Identificación de marcadores específicos de tumor en sangre para la detección precoz del cáncer de pulmón, esófago y cabeza y cuello

Abstract

[ES] Los cánceres de pulmón, esófago y cabeza y cuello se encuentran entre aquellos que presentan una mayor incidencia mundial, siendo el cáncer de pulmón el más frecuentemente diagnosticado. En la mayoría de casos, la detección de estos tipos de cáncer ocurre en etapas avanzadas, cuando ya no es posible extirpar el tumor mediante cirugía. Al comparar tumores no diseminados con metastásicos, el gran descenso que se observa en la tasa de supervivencia a 5 años evidencia la importancia de la detección precoz para la reducción del número de muertes causadas por cáncer. En los últimos años, las numerosas ventajas que ofrece la biopsia líquida en comparación con la biopsia tisular (es mínimamente invasiva, conlleva un bajo riesgo, etc.) han despertado un gran interés por esta técnica en el diagnóstico de pacientes con cáncer. En esta línea se han desarrollado análisis de sangre multianalito que permiten determinar mutaciones driver en el ADN tumoral circulante (ctDNA) o marcadores de superficie específicos en células tumorales circulantes (CTCs). El objetivo principal del presente estudio es la elaboración y posterior validación bibliográfica de un panel de genes que se encuentren sobreexpresados en células tumorales de cuatro tipos de cáncer específico (adenocarcinoma de pulmón, cáncer de pulmón de célula escamosa, cáncer de cabeza y cuello de célula escamosa y cáncer de esófago), con el fin de desarrollar un test que permita la identificación precoz de CTCs en muestras de sangre de pacientes con cáncer, consiguiendo así un método de diagnóstico temprano y específico del tipo de cáncer en cuestión.

Para la obtención del panel de genes se analizaron datos de expresión provenientes de distintas bases de datos genéticas, entre las que destaca GEPIA, aplicando como criterio prioritario para la selección de cada gen una alta expresión en células del cáncer de interés y una mínima expresión tanto en células de tejido sano como en células tumorales de un cáncer distinto al de interés. Después, se llevó a cabo una amplia búsqueda bibliográfica para recopilar información que avalara la idoneidad de los genes candidatos. Por último, se llevó a cabo el diseño de primers para la amplificación de los genes seleccionados, en vistas a realizar una validación futura de los mismos en diferentes líneas celulares tumorales.

El panel de genes propuesto se dividió en 5 subgrupos. El primero contiene 12 genes y se basa en que la expresión combinada de los mismos en CTCs permita la detección de cualquiera de los cuatro tipos de cáncer evaluados. Siguiendo este mismo planteamiento, el objetivo del resto de subgrupos es la identificación temprana de un solo tipo específico de cáncer. Así, se seleccionaron 5 genes para la detección del adenocarcinoma de pulmón y 4 para la del cáncer de pulmón de célula escamosa. Por otro lado, para diagnosticar el cáncer de cabeza y cuello de célula escamosa la combinación de 6 genes demostró ser muy prometedora, mientras que solo 4 genes fueron seleccionados para el diagnóstico del cáncer de esófago.

Los resultados presentados en este estudio confirman que la combinación de diferentes marcadores es esencial a la hora de obtener un test que permita la detección precoz de un tipo específico de cáncer a partir de muestras de sangre. Sin embargo, con el fin de corroborar de manera experimental la idoneidad del panel de genes propuesto sería necesario realizar futuros estudios que confirmen los datos de expresión de los genes seleccionados en muestras de tumor sólido y CTCs procedentes de pacientes.

[EN] Lung, oesophageal and head and neck cancer are the first, seventh and sixth most frequently diagnosed cancers worldwide, respectively. In most cases, diagnosis of these cancers occurs at advanced stages, when surgical resection is no longer possible. The sharp decrease in the 5-year survival rate observed when comparing non-metastatic cases with widespread tumours highlights that early detection is a key factor in reducing the number of cancer-related deaths. In recent years, the numerous advantages of liquid biopsy compared to tissue biopsy (the former being minimally invasive and low risk) have generated a great level of interest regarding the use of this technique to diagnose cancer. As a result, the development of multi-analyte blood tests has made it possible to identify driver mutations in circulating tumour DNA (ctDNA) or specific surface markers in circulating tumour cells (CTCs), among others. According to this, the main objective of the present study is the development and subsequent bibliographic validation of a multigene panel comprised of genes that are overexpressed in tumour cells of four specific cancer types (lung adenocarcinoma, lung squamous cell carcinoma, head and neck squamous cell carcinoma and oesophageal carcinoma) in order to develop a test that allows early identification of CTCs in blood samples obtained from cancer patients, thereby facilitating an early diagnostic method specific for these cancers.

To generate the aforementioned multigene panel, expression data obtained from different cancer genetic databases (among which GEPIA stands out) was analysed. The main criteria for gene selection were high expression of the candidate gene in specific cancer cells and minimum expression not only in normal cells, but also in tumour cells from different cancers. Then, an extensive bibliographic search was conducted to gather relevant information regarding the suitability of the candidate genes. Last of all, primers for amplification of the selected genes were designed, with a short-term goal to validate them in cancer cell lines.

The proposed multigene panel was divided in 5 different subgroups. The first contains 12 genes whose combined expression in CTCs could allow for detection of any of the four cancer types assessed in this study. Following the same approach, the aim of the rest of subgroups is to allow identification of just one specific cancer type. In the case of lung cancer, 5 genes were chosen for lung adenocarcinoma and 4 genes for lung squamous cell carcinoma detection. For head and neck squamous cell carcinoma diagnosis, the combination of 6 different genes was found to be very promising, whilst only 4 genes were identified as promising candidates for diagnosis of oesophageal carcinoma.

The results presented in this study confirm that a combination of different markers is essential in order to obtain a successful multiparameter blood test that allows early detection of a specific cancer type. Further studies confirming gene expression data in solid tumour samples and cancer patients¿ CTCs would be required so that the suitability of the developed multigene panel for early cancer diagnosis is experimentally corroborated.