La tecnologia della biopsia liquida ultrasensibile rileva il cancro più precocemente rispetto ai metodi standard

Un metodo basato sull'intelligenza artificiale per rilevare il DNA tumorale nel sangue ha dimostrato una sensibilità senza precedenti nel predire la recidiva del cancro, secondo uno studio condotto da scienziati della Weill Cornell Medical School, del NewYork-Presbyterian, del New York Genome Center (NYGC) e del Memorial Sloan Kettering (MSK). La nuova tecnologia ha il potenziale per migliorare il trattamento del cancro rilevando la recidiva in una fase molto precoce e monitorando attentamente la risposta del tumore alla terapia.

In uno studio pubblicato il 14 giugno sulla rivista Nature Medicine, i ricercatori hanno dimostrato di essere in grado di addestrare un modello di apprendimento automatico, una sorta di piattaforma di intelligenza artificiale, per rilevare il DNA tumorale circolante (ctDNA) sulla base dei dati di sequenziamento del DNA provenienti dagli esami del sangue dei pazienti con altissima sensibilità e accuratezza. Hanno dimostrato con successo la tecnologia in pazienti con cancro ai polmoni, melanoma, cancro al seno, cancro al colon e polipi precancerosi del colon.

"Siamo riusciti a ottenere un miglioramento significativo nel rapporto segnale/rumore, consentendoci, ad esempio, di rilevare la recidiva del cancro mesi o addirittura anni prima dei metodi clinici standard", ha affermato il coautore dello studio, il dott. Dan Landau, professore di medicina presso la divisione di ematologia e oncologia medica presso la Weill Cornell Medical School e membro chiave del New York Genome Center.

Coautore e primo autore dello studio è stato il Dott. Adam Widman, borsista post-dottorato nel laboratorio di Landau e oncologo senologo presso il MSK. Altri primi autori sono stati Minita Shah del NYGC, la Dott.ssa Amanda Frydendal dell'Università di Aarhus e Daniel Halmos del NYGC e della Weill Cornell Medical School.

La tecnologia della biopsia liquida ha impiegato molto tempo per realizzare il suo grande potenziale. La maggior parte degli approcci esistenti si concentra su gruppi relativamente piccoli di mutazioni associate al cancro, spesso troppo rare nel sangue per essere rilevate in modo affidabile, il che porta a una sottostima della recidiva tumorale.

Diversi anni fa, il Dott. Landau e i suoi colleghi hanno sviluppato un approccio alternativo basato sul sequenziamento dell'intero genoma del DNA in campioni di sangue. Hanno dimostrato che questo approccio poteva raccogliere un "segnale" molto più ampio, rendendo possibile rilevare il DNA tumorale in modo più sensibile e logistico. Da allora, questo approccio è stato sempre più adottato dagli sviluppatori di biopsie liquide.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno fatto un ulteriore passo avanti utilizzando una strategia avanzata di apprendimento automatico (simile a quella utilizzata in popolari app di intelligenza artificiale come ChatGPT) per rilevare sottili modelli nei dati di sequenziamento, in particolare per distinguere i modelli indicativi di cancro da quelli indicativi di errori di sequenziamento e altro "rumore".

In un test, i ricercatori hanno addestrato il loro sistema, chiamato MRD-EDGE, a riconoscere mutazioni tumorali specifiche di ciascun paziente in 15 pazienti affetti da tumore al colon. Dopo l'intervento chirurgico e la chemioterapia, il sistema ha previsto, sulla base dei dati ematici, che in nove di loro il tumore fosse ancora presente. Cinque di questi pazienti hanno poi avuto una recidiva rilevata con metodi meno sensibili diversi mesi dopo. Ma non si sono verificati falsi negativi: nessuno dei pazienti che MRD-EDGE aveva conteggiato come esente da DNA tumorale ha avuto una recidiva durante il periodo di studio.

MRD-EDGE ha dimostrato una sensibilità simile negli studi condotti su pazienti affetti da tumore al polmone in fase iniziale e tumore al seno triplo negativo, rilevando precocemente tutte le recidive tranne una e monitorando lo stato del tumore durante il trattamento.

I ricercatori hanno dimostrato che MRD-EDGE è in grado di rilevare persino il DNA mutante negli adenomi precancerosi del colon, ovvero i polipi da cui si sviluppano i tumori del colon.

"Non era chiaro se questi polipi potessero rilasciare ctDNA rilevabile, quindi si tratta di un progresso significativo che potrebbe indicare strategie future per rilevare cambiamenti precancerosi", ha affermato il dott. Landau, che è anche membro del Sandra and Edward Meyer Cancer Center presso la Weill Cornell School of Medicine ed ematologo-oncologo presso il NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.

Infine, i ricercatori hanno dimostrato che, anche senza una formazione preventiva sui dati di sequenziamento del tumore dei pazienti, MRD-EDGE è in grado di rilevare le risposte all'immunoterapia nei pazienti affetti da melanoma e cancro ai polmoni settimane prima della diagnosi mediante radiografia standard.

"Nel complesso, MRD-EDGE risponde a un'esigenza importante e siamo entusiasti del suo potenziale; stiamo collaborando con i partner del settore per cercare di renderlo disponibile ai pazienti", ha affermato il dott. Landau.