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Exploración del genoma de cáncer en plasma:
Detección de aberraciones del número de copias
relacionadas con el tumor, variantes de
nucleótido único y heterogeneidad tumoral
mediante la secuenciación masiva en paralelo
K.C.A. Chan, P. Jiang, Y.W.L. Zheng, G.J.W. Liao,
H. Sun, J. Wong, S.S.N. Siu, W.C. Chan, S.L. Chan,
A.T.C. Chan, P.B.S. Lai, R.W.K. Chiu e Y.M.D. Lo
Enero de 2013
www.clinchem.org/content/59/1/211.full
© Copyright 2013 by the American Association for Clinical Chemistry
Introducción
ADN del tumor en plasma
• Presente en pacientes con cáncer
• Detectado mediante mutaciones, cambios de
metilación de ADN y ácidos nucleicos virales
• Estudios previos basados típicamente en 1
marcador de ácido nucleico o un número
reducido de estos marcadores
Nuevo enfoque
• Secuenciación shotgun de ADN
• Exploración del genoma completo
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Introducción
Secuenciación shotgun de ADN en plasma
• Basado en secuenciación de ADN masiva en
paralelo
• Secuenciación aleatoria de millones a miles de
millones de moléculas de ADN en plasma
• Requiere amplio soporte bioinformático
• Método similar usado anteriormente para
diagnóstico prenatal no invasivo
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Pregunta 1
 ¿Qué tipos de aberraciones moleculares
relacionadas con el tumor pueden detectarse
en el plasma de pacientes con cáncer?
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Materiales y métodos
Muestras:




4 pacientes con carcinoma hepatocelular (HCC)
4 pacientes con infección crónica de hepatitis B sin HCC
1 paciente con cáncer sincrónico de mama y ovarios
16 sujetos de control sanos
Secuenciación de ADN masiva en paralelo
 Realizada en ADN de plasma, tejidos tumorales y de
capa leucocitaria
Concentraciones fraccionales de ADN de tumor
en plasma
 Medido al sumar los recuentos alélicos de polimorfismos de
nucleótido único que presentan pérdidas alélicas en tumores
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Materiales y métodos
Aberraciones del número de copias:
 Genoma dividido aproximadamente en 3,000 ventanas
de 1Mb cada una
 Comparación de cada ventana en cada paciente con
cáncer y portador de hepatitis B crónica con la ventana
correspondiente de los 16 controles
Variantes de nucleótido único (SNV)
 Comparación de datos de secuenciación de ADN de capa
leucocitaria y tejidos tumorales del mismo paciente
 Elaboración de SNV relacionadas con el tumor; es decir,
mutaciones puntuales
 Búsqueda de dichas SNV relacionadas con el tumor en los
datos de secuenciación del ADN en plasma del mismo
paciente
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Pregunta 2
 ¿Qué procedimiento estadístico puede usarse
para detectar aberraciones del número de
copias en el plasma de pacientes con cáncer?
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Resultados
principales
Figura 1. Aberraciones del número de copias en el tumor (círculo más interno), plasma anterior a la cirugía
(círculo medio) y plasma posterior a la cirugía (círculo mas externo) de uno de los pacientes con HCC. Nótese
que el plasma anterior a la cirugía contiene los patrones
de ganancias
(verde)
y perdidas
(rojo)
del número
de
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American
Association
for Clinical
Chemistry
copias del tumor
Resultados
principales
Figura 2. Análisis del número de copias en el plasma de un portador de hepatitis B crónica sin HCC.
Nótese la sorprendente diferencia entre estos resultados y aquellos del plasma anterior a la cirugía del
paciente con HCC que se observa en la figura 1. © Copyright 2009 by the American Association for Clinical Chemistry
Resultados principales
Aberraciones del número de copias relacionadas con
el tumor en plasma
 Se asociaron tumores más grandes con mayores
concentraciones fraccionales de ADN de tumor en
plasma
 Se detectaron más aberraciones en pacientes con
tumores más grandes
 Las ganancias de 2 copias se detectaron con mayor
facilidad que las ganancias de 1 copia y las pérdidas
de 1 copia
 Las concentraciones fraccionales de ADN tumoral en
plasma disminuyeron después de la extracción
quirúrgica de HCC
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Resultados principales
Aplicaciones en escenarios oncológicos complejos
 El plasma recibe el ADN de tumores de múltiples
sitios, que incluyen varios tipos de tumores
 La contribución de cada sitio y tipo de tumor puede
medirse por secuenciación shotgun de ADN en
plasma
 Útil para el control no invasivo de heterogeneidad
tumoral (ver Editorial por Swanton.
doi:10.1373/clinchem.2012.197053)
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B
Resultados
principales
A
Carcinoma
ductal
infiltrante de 3 cm en
la mama izquierda
Tumor
ovárico
derecho de 12
cm
Tumor
ovárico
derecho de 6 cm
Figura 3. Análisis del número de copias en el plasma del paciente con cáncer sincrónico bilateral de ovarios y de mama. (A)
muestra las ubicaciones de los tumores. (B) muestra las aberraciones del número de copias en la mama (círculo más interno),
una región del cáncer de ovarios (segundo círculo desde el interior), plasma anterior a la cirugía (tercer círculo desde el
interior) y plasma posterior a la cirugía (círculo más externo).
Nótese que el plasma anterior a la cirugía contiene el compuesto de patrones de ganancias (verde) y pérdidas (rojo) del
número de copias de tumores de mama y ovarios. Las regiones genómicas que contienen las aberraciones del número de
copias específicas para el cáncer de mama (marcado por un cuadrángulo) o el cáncer de ovario (marcado por una flecha)
pueden usarse para medir el ADN del tumor en plasma que©aportó
cada2009
tumor.
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Carcinoma ductal
infiltrante de 3 cm
en
la
mama
izquierda
Resultados
principales
A
Tumor
ovárico
derecho de 12
cm
Tumor
ovárico
derecho de 6 cm
Clase
SNV
de
Figura 3. Contribución de las SNV asociadas con diferentes regiones del cancer de ovario en plasma. A, B, C y D
representan las SNV presentes en solo una de las 4 regiones muestreadas. AB representa las SNV presentes en
ambas regiones A y B. CD representa las SNV presentes en ambas regiones C y D. ABCD representa las SNV
presentes en las 4 regiones. Los porcentajes indican la proporción del ADN en plasma que aportó cada clase de
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SNV.
Pregunta 3
 ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de
la detección de las aberraciones del número
de copias relacionadas con el tumor en
comparación con las variantes de nucleótido
único?
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Conclusiones
 La secuenciación shotgun de ADN en plasma en
pacientes con cáncer permite lograr un perfil
genómico completo de las aberraciones
genómicas relacionadas con el cáncer
 Esta tecnología permite la detección del tumor,
el control en serie, el pronóstico y el análisis de
heterogeneidad tumoral
 Es necesaria la validación en más casos y más
tipos de tumores
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