Abordagens Analíticas e Aplicações do Sequenciamento do Exoma Total (WES) em Oncologia

A genómica está a impulsionar avanços rápidos no campo da investigação do cancro, particularmente na forma como o cancro é diagnosticado, tratado e monitorizado. O sequenciamento do exoma completo (WES) é um método de análise genética que utiliza tecnologia de captura de sequências para capturar e enriquecer o ADN das regiões do exoma completo para sequenciamento de alto rendimento. O sequenciamento do exoma é mais simples, mais rentável e mais eficiente do que o sequenciamento do genoma completo, e a sua cobertura da região-alvo é superior, facilitando a deteção de variantes.

As mutações nas regiões do exoma completo do genoma do cancro são as mais propensas a afetar o desenvolvimento tumoral. A deteção precisa de SNVs e InDels através do WES pode resolver de forma eficiente os genes de suscetibilidade e patogenicidade ao cancro, proporcionando um método fiável para a investigação genómica do cancro. O sequenciamento do exoma completo tornou-se o método preferido para muitas comparações de amostras tumorais-normais.

Com a crescente profundidade e compreensão do exoma tumoral, existem muitos outros pontos de análise além da caracterização de genes condutores e mutações, como a análise da heterogeneidade tumoral dos resultados do sequenciamento do exoma. A seguir estão alguns casos.

Análise da carga mutacional tumoral (TMB) utilizando WES

A Carga Mutacional Tumoral (TMB), definida como o número de mutações somáticas por MB da sequência do transcrito mais longo. O estado atual da investigação é que, embora a TMB seja um biomarcador potencial para a imunoterapia de tumores sólidos, ainda existe uma falta de consenso sobre o limiar ótimo de TMB para tumores sólidos específicos, e uma diferenciação mais refinada do limiar ótimo de TMB poderia melhorar significativamente as ferramentas terapêuticas para certos tumores refratários. Ao analisar a relação entre WES e TMB para todos os 32 tipos de cancro combinados e isoladamente, os investigadores descobriram que certos tipos de cancro (por exemplo, cancro do útero, bexiga e cólon) apresentam maior variabilidade nos valores de TMB do painel em comparação com os cancros do pulmão e da cabeça.

Análise de defeito de recombinação homóloga (HRD) utilizando WES

A recombinação homóloga (HR) é um processo altamente conservado que desempenha um papel importante na reparação do ADN, replicação do ADN, segregação de cromossomas meióticos e manutenção de telómeros. Em geral, a HRD pode ser causada por muitos fatores, como mutações germinativas ou mutações somáticas em genes relacionados com a reparação de ADN e inativação epigenética. Por exemplo, mutações somáticas em BRCA1 e BRCA2, que codificam proteínas de recombinação homóloga, têm sido amplamente estudadas na HRD devido à sua envolvência em cancros hereditários da mama e ovários.

Ao detectar o estado de HRD das células cancerígenas através do sequenciamento de exões, a HRD pode ser utilizada como um novo biomarcador para desempenhar um grande papel no tratamento individualizado de tumores. Devido à sensibilidade das células HRD aos inibidores de PARP, a deteção de HRD é crucial na orientação do tratamento e monitorização do prognóstico dos pacientes com tumores. O efeito terapêutico da HRD como marcador tumoral para o cancro colorretal (CRC) foi investigado através da análise WES de 9321 pacientes com tumores CRC. Foi encontrado que 1270 (13,6%) casos eram positivos para HRD e o restante era livre de HRD (ou seja, HRP). A incidência de tumores HRD era maior em tumores MSI do que em tumores MSS. No estudo TRIBE2, a sobrevivência global foi mais longa em pacientes com tumores MSS e HRD do que em pacientes com tumores MSS e HRP. Portanto, a HRD é um marcador específico de tumores CRC MSS com características moleculares e prognósticas específicas.

Alterações de deficiência de recombinação homóloga no cancro colorretal (Moretto R et al. 2022)

Análise de instabilidade de microsatélites (MSI) utilizando WES

Os microsatélites (MS) são repetições curtas em tandem (STR) ou repetições de sequência simples (SSR) que consistem em unidades de base repetidas de 1-6 bp, uniformemente distribuídas em genomas eucarióticos, incluindo regiões codificantes e não codificantes. Vários estudos mostraram que a MSI está intimamente associada à tumorigénese, e tem sido clinicamente utilizada como um importante marcador molecular para prognóstico e desenvolvimento de planos de tratamento adjuvante para tumores sólidos, como o cancro colorretal.

Na análise de MSI, podemos analisar o estado de MS de uma única amostra; também podemos rastrear genes MSI de alta frequência e prever o estado dos microsatélites de amostras tumorais com base na análise de loci de microsatélites ao nível das células somáticas.

Os autores estudaram o estado de MSI de 96 cancros com deficiência constitucional de reparação de desajustes (CMMRD) e 8 tecidos normais. Foi encontrado que apenas 17 dos 96 tumores CMMRD tinham um estado de MSI elevado (MSI-H), um resultado que foi independente do gene de mutação MMR específico, e que diferentes tumores no mesmo paciente resultaram em diferentes classificações de MSI, enquanto correlacionavam com a especificidade do tecido, como a maior percentagem de MSI-H em cancros gastrointestinais em comparação com tumores cerebrais.

MSs acumulam MS-indels em cancros germinativos MMRD (Chung J et al. 2021)

Resumo

A aplicação do sequenciamento do exoma completo na investigação tumoral pode fornecer ideias para diagnóstico, tratamento, monitorização, tratamento individualizado através de biomarcadores tumorais, e também fornecer métodos de investigação para estudar o mecanismo de ação de fármacos terapêuticos para tumores. Com base nas vantagens de baixo custo e alta eficiência, o WES tem um considerável histórico de aplicação no estudo do mecanismo tumoral, e olhando para o futuro, o WES tornará-se uma ferramenta eficaz para a biologia molecular e o tratamento individualizado de tumores.

Referências:

1. Merino D M, McShane L M, Fabrizio D, et al. Estabelecimento de diretrizes para harmonizar a carga mutacional tumoral (TMB): avaliação in silico da variação na quantificação de TMB através de plataformas de diagnóstico: fase I do Projeto de Harmonização de TMB dos Amigos da Investigação do Cancro. Journal for immunotherapy of cancer, 2020, 8(1).
2. Moretto R, Elliott A, Zhang J, et al. Alterações de deficiência de recombinação homóloga no cancro colorretal: implicações clínicas, moleculares e prognósticas. JNCI: Journal of the National Cancer Institute, 2022, 114(2): 271-279.
3. Chung J, Maruvka Y E, Sudhaman S, et al. A DNA Polymerase e a Reparação de Desajustes Exercem Assinaturas Distintas de Instabilidade de Microsatélites em Células Humanas Normais e Malignas. Cancer discovery, 2021, 11(5): 1176-1191.