Avanço da Investigação do Cancro através do Sequenciamento do Exoma Completo

Embora os exões constituam apenas 1-2% do genoma humano, eles abrigam impressionantes 85% das mutações conhecidas que causam doenças, com exploração contínua de mutações relacionadas a doenças ainda não descobertas. Emergindo como uma ferramenta poderosa, Sequenciamento do Exoma Completo (WES) foca nessas regiões exónicas e segmentos genéticos vizinhos. Utiliza sequenciamento de segunda geração para desvendar sequências genéticas, fundindo descobertas com bases de dados de exões e técnicas de biobanco para iluminar as ligações entre mutações e doenças. Notavelmente, o WES alcança profundidades de sequenciamento superiores a 100X, tornando-se uma via extraordinariamente eficiente para descobrir insights sobre doenças humanas.

Atualmente, a tecnologia WES permeou domínios que abrangem distúrbios de um único gene, doenças complexas e, notavelmente, a pesquisa sobre câncer—um domínio de complexidade e importância primordiais. Entre essas atividades, a pesquisa sobre câncer destaca-se como um esforço fervoroso, lidando com uma complexidade sem igual e uma urgência universal. A CD Genomics atua como um precursor, fornecendo serviços pioneiros de sequenciamento e análise de biossinais adaptados para o estudo de exões tumorais através de WES e metodologias de biossinais. Isso garante uma abordagem mais eficiente, abrangente e profunda para investigações focadas em tumores.

Iluminando Características de Mutação

A jornada evolutiva do câncer é delineada em três estágios fundamentais—desenvolvimento pré-canceroso, gênese do câncer e diferenciação tumoral. Ao longo desses estágios, as mutações se acumulam em padrões diversos, gerando frequências mutacionais distintas em bases individuais. Esse fenômeno dá origem a perfis de mutação únicos para cada estágio. Investigar essas características distintas promete insights sobre os modos de desenvolvimento tumoral—linear ou ramificado—proporcionando orientações valiosas para intervenções terapêuticas.

O panorama da caracterização de mutações atravessa quatro categorias de acordo com os tipos de mutação: Substituição de Base Única (SBS), Substituição de Duas Bases (DBS), Inserções e Deleções de Pequenos Fragmentos (ID) e Inserções e Deleções de Grandes Fragmentos (CN). A SBS encapsula mutações em uma única base, totalizando 96 tipos de mutações após análise de permutação e combinação. O banco de dados COSMIC, um repositório de mutações cancerígenas, possui 78 assinaturas de mutação do genoma tumoral SBS, exemplificando a magnitude da variação genética dentro das células cancerígenas.

Além disso, a caracterização de mutações prova ser instrumental na análise de amostras limitadas, como organoides (PDOs). Pesquisadores engenham um organoide de câncer gástrico para testes de medicamentos. Antes de tais testes, confirmar o alinhamento do organoide com as características do tumor primário torna-se fundamental. WES avalia duas amostras tumorais, comparando os perfis de mutação do tumor primário e do organoide. Notavelmente, enquanto as tendências gerais nos tipos de mutação SBS se alinham, a correspondência conclusiva exige análises suplementares, sublinhando os passos meticulosos realizados para verificar a consistência entre o PDO e o tumor primário.

Análise da Carga Mutacional Tumoral (TMB)

A Carga Mutacional Tumoral (TMB), uma métrica que denota a contagem de mutações somáticas por megabase (MB) da sequência de transcrito mais longa, sofre flutuações entre diferentes tumores. Esta dimensão analítica promete revolucionar a precisão preditiva nos resultados da imunoterapia e atua como um potente catalisador na ampliação do leque de pacientes elegíveis para terapias com inibidores de pontos de verificação imunológicos (ICI). Notavelmente, estudos destacam seu papel crucial na previsão da eficácia imunoterapêutica em cânceres de pulmão, fígado, colorretal, bexiga e melanoma. Uma TMB elevada pode estimular a geração de uma abundância de neoantígenos, intensificando a probabilidade de reconhecimento pelas células T—um fator crucial para tornar os tumores suscetíveis à imunoterapia. Isso sublinha sua correlação clínica fundamental com inibidores de pontos de verificação imunológicos (ICIs).

No entanto, o panorama científico atual revela que, embora a TMB se apresente como um biomarcador promissor de imunoterapia em tumores sólidos, um consenso unânime sobre o limiar ideal de TMB para distintas malignidades sólidas permanece elusivo. Este intrincado quebra-cabeça ganha ainda mais nuances com o reconhecimento de que delinear finamente os limiares ideais de TMB pode orquestrar uma metamorfose dramática na eficácia dos tratamentos com inibidores de pontos de verificação imunológicos (ICI), particularmente para pacientes com câncer de pulmão não pequenas células (NSCLC).

Tomemos, por exemplo, o trabalho de Biagio Ricciuti et al., que exploraram a intrincada correlação entre níveis elevados de TMB e a eficácia da imunoterapia no âmbito das interações clinicamente programadas de morte celular (PD-1/PD-L1) em pacientes com NSCLC. Sua investigação demonstrou que, em contraste com o grupo de TMB-baixo, o grupo de TMB-alto entre o subconjunto que expressa PD-1/PD-L1 tratado com inibição de PD-1/PD-L1 experimentou um aumento notável tanto nas taxas de eficácia quanto nos resultados de sobrevivência. O marco desse aumento foi acompanhado por uma infiltração elevada de células T CD8+, acompanhada por um perfil de expressão gênica distintivo indicativo de uma resposta imunológica ativa.

Os dados são de pacientes da coorte do Dana-Farber Cancer Institute, incluindo 384 pacientes com baixa carga mutacional tumoral
(TMB) e 44 pacientes com alta TMB. (Ricciuti et al., 2022)

Perda de Heterozigosidade (LOH) através da Análise WES

A perda de heterozigosidade (LOH) encapsula um fenômeno profundo onde loci genômicos que tradicionalmente exibem heterozigosidade em tecidos normais sofrem uma transformação dentro dos tecidos tumorais. Essa transformação envolve a conversão de alguns loci heterozigóticos para um estado de homogeneidade. Os mecanismos subjacentes a essa mudança incluem alterações no número de cópias de cromossomos, substituições gênicas, recombinação de células somáticas e não disjunção mitótica. O resultado desse processo transformador é denominado deleção heterozigótica—um acontecimento fundamental com uma forte afiliação a genes supressores de tumor (por exemplo, TP53). Essa deleção limita o potencial de desenvolvimento de tumores malignos quando ambos os alelos estão intactos. No entanto, quando um alelo sofre uma aberração substancial, o outro alelo sucumbe a um estado inativo devido à deleção, apagando seu papel inibitório. Subsequentemente, a transformação celular em um estado cancerígeno ocorre.

O imenso potencial do Sequenciamento do Exoma Completo (WES) brilha intensamente no contexto da análise de LOH. Ao aproveitar os dados do WES, pode-se discernir regiões dentro do tumor que exibem LOH. Simultaneamente, a abordagem revela locais de mutação de Variação de Nucleotídeo Único (SNV) dentro dessas regiões de LOH, enquanto fornece anotações essenciais sobre atributos oncogênicos. Uma exploração abrangente de LOH não apenas desenterra novos oncogenes impulsionados por LOH, mas também lança uma luz radiante sobre o intrincado panorama da tumorigenese.

Além de seu impacto como um marcador abrangente, a LOH opera como um tradutor intrincado, transmitindo eventos de LOH dentro das células cancerígenas em potentes sinais de ativação para células imunológicas. Este aspecto abre portas para avenidas inovadoras em imunoterapia. Os sinais derivados da LOH poderiam potencialmente guiar estratégias imunoterapêuticas, focando a atenção nesses eventos cruciais e tornando-os suscetíveis a intervenções imunológicas direcionadas.

Distribuição de gLOH em LMS. (Seligson et al., 2022)

Referências:

1. Ricciuti, Biagio, et al. "Associação de alta carga mutacional tumoral em cânceres de pulmão não pequenas células com aumento da infiltração imunológica e melhores resultados clínicos da inibição de PD-L1 em níveis de expressão de PD-L1." JAMA oncology 8.8 (2022): 1160-1168.
2. Seligson, Nathan D., et al. "Os motores da perda de heterozigosidade genômica em leiomiosarcoma são distintos dos carcinomas." NPJ Precision Oncology 6.1 (2022): 29.