Biopsies liquides pour diagnostiquer le cancer

En règle générale, les tumeurs sont examinées à l'aide de biopsies tissulaires. Un petit échantillon est prélevé sur la tumeur et génotypé, ou analysé pour la constitution génétique. Le problème avec cette approche est que la biopsie de tumeurs peut être difficile. En outre, une biopsie tumorale ne fournit qu’un instantané de la tumeur.
Écrire dans Médecine découverte En 2015, Labgaa et ses co-auteurs déclarent ce qui suit au sujet de la biopsie tumorale conventionnelle:
"Pour des raisons évidentes, il est difficile de suivre l'évolution de la tumeur par biopsies séquentielles. En outre, la biopsie ne reflète qu'un seul point de la tumeur et il est donc improbable qu'elle représente l'ensemble du spectre des mutations somatiques dans les grandes tumeurs. Une alternative serait d'obtenir plusieurs biopsies pour la même tumeur, mais cette option ne semble ni réaliste ni précise. "
La biopsie liquide implique la mesure de l'ADN en circulation (ADNct) et d'autres sous-produits tumoraux dans des échantillons de sang prélevés chez des patients atteints d'un cancer. Cette nouvelle approche diagnostique promet d’être rapide, non invasive et rentable.

Histoire de la biopsie liquide

En 1948, deux chercheurs français, Mandel et Métais, ont identifié pour la première fois l’ADNc dans le sang de personnes en bonne santé. Cette découverte était en avance sur son temps et ce n’est que des décennies plus tard que l’ADNc a été exploré plus en profondeur.
En 1977, Leon et ses collègues ont d'abord identifié des quantités accrues d'ADNc dans le sang de patients cancéreux. En 1989, Stroun et ses collègues ont identifié des caractéristiques néoplasiques (c.-à-d. Cancer) dans le sang. Après ces découvertes, plusieurs autres groupes ont identifié des mutations spécifiques dans les suppresseurs de tumeurs et les oncogènes, l'instabilité des microsatellites et la méthylation de l'ADN, ce qui a prouvé que l'ADNt est libéré dans la circulation par les tumeurs..
Bien que nous sachions que l'ADNc dérivé de cellules tumorales circule dans le sang, l'origine, le taux de libération et le mécanisme de libération de cet ADN ne sont pas clairs, les recherches ayant donné des résultats contradictoires. Certaines recherches suggèrent que plus de tumeurs malignes contiennent plus de cellules cancéreuses mortes et libèrent plus d'ADNc. Cependant, certaines recherches suggèrent que toutes les cellules libèrent du ctDNA. Néanmoins, il semble probable que les tumeurs cancéreuses libèrent des taux accrus d'ADNt dans le sang, ce qui en fait un bon biomarqueur du cancer..
En raison de la forte fragmentation et des faibles concentrations dans le sang, l’ADNc est difficile à isoler et à analyser. Il existe une différence entre les concentrations d’ADNct et des échantillons de sérum et de plasma. Il semble que le sérum sanguin plutôt que le plasma sanguin soit une meilleure source d'ADNt. Dans une étude menée par Umetani et ses collègues, il a été constaté que les concentrations plasmatiques du ct-ADN étaient systématiquement inférieures à celles du sérum en raison d'une possible perte d'ADN en circulation pendant la purification, la coagulation et d'autres protéines étant éliminées lors de la préparation des échantillons..
Selon Heitzer et ses collègues, voici quelques problèmes spécifiques qui doivent être résolus pour exploiter le potentiel diagnostique du ctDNA:
"Premièrement, les procédures préanalytiques doivent être normalisées…. Le choix d'une méthode d'isolation garantissant l'extraction d'une quantité suffisante d'ADN de haute qualité est essentiel. Il a été démontré que les facteurs préanalytiques de prélèvement et de traitement du sang peuvent fortement affecter le rendement en ADN…. Deuxièmement, l’un des problèmes les plus importants est le manque d’harmonisation des méthodes de quantification. Différentes méthodes de quantification,… produisent des résultats différents parce que ces mesures visent un ADN total ou seulement amplifiable… Troisièmement, on en sait moins sur l’origine et le mécanisme détaillé de libération d’ADNc et, dans la plupart des études, des événements confondants qui pourraient également contribuer à la libération de l’ADNc. "

Approches ciblées et non ciblées

Actuellement, il existe deux approches principales lors de l'analyse du plasma sanguin (ou du sérum) pour le ctAD. La première approche est ciblée et recherche des modifications génétiques spécifiques indicatrices de tumeurs. La seconde approche n’est pas ciblée et implique une analyse à l’échelle du génome à la recherche du cTADN reflétant le cancer. Alternativement, le séquençage de l'exome a été utilisé comme une approche moins ciblée et plus rentable. Les exomes sont les portions d’ADN qui sont transcrites pour fabriquer des protéines.
Avec des approches ciblées, le sérum est analysé pour rechercher des mutations génétiques connues dans un petit ensemble de mutations du conducteur. Les mutations du conducteur sont des mutations du génome qui favorisent ou «stimulent» la croissance des cellules cancéreuses. Ces mutations incluent KRAS ou EGFR.
En raison des progrès technologiques de ces dernières années, des approches ciblées de l'analyse du génome de petites quantités d'ADNc sont devenues réalisables. Ces technologies comprennent ARMS (système de mutation réfractaire à l’amplification); PCR numérique (dPCR); perles, émulsions, amplification et magnétiques (BEAMing); et séquençage profond (CAPP-Seq).
Même si des progrès technologiques ont rendu l’approche ciblée possible, cette dernière ne cible que quelques positions de mutations (points chauds) et passe à côté de nombreuses mutations de pilotes telles que les gènes suppresseurs de tumeurs..
Le principal avantage des approches non ciblées en matière de biopsie liquide est qu’elles peuvent être utilisées chez tous les patients car le test ne repose pas sur des modifications génétiques récurrentes. Les changements génétiques récurrents ne couvrent pas tous les cancers et ne sont pas des signatures de cancer spécifiques. Néanmoins, cette approche manque de sensibilité analytique et une analyse complète du génome de la tumeur n’est pas encore possible..
Il est à noter que le prix du séquençage d’un génome entier a considérablement diminué. En 2006, le prix du séquençage de l’ensemble du génome s’élevait à environ 300 000 USD. En 2017, le coût était tombé à environ 1 000 USD par génome, y compris les réactifs et l'amortissement des machines de séquençage..

Utilité clinique de la biopsie liquide

Les premiers efforts pour utiliser l'ADNc étaient des niveaux diagnostiques et comparés chez des patients en bonne santé avec ceux de patients cancéreux ou atteints d'une maladie bénigne. Les résultats de ces efforts ont été mitigés. Seules quelques études ont montré des différences significatives indiquant un cancer, un statut indemne de maladie ou une rechute..
La raison pour laquelle l’ADNct ne peut être utilisé qu’une partie du temps nécessaire pour diagnostiquer un cancer est due au fait que des quantités variables d’ADNct sont dérivées de tumeurs. Toutes les tumeurs ne «répandent» pas l'ADN dans la même quantité. En général, les tumeurs plus répandues et plus répandues ont libéré plus d'ADN dans la circulation que les tumeurs précoces et localisées. De plus, différents types de tumeurs libèrent différentes quantités d'ADN dans la circulation. La fraction de l'ADN en circulation qui provient d'une tumeur est très variable selon les études et les types de cancer, allant de 0,01% à 93%. Il est important de noter qu'en général, seule une minorité d'ADNc est dérivée de la tumeur, le reste de celle-ci provenant de tissus normaux..
L’ADN circulant pourrait être utilisé comme marqueur pronostique de la maladie. L’ADN en circulation pourrait être utilisé pour suivre l’évolution du cancer. Par exemple, une étude a montré que le taux de survie à deux ans chez les patients atteints de cancer colorectal (c’est-à-dire le nombre de patients encore en vie au moins deux ans après le diagnostic de cancer colorectal) et la KRAS les mutations dans les points chauds étaient de 100% chez ceux qui ne présentaient pas la preuve d’un ADN en circulation correspondant. De plus, il est possible que, dans un proche avenir, l’ADN en circulation puisse être utilisé pour surveiller les lésions précancéreuses..
L’ADN circulant pourrait également être utilisé pour surveiller la réponse au traitement. Comme l’ADN en circulation offre une meilleure vue d’ensemble de la constitution génétique des tumeurs, cet ADN contient probablement de l’ADN de diagnostic, qui peut être utilisé à la place de l’ADN de diagnostic obtenu à partir des tumeurs elles-mêmes..
Voyons maintenant quelques exemples spécifiques de biopsie liquide.

Guardant360

Guardant Health a mis au point un test utilisant un séquençage de nouvelle génération pour établir le profil de l'ADN en circulation afin de détecter les mutations et les réarrangements chromosomiques de 73 gènes associés au cancer. Guardant Health a publié une étude rapportant l'utilité de la biopsie liquide en oncologie. L’étude a utilisé des échantillons de sang provenant de 15 000 patients présentant 50 types de tumeurs combinés.
Pour la plupart, les résultats du test de biopsie en phase liquide sont alignés sur les altérations géniques observées dans les biopsies tumorales.
Selon le NIH:
"Guardant360 a identifié les mêmes mutations critiques dans d'importants gènes liés au cancer, tels que EGFR, BRAF, KRAS, et PIK3CA à des fréquences très similaires à celles précédemment identifiées dans les échantillons de biopsie tumorale, corrélées statistiquement à 94% à 99%. "
En outre, selon le NIH, les chercheurs ont rapporté ce qui suit:
"Dans un deuxième volet de l'étude, les chercheurs ont évalué près de 400 patients, dont la plupart avaient un cancer du poumon ou un cancer colorectal, pour lesquels on disposait à la fois des résultats de l'ADN du sang et de l'ADN du tissu tumoral, et ont comparé les modèles de modifications génomiques. La précision globale du liquide la biopsie par rapport aux résultats des analyses de biopsie tumorale était de 87%. L’exactitude augmentée a atteint 98% lorsque les échantillons de sang et de tumeur ont été prélevés à six mois d’intervalle. "
Guardant360 était précis même si les taux d'ADN en circulation dans le sang étaient faibles. Souvent, l'ADN tumoral en circulation ne représente que 0,4% de l'ADN dans le sang.
Globalement, grâce à une biopsie liquide, les chercheurs de Guardant ont pu identifier des marqueurs tumoraux pouvant orienter le traitement par des médecins chez 67% des patients. Ces patients étaient éligibles pour des traitements approuvés par la FDA ainsi que pour des thérapies expérimentales.

ADNc et cancer du poumon

En 2016, la FDA a approuvé le test de mutation cobas EGFR à utiliser pour la détection de EGFR mutations dans l'ADN en circulation de patients atteints d'un cancer du poumon. Première biopsie liquide approuvée par la FDA, ce test a permis d'identifier les patients susceptibles d'être traités par des thérapies ciblées utilisant l'erlotinib (Tarceva), l'afatinib (Gilotrif) et le gefitinib (Iressa) en traitement de première intention, et l'osiméritinib (Tagrisso) traitement de deuxième ligne. Ces thérapies ciblées attaquent les cellules cancéreuses avec des protéines spécifiques. EGFR mutations.
Fait important, en raison du nombre élevé de résultats faux négatifs, la FDA recommande de prélever également un échantillon de biopsie tissulaire sur un patient dont la biopsie liquide est négative..

ADNc et cancer du foie

Le nombre de personnes décédant d'un cancer du foie a augmenté au cours des 20 dernières années. Actuellement, le cancer du foie est la deuxième cause de décès par cancer dans le monde. Il n'y a pas de bons biomarqueurs disponibles pour détecter et analyser le cancer du foie, ou hépatocellulaire (HCC). L'ADN en circulation pourrait être un bon biomarqueur du cancer du foie.
Considérez la citation suivante de Lagbaa et de ses co-auteurs sur le potentiel d'utilisation de l'ADN en circulation pour diagnostiquer le cancer du foie:
"L'hyperméthylation de RASSF1A, p15 et p16 a été suggérée comme outil de diagnostic précoce dans une étude rétrospective portant sur 50 patients atteints de CHC. La signature de quatre gènes aberrants de méthylation (APC, GSTP1, RASSF1A et SFRP1) a également été testée pour la précision du diagnostic, tandis que La méthylation de RASSF1A a été rapportée comme biomarqueur pronostique. Des études ultérieures ont analysé le ctADn chez des patients atteints de CHC en utilisant des technologies de séquençage en profondeur… De manière frappante, des nombres de copies d'ADN aberrantes ont été détectés chez deux porteurs d'HBV sans antécédents de HCC au moment de la collecte de sang, Ce résultat a ouvert la porte à l’évaluation de la variation du nombre de copies de l’ADNc en tant qu’outil de dépistage pour la détection précoce du CHC. "

Un mot de Verywell

Les biopsies liquides constituent une nouvelle approche intéressante du diagnostic génomique. Actuellement, certaines biopsies liquides, offrant un profil moléculaire complet, sont à la disposition des médecins pour compléter les informations génétiques obtenues à partir de la biopsie tissulaire. Certaines biopsies liquides peuvent également être utilisées à la place de la biopsie tissulaire - en l'absence de biopsie tissulaire.
Il est important de garder à l'esprit que de nombreux essais de biopsies liquides sont en cours et que des recherches supplémentaires doivent être menées pour préciser l'utilité thérapeutique de cette intervention..