, los investigadores compararon las muestras con resultados previos de la prueba CancerSEEK, un único análisis de sangre que selecciona ocho cánceres comunes, desarrollado e informado por el mismo equipo de investigación. (Ciencias, 2018).
Los investigadores volvieron a examinar 74 muestras de sangre de pacientes con cáncer que tenían resultados falsos negativos (mutaciones indetectables) en el estudio CancerSEEK de 2018 utilizando SafeSeqS. En su último estudio que describe SaferSeqS, los investigadores reevaluaron estas muestras de sangre. Usando SaferSeqS, observaron una marcada mejora en la sensibilidad, encontrando mutaciones previamente indetectables en el 68% de las muestras analizadas.
«La estrategia SaferSeqS ofrece una especificidad técnica altamente confiable, que da como resultado una mejor manera de brindar resultados clínicamente significativos para pacientes con cánceres en etapas relativamente tempranas y pequeñas», dice Cohen.
Tomando estos resultados en conjunto, los investigadores concluyen que SaferSeqS es altamente sensible y específico para la detección de mutaciones extremadamente raras relacionadas con el cáncer, es potencialmente eficiente y rentable para uso clínico y reduce la tasa de error de los enfoques de detección de mutaciones existentes. veces.
El siguiente paso, dicen, es validar los hallazgos y demostrar la utilidad clínica de la tecnología en ensayos clínicos prospectivos.
Los investigadores dicen que SaferSeqS será la plataforma subyacente para futuros estudios de CancerSEEK.