Της Ζωής Φουρκιώτη,
Το κυκλοφορούν DNA όγκων (ctDNA) είναι μικρά θραύσματα DNA που προέρχονται από καρκινικά κύτταρα και κυκλοφορούν στο αίμα, προσφέροντας πληροφορίες για τη γενετική σύσταση του όγκου. Αποτελεί υποσύνολο του κυκλοφορούντος ελεύθερου DNA (cell-free DNA, cfDNA), το οποίο περιλαμβάνει και DNA που προέρχεται από φυσιολογικά κύτταρα.
Πώς παράγεται;
Δύο είναι οι βασικές πηγές απελευθέρωσής του: η κυτταρική απόπτωση, δηλαδή ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος, και η νέκρωση, ή αλλιώς ο ανεξέλεγκτος θάνατος καρκινικών κυττάρων. Η συγκέντρωσή του μπορεί να ποικίλει και καθορίζεται από παράγοντες όπως το μέγεθος του όγκου, ο βαθμός κακοήθειας, η παρουσία μεταστάσεων, καθώς και η ανταπόκριση στη θεραπεία και η αποτελεσματικότητα των αντικαρκινικών φαρμάκων.
Ας δούμε κάποια από τα βασικά μοριακά χαρακτηριστικά του ctDNA. O συγκεκριμένος τύπος DNA περιέχει τις ίδιες γενετικές αλλοιώσεις που ανιχνεύονται στον πρωτογενή όγκο, γεγονός που καθιστά τη μελέτη του ύψιστης σημασίας για την κατανόηση της μοριακής βάσης του καρκίνου. Μερικές από τις αλλαγές αυτές είναι οι σημειακές μεταλλάξεις, οι αλλοιώσεις στον αριθμό των αντιγράφων γονιδίων, οι γονιδιακές αναδιατάξεις και οι επιγενετικές τροποποιήσεις, όπως, επί παραδείγματι, η μεθυλίωση του DNA. Συνήθως, το ctDNA έχει μήκος 150-200 ζεύγη βάσεων, καθώς —όπως προαναφέρθηκε— προέρχεται κατά κύριο λόγο από την απόπτωση των κυττάρων. Ωστόσο, η ακριβής ανάλυσή του καθίσταται εξαιρετικά δύσκολη, λόγω της ετερογένειας που παρατηρείται τόσο μεταξύ διαφορετικών ασθενών, όσο και εντός του ίδιου όγκου.
Πώς όμως μπορούμε να ανιχνεύσουμε το ctDNA στο εργαστήριο; Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι, εκ των οποίων γίνεται, εν προκειμένω, αναφορά στις τρεις κυριότερες κατηγορίες. Πρώτον, υπάρχουν εκείνες οι τεχνικές που βασίζονται στην PCR (Polymerase Chain Reaction, Αλυσιδωτή Αντίδραση Πολυμεράσης), όπως η digital droplet PCR (ddPCR), η οποία είναι μια πολύ ευαίσθητη τεχνική για την ανίχνευση γνωστών μεταλλάξεων ακόμη και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις ctDNA. Στην ίδια κατηγορία υπάγεται και η μεθοδολογία BEAMing (Beads, Emulsions, Amplification, Magnetics) που συνδυάζει την PCR με τεχνολογίες νανοσωματιδίων για ακριβή ανίχνευση.
Δεύτερον, εξέχουσας σημασίας κρίνεται η πραγμάτωση αλληλούχησης επόμενης γενιάς, γνωστής ως NGS. Η εν λόγω τεχνολογία επιτρέπει τη μαζική ανάλυση γενετικών αλλαγών σε ctDNA από πολλαπλά γονίδια, ενώ παράλληλα μπορεί να προσδιορίσει το προφίλ μεταλλαγών του όγκου και να ανιχνεύσει μεταλλάξεις που σχετίζονται με αντίσταση στη θεραπεία.
Τρίτον, ευρέως χρησιμοποιούνται πλέον και μεθοδολογίες βασισμένες στις επιγενετικές τροποποιήσεις, στα πλαίσια των οποίων εξετάζονται πρότυπα μεθυλίωσης του DNA που είναι χαρακτηριστικά συγκεκριμένων τύπων καρκίνου και, συγχρόνως, παρέχουν υψηλή εξειδίκευση, καθώς οι επιγενετικές αλλαγές διατηρούνται σταθερές μεταξύ διαφορετικών καρκινικών κυττάρων ίδιου τύπου.
Η μελέτη του ctDNA παρουσιάζει πληθώρα εφαρμογών στον κλάδο της Ογκολογίας. Καταρχάς, συμβάλλει στην πρώιμη ανίχνευση του καρκίνου. Συγκεκριμένα, το ctDNA μπορεί να ανιχνευθεί στο αίμα πριν την εμφάνιση συμπτωμάτων, επιτρέποντας την έγκαιρη διάγνωση. Επιπλέον, αναπτύσσονται μη επεμβατικές εξετάσεις αίματος, γνωστές ως υγρές βιοψίες, που θα μπορούσαν να ενσωματωθούν σε προγράμματα προσυμπτωματικού ελέγχου.
Επιπλέον, είναι δυνατή η παρακολούθηση της θεραπευτικής απόκρισης, καθώς η μείωσή του συσχετίζεται με θετική ανταπόκριση στη θεραπεία, ενώ η αύξησή του ενδέχεται να σηματοδοτεί την εμφάνιση αντίστασης. Παράλληλα, μπορούν να ανιχνευθούν μεταλλάξεις που σχετίζονται με στοχευμένες θεραπείες, συμβάλλοντας στον προσδιορισμό της καταλληλόλητας του ασθενούς για τη χορήγηση συγκεκριμένων αντικαρκινικών φαρμάκων που δρουν σε συγκεκριμένες γενετικές αλλαγές.
Οι βασικές προκλήσεις και περιορισμοί του κυκλοφορούντος ελεύθερου DNA όγκου (ctDNA) αφορούν κυρίως στη χαμηλή συγκέντρωσή του στο αίμα, γεγονός που δυσχεραίνει την ανίχνευσή του, ιδιαίτερα στα πρώιμα στάδια του καρκίνου. Σε πολλές περιπτώσεις, το ctDNA ανευρίσκεται σε εξαιρετικά χαμηλές ποσότητες, απαιτώντας τη χρήση υψηλής ευαισθησίας και εξειδίκευσης τεχνικών για την ανάλυσή του.
Επιπλέον, η ετερογένεια των όγκων αποτελεί σημαντική πρόκληση, καθώς οι μεταλλάξεις και οι γενετικές αλλαγές μπορεί να διαφέρουν μεταξύ διαφορετικών περιοχών του ίδιου όγκου ή μεταξύ μεταστατικών εστιών. Ως εκ τούτου, μια μεμονωμένη δειγματοληψία αίματος ενδέχεται να μην επαρκεί για τη λήψη μιας πλήρους εικόνας των γενετικών χαρακτηριστικών του όγκου. Παράλληλα, οι τεχνικές ανίχνευσης του ctDNA απαιτούν προηγμένες τεχνολογίες, οι οποίες συνοδεύονται από υψηλό κόστος, περιορίζοντας την ευρεία εφαρμογή τους στην κλινική πράξη.
Παρά τις προαναφερθείσες προκλήσεις, το ctDNA θεωρείται ένας από τους πλέον ελπιδοφόρους βιοδείκτες στην εποχή της εξατομικευμένης ιατρικής. Παρέχει μη επεμβατικές πληροφορίες για τη διάγνωση, την πρόγνωση, καθώς και για την παρακολούθηση του καρκίνου. Οι ραγδαίες εξελίξεις στις τεχνικές ανάλυσης βελτιώνουν συνεχώς την ευαισθησία και την ακρίβεια των μεθόδων ανίχνευσης, επιτρέποντας την ανίχνευση ακόμη και ελάχιστων ποσοτήτων ctDNA στο αίμα. Οι μελλοντικές έρευνες επικεντρώνονται στην περαιτέρω βελτιστοποίηση της χρήσης του, με στόχο τη βελτίωση της διάγνωσης και της εξατομικευμένης θεραπείας του καρκίνου. Η ανάπτυξη πιο προσιτών και αποτελεσματικών τεχνικών θα επιτρέψει την ευρεία ενσωμάτωση του ctDNA στην καθημερινή κλινική πρακτική, καθιστώντας το ένα πολύτιμο εργαλείο στη μάχη κατά του καρκίνου.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΠΗΓΗ
- Cell-free circulating DNA: Purification and analysis techniques, World Scientific, Warton, K., & Samimi, G. (2022)
