La incidencia del cáncer ha aumentado en los últimos años, especialmente en mayores de 65 años, suponiendo un problema sanitario de primer orden. Muchos tumores presentan mal pronóstico debido a que se diagnostican en etapas muy avanzadas, por ello muestra especial importancia incorporar en la práctica clínica la biopsia líquida como método para la detección tumoral en etapas muy tempranas. Se ha realizado una revisión sistemática con el objetivo principal de analizar la bibliografía disponible sobre la utilización de la biopsia líquida en el diagnóstico precoz del cáncer, y como objetivo secundario, conocer los tipos tumorales que pueden ser diagnosticados precozmente mediante la biopsia líquida y los biomarcadores disponibles. Los resultados indican una falta de concordancia en los biomarcadores detectados y tecnologías aplicadas, lo que destaca la necesidad de realizar estudios multicéntricos en grandes cohortes y establecer protocolos de actuación, para aumentar la validez analítica y poder disponer de un screening para cada tipo de tumor, lo cual sería un adelanto muy importante, pues podría mejorar en gran medida el manejo de los pacientes con cáncer.
The incidence of cancer has increased in recent years, especially in those over 65 years of age, posing a major health problem. Many tumours have a poor prognosis because they are diagnosed at very advanced stages. It is therefore especially important to incorporate liquid biopsy into clinical practice as a method for detecting tumours at very early stages. A systematic review was conducted, with the main objective of analysing the available literature on the use of liquid biopsy in the early diagnosis of cancer, and as a secondary objective, to determine the types of tumours that can be diagnosed early by liquid biopsy and the available biomarkers. The results indicate a lack of agreement with the biomarkers detected and the technologies applied. This highlights the need for multicentre studies to look at large cohorts and to establish protocols of action, as well as to increase analytical validity and the possibility of using a screening test for each type of tumour. This could be a very important step forward, as it could improve the management of cancer patients to a great extent.
El cáncer es un conjunto de enfermedades caracterizadas por el fracaso del control de división y muerte celular como resultado de una acumulación de alteraciones genéticas y epigenéticas en varios puntos de los mecanismos de regulación celular, ocasionando un deterioro de tejidos1. Supone un problema sanitario de primer orden y según datos de la Organización Mundial de la Salud se estima que en 2018 fallecieron 9,6 millones de personas por cáncer, ocupando la segunda causa de defunciones en los países desarrollados, después de las enfermedades cardiovasculares, siendo el cáncer de pulmón la principal causa de muerte tumoral2.
La incidencia del cáncer en mayores de 65 años ha aumentado en los últimos años de modo directamente proporcional al incremento en la esperanza de vida. Aproximadamente la mitad de los tumores se diagnostican en mayores de 65 años y una cuarta parte en mayores de 75 años3.
En España el cáncer más prevalente en hombres es el de próstata, seguido del cáncer de pulmón y colorrectal, mientras que en las mujeres encontramos en primera posición el cáncer de mama, seguido del colorrectal y cáncer de cuello de útero4.
Importancia del diagnóstico precozLas células tumorales poseen una capacidad metastásica en diferentes tejidos. Como mecanismo previo encontramos una heterogeneidad celular, donde las células adoptan características similares a las células mesenquimales embrionarias mediante procesos de desdiferenciación y rediferenciación. Este fenómeno dinámico constituye una limitación importante a la hora de realizar un correcto diagnóstico5, debido a que muchos tumores presentan mal pronóstico a causa de su diagnóstico en etapas avanzadas. En la población anciana encontramos limitaciones sobreañadidas en el retraso diagnóstico debido a factores como la sintomatología de enfermedades crónicas que puede enmascarar la clínica de neoplasias malignas, y la exclusión de los programas de detección precoz a partir de una determinada edad para el cáncer de mama, cuello de útero y colorrectal6.
Biopsia líquidaLa biopsia líquida consiste en un procedimiento no extremadamente invasivo, donde a partir de muestras de diversos fluidos corporales podemos aislar componentes celulares como células tumorales circulantes (CTC), ácidos nucleicos tumorales circulantes (ctDNA) y expresión de miARN, tanto del tumor primario como de las metástasis. Como muestras se pueden utilizar múltiples fluidos biológicos como plasma, orina, saliva, secreción nasal, leche materna, líquido amniótico, fluido uterino, líquido cefalorraquídeo, líquido ascítico, lavado broncoalveolar, heces, lágrimas y semen1.
Actualmente las biopsias tisulares son el estándar del diagnóstico tumoral en la práctica clínica, pero presentan algunas limitaciones que la biopsia líquida es capaz de compensar, por ello el uso de biomarcadores a partir de biopsia líquida supone un importante adelanto en el diagnóstico precoz de procesos tumorales1,5,7.
ExosomasEntre las células del organismo existe un intercambio de información imprescindible para el mantenimiento de la homeostasis. Uno de los mecanismos de comunicación más importantes es la liberación de moléculas solubles, donde destacamos los exosomas1. Estos son vesículas de pequeño tamaño (entre 30 y 150nm de diámetro) rodeadas por una doble membrana lipídica en cuyo interior encontramos proteínas, lípidos y ácidos nucleicos1. Su biogénesis comienza en los endosomas, maduran y se fusionan con la membrana plasmática formando microvesículas endosomales para posteriormente liberarse al espacio extracelular y ser captadas por nuevas células. Dicha liberación se produce mediante exocitosis por diversos tipos celulares pero puede verse alterada en las células tumorales5. Las funciones fisiológicas de los exosomas son diversas en función de las células de las que derivan, destacando el mantenimiento de la homeostasis, la modulación de la respuesta inmune, papel en el desarrollo embrionario, enfermedades neurodegenerativas y síntesis de melanina. Pero también pueden participar como mediadores de comunicación tumoral mediante el transporte de oncoproteínas y onco-ARN, ya desde las primeras fases de la alteración de la división celular. Los pacientes con cáncer tienen niveles más altos de exosomas que los individuos sanos, por ello la utilización de la biopsia líquida y la búsqueda de biomarcadores en el interior de los exosomas circulantes es algo prometedor para el diagnóstico precoz del cáncer1.
JustificaciónDada la gran repercusión sociosanitaria que supone el cáncer especialmente en pacientes mayores de 65 años, introducir la biopsia líquida como método de diagnóstico precoz en la práctica clínica sería un acontecimiento importante, lo cual podría reducir a gran escala la mortalidad. Para ello consideramos muy importante conocer toda la información disponible hasta el momento, y a partir de ahí crear nuevas líneas de investigación en aquellos campos donde no haya conclusiones significativas, que permitan determinar biomarcadores específicos para diferentes tipos de cáncer.
Este estudio se ha realizado con el objetivo principal de analizar la bibliografía disponible sobre la utilización de la biopsia líquida en el diagnóstico precoz del cáncer. También se han establecido como objetivos secundarios conocer los tipos de cáncer que pueden ser diagnosticados precozmente mediante la biopsia líquida y los biomarcadores disponibles.
Material y métodosEstrategia de búsqueda de información y fuentesEste trabajo se ha basado en la búsqueda bibliográfica en bases de datos científicas para obtener un mayor conocimiento sobre el uso de la biopsia líquida en el diagnóstico precoz del cáncer.
La búsqueda se inició en julio del 2019 y se actualizó en octubre del 2019. La principal fuente de información utilizada para la búsqueda bibliográfica ha sido PubMed, usando la estrategia de búsqueda [liquid biopsy (All Fields/MeSH Terms) AND cancer (All Fields)].
De la búsqueda se obtuvieron como resultado 3.353 publicaciones. Para acotar la búsqueda a un número menor de publicaciones se han utilizado una serie de filtros o limitadores de búsqueda: fecha de publicación en los últimos 5 años, acotando los resultados a un total de 2.454 artículos y únicamente en humanos, excluyendo otros 916 estudios. Otro limitador fue la selección por tipo de estudio [Clinical Trial AND Metanalysis AND Reviews AND Systematic Reviews] obteniendo un total de 575 artículos.
Tras sucesivas lecturas de los artículos, muchos de los estudios fueron excluidos por centrarse principal o únicamente en el desarrollo de técnicas y métodos de procesamiento de la biopsia líquida, enfermedad mínima residual, monitorización de un tratamiento determinado, monitorización de metástasis, método complementario a otras pruebas, valoración de la evolución de la enfermedad o cualquier otro uso ajeno al diagnóstico precoz. El resultado de búsqueda final fue de 48 estudios seleccionados a los que se añadieron 24 artículos ajenos a la búsqueda inicial (los cuales se obtuvieron en base a la bibliografía mencionada en los otros 48 artículos válidos utilizados) y 3 páginas web consultadas, obteniendo un total de 75 referencias bibliográficas (fig. 1).
Criterios de inclusión y exclusión
Para concretar la elección de estudios válidos para la realización del trabajo se han establecido unas características, las cuales todos los estudios deben tener en común, y así evitar discrepancias y sesgos de selección (tabla 1).
Criterios de inclusión y exclusión
| Criterios de inclusión | Criterios de exclusión |
|---|---|
| Estudios publicados en los últimos 5 añosEstudios realizados en humanosTipo de estudio: ensayo clínico, metaanálisis, estudios de revisión o revisión sistemáticaEstudios publicados en inglés o españolInformación referente al diagnóstico precoz | Estudios con información referente a biomarcadores relacionados con el pronóstico de la enfermedadEstudios con información referente a biomarcadores útiles para la monitorización o respuesta del tratamiento, recidiva de la enfermedad y monitorización de la enfermedad mínima residualEstudios basados en el uso de la biopsia líquida para la monitorización de metástasis o evolución de la enfermedadEstudios basados en mutaciones concretas para posteriormente diseñar y aplicar un tratamiento específicoEstudios relacionados únicamente con información técnica sobre el desarrollo de las pruebas diagnósticas |
Fuente: elaboración propia.
Los 48 estudios recogidos como resultado de la búsqueda bibliográfica presentan una serie de rasgos comunes, pero también unas características propias de cada estudio, a partir de las cuales hemos realizado unas tablas comparativas con el fin de reagrupar los resultados (archivo suplementario 1). En lo referente a la metodología de los estudios incluidos en la revisión, presentan gran heterogeneidad en el diseño, tamaño muestral, variables estudiadas y resultados obtenidos, por lo que no son estrictamente comparables.
En función de la fecha de publicación de los estudios, de forma general encontramos un aumento de las publicaciones en los últimos años, lo que indica un importante y reciente campo de estudio. De los estudios publicados en el 2015 no se seleccionó ninguno debido a que no reunían criterios de inclusión y se centraban en el desarrollo de las tecnologías utilizadas. También en 2018 y 2019 los estudios seleccionados fueron menores debido a que la gran mayoría se basaban en dianas terapéuticas y monitorización de la enfermedad y no en el diagnóstico (fig. 2).
El tema tratado despierta un gran interés internacional, debido a que la publicación de estudios al respecto está muy extendida en diferentes países, destacando Estado Unidos (fig. 3).
En relación con el tema principal de los resultados, 36 publicaciones (el 73,5% de los estudios) hablan sobre un tejido tumoral concreto, mientras que 6 de ellas (12,2%) revelan información sobre varios tipos de cáncer, aportando datos, bien de forma conjunta de los diferentes tejidos o de forma grupal y comparativa. El 14,3% restante, pertenece a 6 estudios que no se centran en un tipo específico de cáncer, sino que muestran información general sobre la biopsia líquida (fig. 4).
Entre los tipos de cáncer más estudiados encontramos los de mayor incidencia en la población, como el cáncer de próstata, sistema nervioso central, pulmón, mama y grastrointestinal (fig. 5).
Análisis de los resultados por tipo de cáncer
En la revisión se ha realizado un análisis exhaustivo segmentado sobre los biomarcadores disponibles para cada tipo de cáncer, así como la evaluación del tipo de muestra y medio utilizado, técnica de análisis de datos, AUC, sensibilidad y especificidad de cada prueba (archivo suplementario 2).
Evaluación global de los resultadosActualmente el diagnóstico estándar de muchos tumores es la biopsia tisular, pero no revela el paisaje completo de toda la población de células tumorales del paciente8. Como alternativa, está en estudio la biopsia líquida como prueba diagnóstica precoz en el proceso tumoral, mediante la detección de biomarcadores específicos. Aproximadamente la sangre humana contiene 1,5 millones de exosomas/ml, doblando estas concentraciones en pacientes con cáncer9.
En 2016 se realizó una revisión que recoge las ventajas y desventajas de las diferentes fuentes utilizadas en la biopsia líquida. En primer lugar, la utilización de CTC tiene como ventajas la cuantificación y detección de reordenamientos y mutaciones puntuales, pero requiere alto coste y múltiples métodos de detección, sin existir una estandarización metodológica. En segundo lugar, los niveles de ctDNA y su carga mutacional se correlacionan estrechamente con la carga tumoral y pueden ser detectados por técnicas de secuenciación (NGS), con un procesamiento más fácil a partir de plasma en comparación con las CTC. Como desventaja, el ctDNA está altamente fragmentado y la detección de reordenamientos supone mayor dificultad. Generalmente los niveles de ctDNA se encuentran aumentados ante trastornos como el cáncer, infarto de miocardio, infecciones graves, embarazo y afecciones inflamatorias como resultado de muerte celular (ya sea por necrosis o apoptosis); por el contrario, permanece en niveles bajos en individuos sanos, aunque en ocasiones puede originarse también a partir de células normales, dando falsos positivos10. Por último, los tumores muestran una expresión de miRNA único para cada tipo tumoral9, altamente reproducible y más económico que otras muestras, pero aporta menos datos. Alguno de ellos regulan negativamente varios genes supresores de tumores11. Disponemos de diferentes miRNA sin obtener una estandarización para cada tipo de cáncer12. La cantidad total de miRNA en suero y plasma es mucho menor que la aislada en tejidos específicos. Por ello, se deben desarrollar métodos de detección con mayor sensibilidad y especificidad que permitan una rápida cuantificación de miRNA13.
Según los resultados obtenidos de nuestra búsqueda, la mayor parte de los estudios que aportan información sobre el tipo de fuente utilizada se centran en el uso de exosomas o ctDNA, seguido de miRNA y en último lugar CTC14.
En relación con las muestras, la utilización de los distintos fluidos corporales difiere entre distintos estudios, siendo el plasma el principal medio (41,7% de los estudios de la revisión), seguido del suero (30%), orina (8,3%), líquido cefalorraquídeo (6,7%) y en menor medida el líquido biliar, líquido ascítico, esputo, saliva, heces y jugo pancreático. Diversos estudios relacionados con los tumores de tracto genitourinario coinciden en determinar biomarcadores a partir de muestras de orina utilizando los sedimentos que contiene, al igual que otros estudios sobre cáncer de próstata y cérvix15.
Son muchos los biomarcadores estudiados en diferentes investigaciones (fig. 6). El miR21 posee alta sensibilidad en la patología tumoral, pero carece de especificidad, lo que limita su capacidad como herramienta diagnóstica. Entre los miRNA más comunes mencionados en varios estudios encontramos: miR1246 (en cáncer colorrectal y tumores gastrointestinales), miR150 (en CCR y CC) y miR122 (CC y HC). El miRNA125 ha demostrado ser un onco-ARN en el cáncer de próstata, pero también puede actuar como un supresor tumoral en cáncer de ovario y de mama16. Actuales investigaciones utilizan el CA125 como marcador principalmente para ovario y carcinomatosis peritoneal, aunque también se ha visto relacionado con endometrio, pulmón y mama17. También otros marcadores estudiados de forma común en varias investigaciones son el CAE (para cáncer de mama, CP y tumores de páncreas) y CA19-9 (para CC, CP y cáncer de páncreas). Diferentes tumores presentan alteraciones comunes, entre las que destacamos la mutación TP53 (en tumores sanguíneos, pulmón, páncreas, gastrointestinales, cabeza y cuello), la mutación KRAS (en tumores sanguíneos, gastrointestinales y páncreas) y por último EGFR (en cáncer de pulmón y SNC).
La expresión de glipicano-1 en la superficie de exosomas se relaciona con cáncer de páncreas, gliomas y cáncer de mama17 y la liberación de la proteína HSP60 por células tumorales se correlaciona con un mayor riesgo de desarrollo tumoral en términos generales18.
La obtención de los exosomas presenta gran dificultad debido a su pequeño tamaño. Hasta estos momentos, los métodos convencionales se basan en ultracentrifugaciones de larga duración o precipitación por propiedades, con el objetivo de concentrar muestras con gran volumen y laborioso proceso de detección. Para solucionar estos retos tecnológicos de aislamiento y análisis se han diseñado dispositivos microfluídicos para recolectar exosomas intactos directamente de muestras biológicas. Estos sistemas suponen un gran avance en el aislamiento de altas concentraciones de exosomas, pero es necesario desarrollar nuevas tecnologías altamente sensibles y específicas que faciliten y agilicen el proceso19. La centrifugación puede ser inadecuada debido a la contaminación de otros tipos de microvesículas. La separación por gradiente de densidad también ha sido un método utilizado comúnmente, pero a pesar de aumentar la pureza de la fracción exosomal obtenida, el rendimiento puede no ser superior a los métodos descritos anteriormente. Por tanto, se prefiere la ultrafiltración para la detección de exosomas19. Junto a estos métodos también se usan ExoChips de alto rendimiento, mediante microcanales.
La principal técnica de identificación de biomarcadores, según los resultados de nuestra revisión, es qPCR, pero sin grandes diferencias respecto a otras técnicas. Debido al amplio uso de diferentes técnicas (NGS, qPCR, dPCR, RT-PCR, PCR múltiple y espectrometría de masas) no es posible llegar a una conclusión concisa sobre el uso preferente de un método14.
Recientemente se han obtenido datos de biomarcadores salivares con alta sensibilidad y especificidad, útil como medio diagnóstico en la detección temprana de tumores de páncreas, mama, pulmón, gástrico y orales20.
A pesar de los datos obtenidos hasta el momento, la puesta en práctica de la biopsia líquida como método diagnóstico requiere la optimización de la sensibilidad y especificidad de las pruebas e instrumentos utilizados, junto con la realización de estudios clínicos multicéntricos en cohortes mayores de pacientes21. Las bajas tasas de sensibilidad pueden explicarse por la falta de consenso en el tipo de muestra, técnicas de detección o condiciones de almacenamiento utilizadas8.
DiscusiónEl diagnóstico precoz del cáncer ha sido durante muchos años uno de los objetivos principales de la investigación científica.
Tras analizar el marco actual del cáncer, muestra especial importancia incorporar en la práctica clínica métodos para la detección tumoral en etapas muy tempranas. Actualmente, las biopsias tisulares aportan gran información y son el estándar diagnóstico tumoral, pero suponen un procedimiento invasivo. En determinadas situaciones son impracticables, debido al estadio inicial en el que se encuentran algunos tumores, así como su heterogeneidad. Un acontecimiento importante ha sido el descubrimiento de la biopsia líquida, que surge como una herramienta capaz de compensar estas limitaciones mediante el estudio de biomarcadores específicos, ofreciendo la posibilidad de detectar el cáncer en estadios muy precoces, donde aún las células cancerosas no han formado una masa tumoral5.
A pesar de los grandes avances científicos, la biopsia líquida no está establecida de forma rutinaria en la práctica clínica como método diagnóstico, por lo que se debe continuar en esta línea de investigación hasta conseguir su implantación como método de screening. Uno de los componentes que se estudian en la biopsia líquida son los exosomas, los cuales están implicados en la invasión tumoral, donde las células cancerosas de mayor grado secretan mayores cantidades que las de grado inferior22.
El reciente conocimiento sobre estas nanovesículas proporciona una nueva visión y abre un camino hacia nuevas directrices en oncología. Recientemente, el número de publicaciones sobre exosomas y ctDNA está aumentando rápidamente, pero la mayoría son estudios pequeños y muy pocos tienen una validez analítica.
Hasta el momento, son muchos los biomarcadores detectados, pero ninguno ha sido validado con suficiente valor diagnóstico. Una limitación importante en su validación es el caro y lento aislamiento y procesamiento de los exosomas. Mediante el desarrollo de métodos rápidos, económicos, altamente sensibles y específicos para identificar marcadores se podría aumentar la supervivencia de los pacientes y mejorar su calidad de vida durante el proceso de la enfermedad, avanzando hacia una oncología molecular de mayor precisión9.
Como punto común a todas las investigaciones, el plasma destaca como fuente principal de ctDNA, usando EDTA como anticoagulante. El suero contiene normalmente entre 2 y 24 veces más ctDNA que el plasma, pero probablemente se debe a una contaminación por ADN derivado de la rotura de los glóbulos blancos durante la coagulación. Por ello los niveles de ctDNA son más estables en plasma que en suero23, de ahí la tendencia a realizar estudios sobre todo a partir de muestras de plasma en lugar de suero.
Los estudios también difieren en las muestras obtenidas (plasma, suero y orina) y metodologías estadísticas. Debido a la falta de unificación de criterios, no es posible comparar los estudios publicados hasta el momento24.
Conclusiones- •
La incorporación de la biopsia líquida en la práctica clínica como método de diagnóstico precoz del cáncer podría reducir en gran medida las muertes por cáncer.
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Los exosomas están implicados en la secuencia del proceso invasivo del cáncer.
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Recientes investigaciones no solo se centran en el estudio de los marcadores de forma aislada, sino que evalúan posibles combinaciones como un conjunto, con el fin de aumentar la sensibilidad diagnóstica.
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Existe una falta de concordancia en los biomarcadores detectados y tecnologías aplicadas, lo que destaca la necesidad de realizar estudios multicéntricos en grandes cortes y establecer protocolos de actuación, para aumentar la validez analítica.
Este trabajo ha sido realizado gracias a la financiación del Ministerio de Economía y Competitividad (PCIN-2017-117) y la EU Joint Programming Initiative “A Healthy Diet for a Healthy Life” (JPI HDHL INTIMIC-085) concedida a CB.
Conflicto de interesesLas autoras declaran no tener conflicto de intereses.
