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La biopsia líquida: una nueva herramienta en el manejo del cáncer oral

Correspondencia: Dra. María Mercedes Suárez Cunqueiro

Correo electrónico: mariamercedes.suarez@usc.es

 

1 Department of Surgery and Medical-Surgical Specialties, Medicine and Dentistry School, Universidade de Santiago de Compostela (USC), 15782 Santiago de Compostela, Spain; anamaria.rodriguez.ces@rai.usc.es (A.M.R.-C.); oscar.rapado@rai.usc.es (O.R.-G.); mariamercedes.suarez@usc.es (M.M.S.-C.).

2 Galician Precision Oncology Research Group (ONCOGAL), Medicine and Dentistry School, Universidade de Santiago de Compostela (USC), 15782 Santiago de Compostela, Spain.

3 Liquid Biopsy Analysis Unit, Translational Medical Oncology Group (ONCOMET), Health Research Institute of Santiago (IDIS), Santiago de Compostela, 15706, Spain.

4 Centro de Investigación Biomédica en Red en Cáncer (CIBERONC), Instituto de Salud Carlos III, 28029 Madrid, Spain. 5 Translational Medical Oncology Group (ONCOMET), Health Research Institute of Santiago (IDIS), Complexo Hospitalario Universitario de Santiago de Compostela (CHUS, SERGAS), 15706 Santiago de Compostela, Spain.

  • Ana María Rodríguez-Ces, DDS, PhDc 1,2,3


  • Óscar Rapado-González, DDS, PhD 1,2,3,4


  • María Mercedes Suárez-Cunqueiro, DDS, PhD 1,2,4,5

RESUMEN

Actualmente las biopsias líquidas han emergido como una potencial herramienta para el manejo del cáncer oral. Su aplicación ha demostrado ser clave en el desarrollo de una oncología de precisión gracias a su capacidad de proporcionar información molecular de una manera mínimamente invasiva, a diferencia de la biopsia de tumor sólido. Además, ofrecen una visión global de la heterogeneidad tumoral que se produce en la carcinogénesis oral, tanto en el momento diagnóstico como durante la evolución de la enfermedad, lo cual tiene un impacto importante en la respuesta al tratamiento, así como, en la progresión de la enfermedad. El ADN libre circulante, las células tumorales circulantes, los micro-ARN, y los exosomas, constituyen los biomarcadores tumorales más comúnmente estudiados en biopsias líquidas de sangre. Aunque es necesario aumentar el número de estudios y la sensibilidad de las herramientas de análisis molecular, la aparición de la inteligencia artificial y el desarrollo de tecnologías cada vez más precisas permitirá, en los próximos años, la implementación clínica de la biopsia líquida en el manejo del cáncer oral, revolucionando el diagnóstico, el pronóstico y el tratamiento de esta patología.

Palabras clave: biopsia líquida, cáncer oral, biomarcadores, ADN tumoral circulante, células tumorales circulantes, microARNs, exosomas.

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ABSTRACT

Currently, liquid biopsies have emerged as a potential tool for the management of oral cancer. Their application has proven to be crucial in the development of precision oncology due to their ability to provide molecular information in a minimally invasive manner, in contrast with solid tumor biopsies. Additionally, they offer a comprehensive view of the tumor heterogeneity that occurs in oral carcinogenesis, both at the time of diagnosis and during the disease, which has a significant impact on treatment response and disease progression. Circulating free DNA, circulating tumor cells, microRNAs, and exosomes are the most studied tumor biomarkers in blood liquid biopsies. Although there is a need to increase the number of studies and the sensitivity of molecular analysis tools, the emergence of artificial intelligence and the development of increasingly precise technologies will allow for the clinical implementation of liquid biopsies in the management of oral cancer in the coming years, revolutionizing the diagnosis, prognosis, and treatment of this condition.

Key words: liquid biopsy, oral cancer, biomarkers, circulating tumoral DNA, circulating tumor cells, microRNAs, exosomes. 

 

INTRODUCCIÓN

Las biopsias líquidas han emergido como una novedosa estrategia en la detección temprana de enfermedades, así como en el manejo de éstas durante el tratamiento y su curso evolutivo. Durante la última década, de entre todas las disciplinas médicas, es particularmente en el campo de la oncología donde se produjo su mayor desarrollo, transformando el enfoque diagnóstico, el tratamiento y el seguimiento de múltiples tipos de cáncer. La biopsia líquida se basa en el análisis de diferentes moléculas tales como los ácidos nucleicos (ADN y ARN), las células tumorales circulantes (CTCs), las proteínas o los metabolitos, entre otras. Su estudio puede llevarse a cabo en diferentes fluidos corporales, como sangre1, saliva2, líquido cefalorraquídeo3, leche materna4 u orina5. La posibilidad de detectar y caracterizar estas moléculas en diferentes biofluidos representa una alternativa más rápida y menos invasiva de detección y manejo del cáncer, en comparación con otras técnicas, lo que supone un avance significativo para la oncología moderna. Su capacidad para identificar alteraciones genéticas y genómicas, así como para obtener gran cantidad de información sobre el perfil molecular cambiante del tumor, es clave en la implementación de tratamientos personalizados en la clínica diaria, dando un impulso al desarrollo de la oncología de precisión6.

 

 

En la actualidad, el cáncer oral sigue siendo uno de los cánceres más prevalentes7, representando un grave problema a nivel global, siendo su incidencia mayor en los países menos desarrollados. La Sociedad Española de Oncología Médica (SEOM) estima que el presente año 2023, el cáncer oral será uno de los diez cánceres más diagnosticados en España, con más de 7.000 casos nuevos previstos8. Cuenta con una etiología multifactorial y, en la mayoría de los casos, su desarrollo está relacionado con diversos factores de riesgo tales como el tabaco, el consumo de alcohol9, la infección del virus del papiloma humano (VPH)10 o la presencia de desórdenes orales potencialmente malignos11, entre otros. Aunque su pronóstico es bueno cuando es diagnosticado en estadios tempranos la realidad es que, a día de hoy, a pesar de las mejoras en el sistema sanitario, la mayoría de los casos de carcinoma oral de células escamosas (COCE), el tipo histológico más común, siguen siendo diagnosticados en estadios avanzados en los que las posibilidades terapéuticas, de calidad de vida y de supervivencia disminuyen considerablemente12. Cabe destacar que, en los últimos años, se ha detectado un incremento en la incidencia de cáncer oral principalmente en mujeres sin factores de riesgo clásicos conocidos13-15, lo que evidencia la existencia de otros factores etiológicos fuera de los comúnmente descritos implicados en la carcinogénesis oral lo cual complica el entendimiento y la prevención de la enfermedad.

 

En la práctica clínica diaria, la biopsia de tejido tumoral junto con su posterior diagnóstico histopatológico sigue siendo el gold standard para el diagnóstico del cáncer oral, sin embargo, solo ofrece información puntual y relativa a la zona biopsiada por lo que, no se obtiene un perfil molecular (información genética y genómica) completo del tumor. En contraposición, la biopsia líquida ofrece una visión global de la heterogeneidad tumoral en el momento del diagnóstico y además, también permite conocer cómo varía ésta a través del tiempo, durante el tratamiento y el seguimiento posterior del paciente (figura 2).

 

 

En esta revisión introduciremos los conceptos generales relacionados con la biopsia líquida y definiremos algunos de los biomarcadores que podemos estudiar en ella, así como su aplicación actual en el manejo del cáncer oral. 

 

BIOMARCADORES EN CÁNCER ORAL

En los últimos años, numerosos estudios han destacado el gran potencial de la aplicación de la biopsia líquida en el cáncer. Respecto al cáncer oral, aunque la evidencia científica ha evidenciado que el uso de biomarcadores en biopsia líquida tiene aplicabilidad directa en esta patología tumoral, la realidad es que su desarrollo sigue estando en su infancia. A continuación, se describen los biomarcadores más comúnmente usados en investigación (figura 3).

 

ADN libre celular circulante y ADN tumoral circulante

El ADN libre celular circulante, conocido como cfDNA (por sus siglas en inglés, cell-free DNA), representa el biomarcador más estudiado en la biopsia líquida. Su utilidad clínica fue descrita por primera por Mandel y Métais en 194816, sin embargo, no fue hasta 1977 cuando se relacionó por primera vez con el cáncer17. El cfDNA se compone principalmente de ADN de doble cadena de diferentes tamaños y es liberado en distintas cantidades a los diferentes biofluidos corporales, mediante procesos celulares como la muerte celular (apoptosis), la degradación celular (necrosis) o la secreción activa (figura 4)18. Aunque en condiciones normales, la mayor proporción de cfDNA proviene del sistema hematopoyético, en los pacientes con cáncer, aparte del cfDNA proveniente de células sanas, existe un pequeño porcentaje variable de origen tumoral conocido como ADN tumoral circulante (ctDNA, del inglés circulating tumoral DNA). El ctDNA se caracteriza por presentar mutaciones somáticas, cambios genéticos en las células del cuerpo que no han sido heredados, que proceden del tumor. La información que aporta el ctDNA es muy importante para entender cómo se desarrolla y se propaga la enfermedad tumoral, así como para identificar dianas terapéuticas dirigidas a las mutaciones específicas presentes en las células tumorales. La concentración de este ctDNA varía dependiendo del tipo de cáncer y el estadio en el que se encuentra, así como de otras características relativas al tumor como el grado de vascularización, la localización o la respuesta al tratamiento19.

 

 

En los últimos años este biomarcador está siendo muy estudiado debido a la gran variedad de información que otorga de forma mínimamente invasiva sobre el tumor primario y/o las metástasis20. El ctDNA no solo aporta conocimiento sobre las alteraciones genéticas presentes, como las mutaciones y los cambios en el número de copias de genes, sino también sobre las alteraciones epigenéticas como la metilación (adición de grupos metilo, CH3, al ADN que puede afectar a la regulación de los genes)21

 

Desde el punto de vista del cfDNA como biomarcador, tanto su concentración como su caracterización genética (mutaciones) y epigenética (metilación, entre otros) han demostrado su aplicabilidad clínica en el manejo del cáncer. En el COCE, se ha observado un incremento de la concentración de cfDNA respecto a los individuos sanos, detectándose niveles más elevados en pacientes con estadios más avanzados22,23. El análisis del cfDNA permite definir el perfil molecular de los tumores orales, representando una oportunidad de futuro para identificar las mutaciones más prevalentes en esta patología24. Sin embargo, hay que tener en cuenta que, en particular, el ctDNA se encuentra en unas cantidades muy bajas en los estadios tempranos, lo que hace necesario el desarrollo de técnicas de alta sensibilidad que permitan su detección y análisis25.

 

Células tumorales circulantes 

Durante el desarrollo tumoral, las células adquieren una serie de cambios genéticos y epigenéticos que les permiten adaptarse al entorno cambiante del cáncer, de esta forma se crea un ambiente tumoral en el que conviven células tumorales de diferentes fenotipos26. Las células cancerígenas comienzan con una transición epitelio-mesenquimal (EMT, del inglés Ephitelial Mesenchymal Transition) que les permite abandonar el tumor primario a través del torrente sanguíneo o el sistema linfático para posteriormente desplazarse de forma individual, aisladas, o en grupo formando clusters, constituyendo lo que conocemos como CTCs (del inglés, circulating tumor cells). Los clusters sobreviven en circulación con mayor facilidad evadiendo con frecuencia la acción del sistema inmune. Aquellas células que logran sobrevivir en circulación tienen que revertir el proceso de EMT para volver a adquirir rasgos epiteliales, lo cual les permite abandonar el torrente sanguíneo, anidar en otras localizaciones corporales y comenzar a proliferar27, originando un nuevo ambiente tumoral que conocemos como metástasis26,28. Este crecimiento a distancia de las células tumorales es la principal causa de muerte de los pacientes con cáncer debido a que al ser una entidad diferente a la del tumor primario, las terapias aplicadas al paciente no son tan efectivas (figura 5)29.

 

 

Uno de los problemas que presenta el estudio de las CTCs, es que tienen una alta degradabilidad y se encuentran en una cantidad muy baja (± 10 células por mililitro de sangre) en medio de otros componentes sanguíneos, lo que complica su detección y posterior análisis26,30,31. Para detectar esta pequeña proporción de células, el único sistema aprobado por la FDA es el CellSearch (Menarini Silicon Biosystems, Italy), cuya tecnología se basa en el estudio de los antígenos que se expresan en las CTCs, pero no en el resto de las células circulantes. Aunque este dispositivo se utiliza diariamente y está aprobado para monitorizar a los pacientes que padecen distintos tipos de cáncer como mama, colorrectal o próstata, en cáncer de cabeza y cuello no existen muchos estudios relacionados con su uso y aplicación32.

 

Micro-ARNs

Los miRNAs (derivados del inglés, microRNAs), constituyen una familia de pequeños ARNs monocatenarios no codificantes, es decir, que no se traducen en proteínas, y están compuestos por una serie de entre 18-25 nucleótidos de longitud. Fueron descritos por primera vez en 199333 y están encargados de la regulación de la expresión genética a nivel postranscripcional, justo antes de que las moléculas de ARN se traduzcan en proteínas34. Este proceso implica su unión a secuencias complementarias presentes en la región no transcrita del ARN mensajero, lo que conduce a la inhibición de la traducción, y por tanto la supresión o la degradación del gen35.

 

En la actualidad, se han identificado más de 2,000 miRNAs capaces de regular la expresión de aproximadamente un tercio de los genes en el genoma humano36, teniendo un impacto directo en el metabolismo, la apoptosis y la proliferación celular37,38. En el contexto del cáncer, desempeñan un papel relevante en la regulación del microambiente tumoral, la angiogénesis, la migración celular o el proceso de metástasis38,39, actuando como promotores o supresores tumorales dependiendo de su nivel de expresión40.

 

Una característica importante de los miRNAs es su estabilidad en condiciones adversas, ya que no son susceptibles a la acción de la RNAsa endógena, una enzima que los degradaría en condiciones normales, lo que haría que no pudieran cumplir su función reguladora en la expresión. Se encuentran en diferentes biofluidos como la sangre, la saliva o la orina y, cuando son detectados en circulación, se denominan miRNAs circulantes41,42. La presencia de los miRNAs en las biopsias líquidas es debida mayoritariamente a tres procesos: (1) la liberación pasiva de miRNAs celulares debido a la apoptosis celular y el daño tisular, (2) la secreción activa selectiva como miRNAs libres y (3) la secreción activa en microvesículas y exosomas43. En este contexto, el perfil de expresión de los miRNAs circulantes puede reflejar el perfil del tumor primario o las lesiones metastásicas, lo que facilita la detección del cáncer en sus diferentes etapas de manera no invasiva.

 

Numerosos estudios se han centrado en al análisis de los miRNAs circulantes en el cáncer oral, demostrando su potencial aplicación clínica en el diagnóstico, pronóstico, y tratamiento44,45. A pesar de que se han identificado múltiples miRNAs desregulados en biopsias líquidas de pacientes con cáncer oral, son necesarios más estudios para dilucidar su papel en el desarrollo y la progresión del cáncer oral41.

 

Vesículas extracelulares (exosomas) 

Las vesículas extracelulares (VEs) fueron descritas por primera vez en 198346 y representan unas moléculas bioactivas que intervienen en numerosos procesos biológicos, tanto fisiológicos como patológicos47-49. Las VEs pueden ser secretadas por las distintas células corporales, incluyendo aquellas de origen tumoral, y comprende un grupo heterogéneo de estructuras, generalmente de forma esférica y con tamaño diferente, recubiertas por una membrana entre las cuales se encuentran las microvesículas, los exosomas y los cuerpos apoptóticos50.

 

Los exosomas representan una subpoblación de VEs de tamaño reducido, con diámetros inferiores a 150 nm, y cuya presencia ha sido identificada en el microambiente tumoral. Estas vesículas actúan como mensajeros intercelulares debido a que en su interior contienen biomarcadores específicos de la célula de la que provienen tales como proteínas, lípidos, miRNAs y demás material genético, pudiendo ser captados por las células adyacentes o distantes, desencadenando cambios en su funcionamiento. En el contexto del cáncer, las VEs desempeñan un papel fundamental en los procesos de carcinogénesis51, invasión tumoral y metástasis, pudiendo tener un efecto tanto promotor como inhibidor tumoral52

 

Concretamente, en el COCE, se ha demostrado la importancia que tiene el contenido de los exosomas en la migración e invasión de células cancerígenas53, en la formación de la metástasis54 , así como otros procesos moleculares claves en la carcinogénesis oral55. Además, ya se han identificado miRNAs oncogénicos en exosomas de pacientes con cáncer oral, lo que resalta el interés de estudiar el contenido de los exosomas para identificar potenciales biomarcadores para el cribado del cáncer oral56, así como posibles dianas terapéuticas. Es por ello por lo que, la secreción y composición de los exosomas tiene un gran interés biológico en la identificación de nuevos biomarcadores tumorales no invasivos57

 

LA BIOPSIA LÍQUIDA Y SU FUTURO EN EL CÁNCER ORAL

Aunque el término “biopsia líquida” es relativamente reciente, acuñado por Pantel y Panabières en el 201058, ya en el siglo V d.C, Hipócrates exponía la teoría que defendía la importancia del equilibrio de los 4 líquidos o “humores” (sangre, flema, bilis negra y bilis amarilla) que componían el cuerpo humano59. Desde ese momento se han hecho muchos avances que han contribuido a que la biopsia líquida hoy en día sea una herramienta clave en el desarrollo de una oncología de precisión, la cual ya es una realidad clínica en el diagnóstico y tratamiento de algunos tumores en nuestro sistema sanitario.

 

Sin embargo, a pesar de los continuos avances científicos y el aumento del número de estudios, todavía queda un largo camino por recorrer antes de lograr la implementación clínica de la biopsia líquida en el manejo del cáncer oral. Por un lado, es necesario estandarizar los métodos de aislamiento, procesado y análisis de los diferentes biomarcadores, lo que permitirá trasladar los resultados obtenidos entre los diferentes estudios a la clínica25. Por otro lado, es imprescindible avanzar en el desarrollo de técnicas más sensibles y precisas, que permitan detectar y seguir el comportamiento de los marcadores tumorales durante la evolución de la enfermedad.

 

La biopsia líquida tiene un gran potencial para la identificación mínimamente invasiva de diferentes biomarcadores tumorales (proteínas, miRNAs, metabolitos, mutaciones o metilación) involucrados en el cáncer oral. El desarrollo de estudios multicéntricos prospectivos y de modelos predictivos robustos, que integren diferentes biomarcadores, será clave en el manejo personalizado del cáncer oral, facilitando su implementación clínica, desde el diagnóstico, al tratamiento y evolución de la enfermedad. Además, la implementación de nuevas tecnologías avanzadas como la Inteligencia Artificial (IA) y el Machine Learning (ML) permitirá el análisis de una gran cantidad de datos que ayudará a la integración clínica de la biopsia líquida en el cáncer oral, lo que representará un importante avance en el diagnóstico, pronóstico y tratamiento de este tumor mejorando las probabilidades de supervivencia y curación de los pacientes.

 

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