Nueva prueba de sangre mejora significativamente la detección del cáncer al aprovechar la “materia oscura” de ARN

Las biopsias líquidas, que implican una simple extracción de sangre, están surgiendo como una tecnología para realizar pruebas de cáncer no invasivas mediante la secuenciación de ADN o ARN de muestras de sangre. Los investigadores están aprovechando las señales de la "materia oscura" del ARN, un área del genoma menos explorada, para desarrollar técnicas de biopsia líquida más precisas y potentes. Ahora, una nueva investigación revela que este material genético está presente en la sangre de personas con cáncer y su identificación puede facilitar el diagnóstico temprano de tipos de cáncer específicos como el de páncreas, pulmón y esófago.

Investigadores de la UC Santa Cruz (Santa Cruz, CA, EUA) han desarrollado una plataforma de biopsia líquida de ARN que es capaz de detectar tanto ARN codificante de proteínas como materia oscura de ARN en muestras de sangre. Este método mejora significativamente el desempeño de las biopsias líquidas para el diagnóstico del cáncer. A diferencia del enfoque predominante en las biopsias líquidas basadas en ADN, este método se centra en la "materia oscura" del ARN, particularmente el ARN no codificante y repetitivo. La mayoría de los tres mil millones de pares de bases del genoma humano se transcriben en ARN, denominado colectivamente transcriptoma. Si bien la función principal del ARN es la codificación de proteínas, el 75 % del genoma humano genera ARN no codificante que no codifica proteínas. Una porción considerable de estos ARN no codificantes se origina de elementos repetitivos, algunos de los cuales salen de la célula de origen y entran al torrente sanguíneo. Normalmente, la sangre de un individuo sano contiene una cantidad mínima de ARN no codificantes repetitivos. Sin embargo, los investigadores de UC Santa Cruz demostraron que incluso durante las primeras etapas del cáncer, las células cancerosas secretan muchos de estos ARN repetitivos, lo que sirve como potentes biomarcadores de la enfermedad en etapas tempranas.

La tecnología de biopsia líquida de ARN desarrollada por los investigadores emplea la secuenciación de "ARN libre de células" de muestras de sangre de pacientes para detectar la presencia de ARN codificante de proteínas y ARN no codificante repetitivo. El equipo ha desarrollado la plataforma de análisis y secuenciación de ARN libre de células COMPLETE-seq que identifica ARN no codificantes repetitivos que normalmente se pasan por alto. Este método analiza la muestra en busca de todas las regiones del transcriptoma anotadas (decenas de miles de ARN bien documentados), así como los cinco millones de elementos repetitivos no codificantes en los que se enfocan los investigadores. Otras pruebas de biopsia líquida existentes han mostrado una sensibilidad limitada para los cánceres en etapa temprana, y a veces pasan por alto hasta el 75 % de los cánceres en etapa I debido a su baja señal biológica relacionada con el tamaño pequeño del tumor. La nueva investigación subraya que la incorporación de ARN repetitivo en la plataforma de biopsia líquida amplifica la señal biológica, mejorando el ddesempeño de los modelos de aprendizaje automático en la identificación del cáncer. Por ejemplo, COMPLETE-seq mejoró la sensibilidad para identificar el cáncer colorrectal al 91 %.

Los hallazgos del estudio indican el potencial de esta tecnología para identificar diversos tipos de cáncer. El estudio inicial del equipo se centró en el cáncer de páncreas debido a su necesidad crítica de detección temprana, dados sus resultados desfavorables cuando se detecta tarde. Además, se entiende que el cáncer de páncreas está provocado por mutaciones en el gen KRAS, que también es un área de interés del equipo de investigación. Tras la verificación en el cáncer de páncreas, los investigadores ampliaron sus investigaciones a varios otros cánceres y planean explorar más a fondo una amplia gama de tipos de cáncer utilizando muestras en etapas progresivas del cáncer. Su objetivo final es desarrollar una prueba de biopsia líquida de ARN para la detección temprana de múltiples cánceres, utilizando la gran cantidad de información de ARN repetitivos para lograr una identificación y un diagnóstico de enfermedades precisos y sensibles. Esta plataforma aspira no sólo a diagnosticar el cáncer en sus primeras etapas, sino también a guiar estrategias de tratamiento individualizadas y adaptadas cuando el cáncer es más tratable. Además, el potencial de la prueba se extiende a la identificación de la recurrencia del cáncer y al diagnóstico de otras enfermedades que alteran el panorama repetitivo del ARN, como la enfermedad de Alzheimer.

"El valor de nuestro estudio es que ahora hemos demostrado el potencial de estos elementos repetidos para diagnosticar enfermedades, por lo que esperamos que haya mucho interés en aprovechar los ARN repetitivos para aumentar la sensibilidad de estas pruebas de detección temprana de múltiples cánceres”, dijo Daniel Kim, profesor asistente de Ingeniería Biomolecular en UC Santa Cruz.

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UC Santa Cruz