Un elegante lavoro su Science affronta la sfida di aumentare la sensibilità nella rilevazione di frammenti di DNA libero (cfDNA) circolante nel sangue, in particolare del DNA tumorale circolante (ctDNA). La necessità di migliorare la sensibilità è fondamentale per lo screening del cancro e la rilevazione molecolare della malattia residua minima (MRD). Gli autori propongono un nuovo studio concettuale che utilizza agenti intravenosi per ritardare temporaneamente la clearance naturale del cfDNA, aumentandone la concentrazione nel campione di sangue. Questo approccio, testato su topi con tumori colorettali, dimostra un aumento significativo nella quantità di cfDNA e ctDNA recuperati, migliorando la sensibilità dei test diagnostici fino a 60 volte.
Martin-Alonso C, et al. Priming agents transiently reduce the clearance of cell-free DNA to improve liquid biopsies. Science 2024;383(6680):eadf2341.
Il cfDNA, contenente frammenti derivati dal tumore (ctDNA), è stato ampiamente studiato nei tumori in stadio avanzato. Tuttavia, la sfida persistente è la necessità di aumentare la sensibilità per rilevare quantità minime di ctDNA con precisione.
Le quantità di cfDNA e ctDNA nel sangue sono influenzate dal bilancio tra rilascio, degradazione e clearance.
Lo studio esplora un approccio in vivo, utilizzando agenti intravenosi per ritardare la clearance naturale del cfDNA, consentendo un recupero più efficiente di ctDNA.
È stato ipotizzato che attenuare temporaneamente la clearance del cfDNA in vivo aumenterebbe i livelli di ctDNA in circolazione e ne aumenterebbe la quantità recuperata da un prelievo di sangue. I due meccanismi naturali per eliminare il cfDNA sono l'assorbimento da parte dei macrofagi residenti nel fegato e la degradazione da parte di nucleasi circolanti. In questo lavoro, si è cercato di sviluppare due agenti di preparazione intravenosa somministrati 1-2 ore prima del prelievo di sangue che agiscono su questi meccanismi e migliorano il recupero di ctDNA. Tali agenti di preparazione comprendono (i) nanoparticelle che agiscono sulle cellule responsabili della clearance del cfDNA e (ii) anticorpi monoclonali (mAb) leganti il DNA che proteggono il cfDNA.
Inizialmente, è stata indagata la strategia di preparazione con nanoparticelle ed è stato identificato un agente liposomale basato su fosfoetanolamina succinil con capacità di inibire l'assorbimento di cfDNA in vitro e di aumentare transitoriamente il recupero di cfDNA dal sangue in topi sani. Successivamente, è stato confermato che i liposomi si accumulavano rapidamente nel fegato e che i macrofagi residenti nel fegato erano necessari per prolungare la emivita del cfDNA. Quindi, i ricercatori hanno dimostrato che gli anticorpi mAb leganti il DNA interagivano con elementi del cfDNA e proteggevano il DNA a doppio filamento dalla digestione da parte delle nucleasi. L'ingegnerizzazione dell'mAb per abolire il legame con il recettore Fc-g (FcgR) aumentava la sua persistenza in circolo e il recupero di cfDNA dal sangue rispetto all'mAb nativo e a un mAb di controllo in topi sani. Utilizzando un test ctDNA su misura che tracciava 1822 varianti specifiche del tumore in campioni di plasma da modelli preclinici di cancro nei topi, è stato dimostrato che le due strategie aumentavano il recupero del ctDNA di oltre 10 volte, consentendo una profilazione molecolare più completa del tumore dal ctDNA e aumentando la sensibilità per la rilevazione di piccoli tumori dal <10% all' >75%.
L'utilizzo di liposomi e anticorpi monoclonali ha quindi permesso un aumento di oltre 10 volte nella quantità di cfDNA e ctDNA recuperati nei campioni di sangue dei topi con tumori. Questo ha notevolmente migliorato la sensibilità dei test diagnostici, soprattutto nei topi con un carico tumorale più basso. Tuttavia, l'applicabilità di questa strategia agli esseri umani in termini di formulazione, test e tollerabilità rimane da determinare.
Lo studio esplora una nuova strategia concettuale per aumentare la sensibilità nella rilevazione di ctDNA, utilizzando agenti intravenosi per ritardare la clearance naturale del cfDNA in vivo.
L'uso combinato di liposomi e anticorpi monoclonali ha dimostrato un aumento significativo nella quantità di cfDNA e ctDNA recuperati nei campioni di sangue, migliorando la sensibilità del test diagnostico fino a 60 volte.
Sebbene promettente, l'applicabilità di questa strategia agli esseri umani richiede ulteriori studi per valutare la formulazione, i test e la tollerabilità.
L'aumento della sensibilità nei test di ctDNA è cruciale per migliorare l'utilità clinica delle biopsie liquide nella diagnosi e nel monitoraggio dei tumori solidi.
Il concetto di somministrare agenti di preparazione che attenuano temporaneamente la clearance dell'analita in vivo e aumentano la sensibilità diagnostica potrebbe informare approcci simili per potenziare i test di altri biomarcatori scarsamente presenti in oncologia e oltre.