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BIOPSIA LIQUIDA
SANDRO CASAVILCA ZAMBRANO
PATÓLOGO ONCÓLOGO. JEFE DE BIOBANCO
INSTITUTO NACIONAL DE ENFERMEDADES NEOPLÁSICAS
Introducción
• Definición de Biopsia Líquida:
• Caracterización molecular del tumor para guiar el tratamiento :
• Cada vez más frecuente.
• Gran impacto en el desenlace de la enfermedad.
"La extracción de células o tejidos para su examen por un patólogo"
(National Cancer Institute, NIH, Bethesda, MD)
Biopsia Líquida
Generalidades
El proceso de metástasis o invasión
involucra diferentes eventos:
1. Intravasión
o ingreso de
las células
tumorales a
los vasos
sanguíneos
en la sangre
periférica;
2.
Extravasión
de los vasos
sanguíneos a
los tejidos;
3.
Proliferación
tumoral; y
4.
Angiogénesis
en los
tejidos.
El tumor primario no es estático,
cambia constantemente en el
tiempo y con los tratamientos.
• El pronóstico de carcinoma, se determina por la diseminación sanguínea de las células
tumorales circulantes (CTC) y la consecuencia de un subconjunto desconocido en gran
parte de estas células ("células iniciadoras de metástasis") en metástasis abiertas en su
nuevo microambiente.
Biopsia Líquida
Generalidades
• Introducido para el análisis de CTC Y
ADNct.
• Aunque este término es adecuado para los
CTC, parece algo engañoso cuando se
aplica al ADNct
• Componente celular fragmentado liberado
principalmente por células tumorales muertas.
Biopsia Líquida
Generalidades
Cell-free DNA (cf-DNA)
Circulating Tumor DNA
(ctDNA)
Circulating Tumor Cells
(CTCs)
Exosomes
Micro-RNAs
Other
MECANISMOS POR LOS CUALES EL ADN PUEDE
ENTRAR EN LA CIRCULACIÓN
• MECANISMOS PASIVOS
• Sugiere que las células apoptóticas y necróticas liberan ADN
nuclear y mitocondrial en la circulación en el proceso de
destrucción celular.
• en condiciones fisiológicas normales, los fagocitos
infiltrantes limpian los restos apoptóticos y necróticos.
• dentro de una masa tumoral, lleva a una acumulación
de desechos celulares, incluido ADN, que luego se
libera a la sangre.
• MECANISMOS ACTIVOS
• La liberación activa de ADN en estudios con líneas celulares
cultivadas de diferentes orígenes se cree que implica la
liberación espontánea de fragmentos de ADN en la
circulación.
• Múltiples hipótesis
• posibilidad de que las células cancerosas liberen ADN
oncogénico para influir la transformación de células
susceptibles en sitios distantes.
Biopsia Líquida
Generalidades
Biopsia Líquida
Generalidades
Células Circulantes Tumorales y DNAct
- CTC y DNAct se encuentran a muy bajas
concentraciones en sangre periferica – log
- Aumenta concentración en condiciones
de enfermedad avanzada
- Tecnicas de enriquecimiento
- 7.5ml – 5 CTC
- 1 ml suero – 0.1-2ng DNA
- Identificación / detección
- Marcador
La detección y la caracterización molecular de las células tumorales
circulantes (CTC), son una de las áreas más activas de la
investigación traslacional en cáncer, con estudios clínicos que
incluyeron CTC como biomarcador.
El análisis de alteraciones genéticas ligadas a
tumores se usa cada vez más con fines de
diagnóstico, pronóstico y tratamiento
Permite rastrear sistemáticamente la
evolución genómica de la enfermedad
Biopsia Líquida
Aplicaciones en investigación
Estimar el riesgo de recaída metastásica o progresión metastásica
(información pronóstica)
Estratificación y monitoreo en tiempo real de las terapias
Identificación de objetivos terapéuticos y los mecanismos de resistencia
La comprensión del desarrollo de metástasis en pacientes con cáncer
Biopsia Líquida
Objetivos de la investigación sobre las CTC:
• Los enfoques digitales basados en
PCR se han actualizado con técnicas
que usan:
• Secuenciación de próxima generación
(NGS)
• Técnicas con capacidad de detección
de una única mutación puntual.
Biopsia Líquida
Aberraciones genéticas asociadas a tumores
• Los cambios de metilación presentes
en el genoma tumoral también están
presentes en los fragmentos de ADN
detectados en la circulación.
• Metil-beaming
• PCR específica de metilación
• Transferencia de energía de
resonancia de fluorescencia basada
en quantumdot (QD-FRET)
Biopsia Líquida
Técnicas y sensibilidad diagnóstica
• El micro ARN circulante (cmiARN) en sangre de pacientes con cáncer por su
potencial como biomarcadores mínimamente invasivos.
• miARNs específicos en sangre como biomarcadores de diagnóstico / pronóstico; sin
embargo, las metodologías no están validadas o estandarizadas en todos los
laboratorios.
Biopsia Líquida
Técnicas y sensibilidad diagnóstica
A pesar de la reciente reducción en el costo de microarrays y NGS, y su precisión
computacional mejorada, rt-qPCR sigue siendo el método más utilizado para
validar los resultados de microarrays y NGS, probablemente porque exhibe la
mayor sensibilidad y especificidad relativas
Biopsia Líquida
Generalidades
SCIENCE
TRANSLATIONAL
MEDICINE, 2018
VOL 10; ISSUE 433
El CMTN es un tipo de tumor altamente agresivo y
prevalente en la población peruana, posee
diferencias biológicas notables en comparación con
otros subtipos de CM, concretamente posee una
respuesta limitada a QT, alto riesgo de desarrollar
metástasis, una corta sobrevida y no tiene
tratamiento específico.
Biopsia Líquida
Cáncer de mama triple negativo
...y sin embargo, actualmente las aproximaciones disponibles son las
imágenes médicas, biopsias y cirugias para determinar la patología del
mismo, debido a lo mismo, la información que se obtiene no es exacta para
cada momento de la enfermedad.
BiopsiaPACIENTE
NUEVA
QTN
CIRUGÍA
Sangre
periférica
Dx
Sangre
periférica
Dx
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periférica
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periférica
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Biopsia Líquida
Cáncer de mama triple negativo
Biopsia Líquida
Cáncer de mama triple negativo
Biopsia Líquida
Cáncer de mama triple negativo
• La medicina personalizada para
pacientes con cáncer tiene como
objetivo adaptar las mejores opciones
de tratamiento para el individuo en el
momento del diagnóstico y durante el
tratamiento.
Biopsia Líquida
Aplicaciones de la biopsia liquida
BIBLIOGRAFIA
1. ALIX-PANABIER̀ES C, PANTEL K. CIRCULATING TUMOR CELLS: LIQUID BIOPSY OF CANCER. CLIN CHEM. 2013;59(1):110-8.
2. JIANG P, LO YMD. THE LONG AND SHORT OF CIRCULATING CELL-FREE DNA AND THE INS AND OUTS OF MOLECULAR DIAGNOSTICS. TRENDS GENET. 2016;32(6):360-71.
3. PANTEL K, ALIX-PANABIÈRES C. REAL-TIME LIQUID BIOPSY IN CANCER PATIENTS: FACT OR FICTION? CANCER RES. 2013;73(21):6384-8.
4. CROWLEY E, DI NICOLANTONIO F, LOUPAKIS F, BARDELLI A. LIQUID BIOPSY: MONITORING CANCER-GENETICS IN THE BLOOD. NAT REV CLIN ONCOL. 2013;10(8):472-84.
5. DIAZ LA, BARDELLI A. LIQUID BIOPSIES: GENOTYPING CIRCULATING TUMOR DNA. J CLIN ONCOL. 2014;32(6):579-86.
6. ALIX-PANABIÈRES C, PANTEL K. CLINICAL APPLICATIONS OF CIRCULATING TUMOR CELLS AND CIRCULATING TUMOR DNA AS LIQUID BIOPSY. CANCER DISCOV. 2016;6(5):479-91.
7. LI M, CHEN W, PAPADOPOULOS N, GOODMAN S, CHRISTIAN N, LAURBERG S, ET AL. SENSITIVE DIGITAL QUANTIFICATION OF DNA METHYLATION IN CLINICAL SAMPLES. NAT BIOTECHNOL.
2010;27(9):858-63.
8. WANG T-H, BAILEY V, LIU K. QUANTUM DOTS AND MICROFLUIDIC SINGLE-MOLECULE DETECTION FOR SCREENING GENETIC AND EPIGENETIC CANCER MARKERS IN CLINICAL SAMPLES.
NANOTECHNOLOGY. 2011;8031(MAY 2011):80311W-80311W-11.
9. YOSHIOKA Y, KOSAKA N, KONISHI Y, OHTA H, OKAMOTO H, SONODA H, ET AL. ULTRA-SENSITIVE LIQUID BIOPSY OF CIRCULATING EXTRACELLULAR VESICLES USING EXOSCREEN. NAT
COMMUN. 2014;5:3591- 3591.
10. MARCHETTI A, DEL GRAMMASTRO M, FELICIONI L, MALATESTA S, FILICE G, CENTI I, ET AL. ASSESSMENT OF EGFR MUTATIONS IN CIRCULATING TUMOR CELL PREPARATIONS FROM NSCLC
PATIENTS BY NEXT GENERATION SEQUENCING: TOWARD A REAL-TIME LIQUID BIOPSY FOR TREATMENT. PLOS ONE. 2014;9(8).
11. ONO S, LAM S, NAGAHARA M, HOON D. CIRCULATING MICRORNA BIOMARKERS AS LIQUID BIOPSY FOR CANCER PATIENTS: PROS AND CONS OF CURRENT ASSAYS. J CLIN MED.
2015;4(10):1890-907.
12. KINUGASA H, NOUSO K, MIYAHARA K, MORIMOTO Y, DOHI C, TSUTSUMI K, ET AL. DETECTION OF K-RAS GENE MUTATION BY LIQUID BIOPSY IN PATIENTS WITH PANCREATIC CANCER.
CANCER. 2015;121(13):2271-80.
13. BROCK G, CASTELLANOS-RIZALDOS E, HU L, COTICCHIA C, SKOG J. LIQUID BIOPSY FOR CANCER SCREENING, PATIENT STRATIFICATION AND MONITORING. TRANSL CANCER RES.
2015;4(3):280-90.
14. ZHANG W, XIA W, LV Z, NI C, XIN Y, YANG L. LIQUID BIOPSY FOR CANCER: CIRCULATING TUMOR CELLS, CIRCULATING FREE DNA OR EXOSOMES? CELL PHYSIOL BIOCHEM. 2017;41(2):755-
68.
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La Biopsia Líquida

  • 1. BIOPSIA LIQUIDA SANDRO CASAVILCA ZAMBRANO PATÓLOGO ONCÓLOGO. JEFE DE BIOBANCO INSTITUTO NACIONAL DE ENFERMEDADES NEOPLÁSICAS
  • 2. Introducción • Definición de Biopsia Líquida: • Caracterización molecular del tumor para guiar el tratamiento : • Cada vez más frecuente. • Gran impacto en el desenlace de la enfermedad. "La extracción de células o tejidos para su examen por un patólogo" (National Cancer Institute, NIH, Bethesda, MD)
  • 3. Biopsia Líquida Generalidades El proceso de metástasis o invasión involucra diferentes eventos: 1. Intravasión o ingreso de las células tumorales a los vasos sanguíneos en la sangre periférica; 2. Extravasión de los vasos sanguíneos a los tejidos; 3. Proliferación tumoral; y 4. Angiogénesis en los tejidos. El tumor primario no es estático, cambia constantemente en el tiempo y con los tratamientos.
  • 4. • El pronóstico de carcinoma, se determina por la diseminación sanguínea de las células tumorales circulantes (CTC) y la consecuencia de un subconjunto desconocido en gran parte de estas células ("células iniciadoras de metástasis") en metástasis abiertas en su nuevo microambiente. Biopsia Líquida Generalidades
  • 5. • Introducido para el análisis de CTC Y ADNct. • Aunque este término es adecuado para los CTC, parece algo engañoso cuando se aplica al ADNct • Componente celular fragmentado liberado principalmente por células tumorales muertas. Biopsia Líquida Generalidades Cell-free DNA (cf-DNA) Circulating Tumor DNA (ctDNA) Circulating Tumor Cells (CTCs) Exosomes Micro-RNAs Other
  • 6. MECANISMOS POR LOS CUALES EL ADN PUEDE ENTRAR EN LA CIRCULACIÓN • MECANISMOS PASIVOS • Sugiere que las células apoptóticas y necróticas liberan ADN nuclear y mitocondrial en la circulación en el proceso de destrucción celular. • en condiciones fisiológicas normales, los fagocitos infiltrantes limpian los restos apoptóticos y necróticos. • dentro de una masa tumoral, lleva a una acumulación de desechos celulares, incluido ADN, que luego se libera a la sangre. • MECANISMOS ACTIVOS • La liberación activa de ADN en estudios con líneas celulares cultivadas de diferentes orígenes se cree que implica la liberación espontánea de fragmentos de ADN en la circulación. • Múltiples hipótesis • posibilidad de que las células cancerosas liberen ADN oncogénico para influir la transformación de células susceptibles en sitios distantes.
  • 8. Biopsia Líquida Generalidades Células Circulantes Tumorales y DNAct - CTC y DNAct se encuentran a muy bajas concentraciones en sangre periferica – log - Aumenta concentración en condiciones de enfermedad avanzada - Tecnicas de enriquecimiento - 7.5ml – 5 CTC - 1 ml suero – 0.1-2ng DNA - Identificación / detección - Marcador
  • 9. La detección y la caracterización molecular de las células tumorales circulantes (CTC), son una de las áreas más activas de la investigación traslacional en cáncer, con estudios clínicos que incluyeron CTC como biomarcador. El análisis de alteraciones genéticas ligadas a tumores se usa cada vez más con fines de diagnóstico, pronóstico y tratamiento Permite rastrear sistemáticamente la evolución genómica de la enfermedad Biopsia Líquida Aplicaciones en investigación
  • 10. Estimar el riesgo de recaída metastásica o progresión metastásica (información pronóstica) Estratificación y monitoreo en tiempo real de las terapias Identificación de objetivos terapéuticos y los mecanismos de resistencia La comprensión del desarrollo de metástasis en pacientes con cáncer Biopsia Líquida Objetivos de la investigación sobre las CTC:
  • 11. • Los enfoques digitales basados en PCR se han actualizado con técnicas que usan: • Secuenciación de próxima generación (NGS) • Técnicas con capacidad de detección de una única mutación puntual. Biopsia Líquida Aberraciones genéticas asociadas a tumores
  • 12. • Los cambios de metilación presentes en el genoma tumoral también están presentes en los fragmentos de ADN detectados en la circulación. • Metil-beaming • PCR específica de metilación • Transferencia de energía de resonancia de fluorescencia basada en quantumdot (QD-FRET) Biopsia Líquida Técnicas y sensibilidad diagnóstica
  • 13. • El micro ARN circulante (cmiARN) en sangre de pacientes con cáncer por su potencial como biomarcadores mínimamente invasivos. • miARNs específicos en sangre como biomarcadores de diagnóstico / pronóstico; sin embargo, las metodologías no están validadas o estandarizadas en todos los laboratorios. Biopsia Líquida Técnicas y sensibilidad diagnóstica A pesar de la reciente reducción en el costo de microarrays y NGS, y su precisión computacional mejorada, rt-qPCR sigue siendo el método más utilizado para validar los resultados de microarrays y NGS, probablemente porque exhibe la mayor sensibilidad y especificidad relativas
  • 16. El CMTN es un tipo de tumor altamente agresivo y prevalente en la población peruana, posee diferencias biológicas notables en comparación con otros subtipos de CM, concretamente posee una respuesta limitada a QT, alto riesgo de desarrollar metástasis, una corta sobrevida y no tiene tratamiento específico. Biopsia Líquida Cáncer de mama triple negativo
  • 17. ...y sin embargo, actualmente las aproximaciones disponibles son las imágenes médicas, biopsias y cirugias para determinar la patología del mismo, debido a lo mismo, la información que se obtiene no es exacta para cada momento de la enfermedad.
  • 19. Biopsia Líquida Cáncer de mama triple negativo
  • 20. Biopsia Líquida Cáncer de mama triple negativo
  • 21. • La medicina personalizada para pacientes con cáncer tiene como objetivo adaptar las mejores opciones de tratamiento para el individuo en el momento del diagnóstico y durante el tratamiento. Biopsia Líquida Aplicaciones de la biopsia liquida
  • 22. BIBLIOGRAFIA 1. ALIX-PANABIER̀ES C, PANTEL K. CIRCULATING TUMOR CELLS: LIQUID BIOPSY OF CANCER. CLIN CHEM. 2013;59(1):110-8. 2. JIANG P, LO YMD. THE LONG AND SHORT OF CIRCULATING CELL-FREE DNA AND THE INS AND OUTS OF MOLECULAR DIAGNOSTICS. TRENDS GENET. 2016;32(6):360-71. 3. PANTEL K, ALIX-PANABIÈRES C. REAL-TIME LIQUID BIOPSY IN CANCER PATIENTS: FACT OR FICTION? CANCER RES. 2013;73(21):6384-8. 4. CROWLEY E, DI NICOLANTONIO F, LOUPAKIS F, BARDELLI A. LIQUID BIOPSY: MONITORING CANCER-GENETICS IN THE BLOOD. NAT REV CLIN ONCOL. 2013;10(8):472-84. 5. DIAZ LA, BARDELLI A. LIQUID BIOPSIES: GENOTYPING CIRCULATING TUMOR DNA. J CLIN ONCOL. 2014;32(6):579-86. 6. ALIX-PANABIÈRES C, PANTEL K. CLINICAL APPLICATIONS OF CIRCULATING TUMOR CELLS AND CIRCULATING TUMOR DNA AS LIQUID BIOPSY. CANCER DISCOV. 2016;6(5):479-91. 7. LI M, CHEN W, PAPADOPOULOS N, GOODMAN S, CHRISTIAN N, LAURBERG S, ET AL. SENSITIVE DIGITAL QUANTIFICATION OF DNA METHYLATION IN CLINICAL SAMPLES. NAT BIOTECHNOL. 2010;27(9):858-63. 8. WANG T-H, BAILEY V, LIU K. QUANTUM DOTS AND MICROFLUIDIC SINGLE-MOLECULE DETECTION FOR SCREENING GENETIC AND EPIGENETIC CANCER MARKERS IN CLINICAL SAMPLES. NANOTECHNOLOGY. 2011;8031(MAY 2011):80311W-80311W-11. 9. YOSHIOKA Y, KOSAKA N, KONISHI Y, OHTA H, OKAMOTO H, SONODA H, ET AL. ULTRA-SENSITIVE LIQUID BIOPSY OF CIRCULATING EXTRACELLULAR VESICLES USING EXOSCREEN. NAT COMMUN. 2014;5:3591- 3591. 10. MARCHETTI A, DEL GRAMMASTRO M, FELICIONI L, MALATESTA S, FILICE G, CENTI I, ET AL. ASSESSMENT OF EGFR MUTATIONS IN CIRCULATING TUMOR CELL PREPARATIONS FROM NSCLC PATIENTS BY NEXT GENERATION SEQUENCING: TOWARD A REAL-TIME LIQUID BIOPSY FOR TREATMENT. PLOS ONE. 2014;9(8). 11. ONO S, LAM S, NAGAHARA M, HOON D. CIRCULATING MICRORNA BIOMARKERS AS LIQUID BIOPSY FOR CANCER PATIENTS: PROS AND CONS OF CURRENT ASSAYS. J CLIN MED. 2015;4(10):1890-907. 12. KINUGASA H, NOUSO K, MIYAHARA K, MORIMOTO Y, DOHI C, TSUTSUMI K, ET AL. DETECTION OF K-RAS GENE MUTATION BY LIQUID BIOPSY IN PATIENTS WITH PANCREATIC CANCER. CANCER. 2015;121(13):2271-80. 13. BROCK G, CASTELLANOS-RIZALDOS E, HU L, COTICCHIA C, SKOG J. LIQUID BIOPSY FOR CANCER SCREENING, PATIENT STRATIFICATION AND MONITORING. TRANSL CANCER RES. 2015;4(3):280-90. 14. ZHANG W, XIA W, LV Z, NI C, XIN Y, YANG L. LIQUID BIOPSY FOR CANCER: CIRCULATING TUMOR CELLS, CIRCULATING FREE DNA OR EXOSOMES? CELL PHYSIOL BIOCHEM. 2017;41(2):755- 68.

Notas del editor

  1. Se pueden categorizar como pasivos y activos. El mecanismo pasivo sugiere que las células apoptóticas y necróticas liberan ADN nuclear y mitocondrial en la circulación en el proceso de destrucción celular. En condiciones fisiológicas normales, los fagocitos infiltrantes limpian los restos apoptóticos y necróticos y por lo tanto, los niveles de adnc en individuos sanos son bajos. Dentro de una masa tumoral o en el caso de ejercicio exhaustivo o inflamación, la eliminación no ocurre de manera eficiente, lo que lleva a una acumulación de desechos celulares, incluido ADN, que luego se libera a la sangre La liberación activa de ADN en estudios con líneas celulares cultivadas de diferentes orígenes se cree que implica la liberación espontánea de fragmentos de ADN en la circulación. Se han formulado múltiples hipótesis para explicar por qué las células cancerosas activas liberarían activamente ADN en la circulación, incluida la posibilidad de que las células cancerosas liberen ADN oncogénico para influir la transformación de células susceptibles en sitios distantes. Varias revisiones están disponibles que detallan la biología y los mecanismos de la liberación de ADN a la circulación
  2. EN la discriminación de adnc del ADN normal; la presencia de niveles a veces extremadamente bajos de adnc y la cuantificación precisa del número de fragmentos mutantes en una muestra ha sido un desafio Las metodologías de secuenciación de ADN que identifican variantes somáticas podrían usarse fácilmente para identificar adnc si los fragmentos de ADN tumoral fueran abundantes en la circulación de pacientes con cáncer desafortunadamente, la detección de ADN libre circulante derivado de tumores a menudo representa una pequeña fracción (<1,0%) de ADN total Se ha demostrado prospectivamente que la enumeración de células tumorales circulantes (CTC), células epiteliales muy escasas identificables en el torrente sanguíneo periférico de pacientes con cáncer con enfermedad avanzada, tiene importancia pronóstica para los pacientes con cáncer de mama, colorrectal y próstata. Datos recientes sugieren una función pronóstica de los CTC incluso en pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas (CPCNP) y cáncer de pulmón de células pequeñas. La enumeración de CTC también puede permitir controlar la efectividad de la terapia oncológica para identificar una resistencia emergente al tratamiento. Además, los CTC se pueden usar para evaluar la expresión de una serie de biomarcadores celulares para definir el tratamiento con terapia dirigida (her2, BRAF)
  3. La escasa representación de la heterogeneidad de un tumor y la mala disponibilidad de la muestra significa que las biopsias de tejido tienen un valor limitado para la evaluación de la dinámica del tumor en las etapas avanzadas de la enfermedad Períodos extendidos entre el muestreo y la aplicación clínica de los resultados, así como líneas adicionales de tratamiento entre el muestreo, pueden dar como resultado una composición genética alterada de un tumor Se puede extraer ADN libre circulante de la sangre y evaluar las aberraciones específicas del tumor para proporcionar un panorama genético de las lesiones cancerosas en un paciente El seguimiento de las aberraciones genéticas asociadas al tumor en la sangre puede usarse para evaluar la presencia de enfermedad residual, recidiva, recaída y resistencia El monitoreo de la aparición de aberraciones genéticas asociadas a tumores en la sangre se puede utilizar para detectar la aparición de células cancerosas resistentes 5-10 meses antes de los métodos convencionales Para implementar la prueba de ADN tumoral circulante en la clínica, se requiere la estandarización de las técnicas, la evaluación de la reproducibilidad y la relación costo-efectividad, así como la validación prospectiva en los ensayos clínicos