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La técnica mejorada de la ‘biopsia líquida’ aumenta la detección de DNA del tumor en sangre

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La gente con el cáncer tiene DNA del tumor en su sangre. Una nueva manera de callar el fondo “ruido” en la muestra de sangre permite que los investigadores ordenen cantidades minuciosas de estas moléculas para mejorar diagnosis y el tratamiento.

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Los investigadores en Stanford University School de la medicina han ideado una manera de aumentar perceptiblemente la sensibilidad de una técnica para identificar y para ordenar la DNA de las células cancerosas que circulaban en la sangre de una persona.

La esperanza es que tales “biopsias líquidas” de muestras de sangre fácilmente obtenidas podrían un día substituir la necesidad de obtener quirúrgico el tejido del tumor para el estudio.

El nuevo acercamiento trabaja identificando los errores que ocurren cuando la DNA del tumor se captura de la sangre y se prepara para ordenar. La eliminación de estos errores de los resultados de secuencia permite que los investigadores a más exactamente identifiquen mutaciones cáncer-asociadas verdaderas incluso de mismas pequeñas cantidades de materia prima.

“Ahora podemos detectar la presencia de mutaciones específicas en la DNA del cáncer que podría ayudar a conducir opciones del tratamiento o a detectar la presencia de cáncer residual,” dijimos más sensible Maximilian Diehn, Doctor en Medicina, doctorado, un profesor adjunto de la oncología de la radiación y al escolar de la facultad de CRK. “Estamos consiguiendo más cercano grandemente a reducir la necesidad de biopsias invasores de identificar mutaciones del tumor o respuesta de la pista a las terapias.”

Diehn y Ash Alizadeh, Doctor en Medicina, doctorado, profesor adjunto de la oncología, profesión de escritor mayor de la parte de un papel que describe la técnica aumentada. Fue publicado el 28 de marzo en línea en biotecnología de la naturaleza. El instructor Aaron Newman, el doctorado, y los escolares postdoctorales anteriores Alexander Lovejoy, doctorado, y Daniel Klass, doctorado, son autores de la co-ventaja de la investigación.

Mensajes genéticos en una botella

Incluso en ausencia del tratamiento, las células cancerosas están dividiendo y están muriendo continuamente. Mientras que mueren, lanzan la DNA en la circulación sanguínea, como mensajes genéticos minúsculos en una botella. Aprendizaje leer estos mensajes — y para escoger el que está en 1.000 a 1 millón que viene de una célula cancerosa — puede permitir a clínicos a rápidamente y no invasor supervisar la presencia y el volumen de un tumor, la respuesta de un paciente a la terapia e incluso cómo las mutaciones del tumor se desarrollan en un cierto plazo frente al tratamiento o a otras presiones selectivas.

Los investigadores llamaron su nuevo, doble acercamiento “supresión digital integrada del error,” o iDES. Construye sobre un método llamado CAPP-Seq que Alizadeh, Diehn y Newman idearon previamente para capturar mismo pequeñas cantidades de DNA del tumor de la sangre buscando un panel de las mutaciones sabidas para ser asociado a un cáncer particular. Con CAPP-Seq, los investigadores podían detectar únicamente una molécula de la DNA del tumor en un mar de más de 5.000 fragmentos normales de la DNA. Publicaron esos resultados en medicina de la naturaleza en 2014.

IDES construye sobre CAPP-Seq dirigiendo una limitación técnica inherente: la incapacidad para ordenar exactamente cantidades muy pequeñas de DNA. Antes de que la secuencia pueda ser intentada, muchas copias se deben hacer de cada fragmento doble-trenzado de la DNA. Esto que copia se conoce como la amplificación, y la ocasión de introducir un error en la secuencia durante aumentos de la amplificación con cada ronda.

Los investigadores necesitaron una manera de determinar si las mutaciones identificadas durante el proceso de secuencia vinieran del tumor o fueran introducidas durante el proceso de secuencia. Desarrollaron una manera de marcar las moléculas doble-trenzadas de circulación de la DNA con etiqueta en la sangre con los “códigos de barras” que marcan únicamente cada molécula original. Porque los filamentos de una molécula individual de la DNA caben juntos como una cremallera, es posible predecir la secuencia de un filamento de la secuencia del otro. Los códigos de barras por lo tanto permitieron que los investigadores hicieran juego encima de los dos filamentos y buscan discrepancias. Además, su acercamiento fue diseñado para minimizar el número de moléculas que se pierden durante la barra-codificación y la muestra que procesan, que es particularmente importante al analizar las cantidades minúsculas de circular la DNA para presentar en la mayoría de los enfermos de cáncer.

‘Un avance significativo’

“Nuestra técnica es un avance significativo sobre métodos anteriores de la barra-codificación porque elimina más falsos positivos sin sacrificar positivos verdaderos” dijo a Alizadeh. “Marcando las moléculas de la DNA con etiqueta en la cima de la cadena alimentaria, por así decirlo, podemos no perder de vista que las moléculas se han reproducido fielmente durante el proceso de secuencia y que han acumulado los errores que no estaban presentes en el tumor o la circulación sanguínea de un paciente.”

Estamos consiguiendo más cercano grandemente a reducir la necesidad de biopsias invasores de identificar mutaciones del tumor o respuesta de la pista a las terapias.

Entonces combinaron el acercamiento de la barra-codificación con otro acercamiento que llamaron el “pulido del fondo.” “Descubrimos que ciertos sistemas de errores de secuencia son mucho más probables ocurrir en los lugares específicos en nuestras moléculas de la DNA, incluso en temas sanos,” dijo a Newman. Él diseñó un algoritmo del ordenador para explorar los puntos conflictivos posibles de los datos y de la bandera para el análisis adicional. Junto, la barra-codificación molecular y la técnica de pulido permitieron que filtraran hacia fuera errores de secuencia comunes lejos más eficientemente que cualquier técnica solamente.

Usar el iDES aumenta la sensibilidad CAPP-Seq para no invasor identificar las mutaciones de un tumor en la sangre en cerca de 15 veces. Una vez que se han identificado las mutaciones tumor-específicas indicadoras, la técnica aumentada llega a ser aún más exacta — detectando únicamente uno o dos secuencias de ADN del tumor entre tanto como 400.000 fragmentos de la DNA del nontumor.

“Encontramos que nuestro acercamiento permite altamente exacto, identificación no invasor de mutaciones procesables en enfermos de cáncer del pulmón y nosotros estamos esperanzados que la técnica estará clínico disponible pronto,” dijimos a Diehn, que observó que los estudios clínicos adicionales serán necesarios confirmar si CAPP-Seq iDES-aumentada puede mejorar resultados del enfermo de cáncer o reducir costes de la atención sanitaria. Los enfermos de cáncer en quienes las biopsias son fracasadas o demasiado aventuradas son probables estar entre el primer a beneficiarse del nuevo acercamiento. Además, CAPP-Seq iDES-aumentada podía también ser útil en otras situaciones de la atención sanitaria. “Estos mismos tipos de herramientas se podrían utilizar para detectar variantes raras en la DNA que podría señalar el rechazo del trasplante y resistencia o ayuda antibiótico en pruebas de diagnóstico prenatales,” dijeron a Alizadeh.

El trabajo del equipo es un ejemplo del foco de Stanford Medicine en salud de la precisión, la meta cuyo es anticipar y prevenir enfermedad en el sano y exacto diagnosticar y tratar enfermedad en la enfermedad.

Alizadeh y Diehn son ambos investigadores en Ludwig Center para la investigación con células madre y la medicina del cáncer en Stanford.

Otros co-autores de Stanford del estudio son escolares postdoctorales David Kurtz, Doctor en Medicina, Florian Scherer, Doctor en Medicina, y Scott Bratman, Doctor en Medicina, doctorado; estudiante de tercer ciclo Jacob Chabon; socios de investigación Henning Stehr, doctorado, y Chih Long Liu, doctorado; coordinador clínico Carmen Say de la investigación; asistente de investigación de las ciencias de la vida Li Zhou; asistente de investigación Justin Carter; profesor de la patología Robert West, Doctor en Medicina, doctorado; profesor de la oncología George Sledge, Doctor en Medicina; profesor de la cirugía cardiothoracic Joseph Shrager, Doctor en Medicina; profesor adjunto de la oncología Billy Loo Jr de la radiación. , Doctor en Medicina, doctorado; profesor adjunto de la oncología Joel Neal, Doctor en Medicina, doctorado; y profesor adjunto de la oncología Heather Wakelee, Doctor en Medicina.

El trabajo fue apoyado por el Departamento de Defensa, el Instituto Nacional del Cáncer (concesión 1K99CA187192), un nuevo premio del innovador de los institutos de la salud nacionales (concesión 1DP2CA186569), Ludwig Institute para la investigación de cáncer, el fondo del escolar de la facultad de CRK, la fundación de V para la investigación de cáncer, Damon Runyon Cancer Research Foundation, el instituto de la célula madre de Siebel y el Thomas y Stacey Siebel Foundation.

El departamento de Stanford de medicina también apoyó el trabajo.