Scopri le Nuove Tecnologie Rivoluzionarie per la Diagnosi Precoce del Cancro Tramite Esami del Sangue

La diagnosi precoce del cancro rappresenta una strategia fondamentale per identificare i tumori in una fase iniziale, quando le probabilità di successo del trattamento sono maggiori e le terapie meno invasive. Allo scopo di raggiungere questo obiettivo, la ricerca scientifica si sta concentrando sullo sviluppo di nuovi esami del sangue, capaci di rilevare la presenza di cellule tumorali o di specifici marcatori associati al cancro.

Un Nuovo Test Potenziato dall'Intelligenza Artificiale

I ricercatori della Division of Medical Oncology, Department of Oncology, Mayo Clinic di Rochester negli Stati Uniti, hanno sviluppato un nuovo tipo di analisi del sangue potenziata dall’intelligenza artificiale (AI). Questo test è in grado di rilevare con precisione oltre 50 diversi tipi di tumore ed è capace di identificare anche la sede del tumore.

Il sotto-studio prospettico caso-controllo ha realizzato il test impiegando un algoritmo di apprendimento automatico per la ricerca di specifici cambiamenti chimici nel DNA, chiamati patterns di metilazione, associati al cancro, nel DNA libero circolante (cfDNA). Questo permette di rilevare e localizzare più tipi di cancro in tutti gli stadi con elevata specificità.

Nello studio sono stati arruolati 6.689 partecipanti [2.482 avevano un tumore (oltre 50 tipi di cancro), 4.207 non erano portatori di un tumore] e sono stati distribuiti in set di training e validazione. Il cfDNA plasmatico è stato sottoposto a sequenziamento bisolfito indirizzato a un pannello di oltre 100.000 regioni di metilazione informativa. È stato sviluppato e validato un classificatore per la rilevazione del cancro e la localizzazione dei tessuti di origine (TOO). Le prestazioni sono state coerenti nei set di training e di validazione.

Risultati dello Studio

I risultati dello studio hanno mostrato un'alta specificità e sensibilità del test:

Specificità: 99,3%
Tasso di falsi positivi (FPR): 0,7%
Sensibilità (stadio I-III): 67,3% in un set predefinito di 12 tipi di cancro (ano, vescica, colon/retto, esofago, testa e collo, fegato/dotto biliare, polmone, linfoma, ovaio, pancreas, neoplasia delle plasmacellule, stomaco)
Sensibilità (tutti i tipi di cancro): 43,9%
Predizione TOO: 96% dei campioni con segnale simile al cancro

In conclusione, il sequenziamento di cfDNA sfruttando i modelli di metilazione informativa ha rilevato più di 50 tipi di cancro in tutti gli stadi.

Il Test MCED e lo Studio Circulating Cell-free Genome Atlas

Un altro studio prospettico, chiamato Circulating Cell-free Genome Atlas, ha dimostrato che un test MCED basato sul sangue che utilizza il sequenziamento del DNA privo di cellule (cfDNA), in combinazione con l’apprendimento automatico, potrebbe rilevare i segnali del cancro su più tipologie e predire l’evoluzione con precisione altamente elevata.

Sono state 4077 le persone coinvolte, di cui 2823 con diagnosi di cancro e 1254 sane. A tutte è stato effettuato il test per l’analisi di metilazione del DNA libero circolante, mentre le analisi molecolari eseguite con la biopsia liquida sono state poi associate a un algoritmo di predizione basato sull’intelligenza artificiale. Proprio grazie a questo sistema l’esame del sangue ha permesso di individuare così tante tipologie diverse di tumore, accompagnando i risultati con un tasso di falsi positivi (cioè persone positive al test, ma non affette da cancro) dello 0,5%.

La percentuale di coloro che invece avevano una diagnosi di cancro e sono risultati positivi al test variava in base allo stadio della malattia.

CancerSEEK: Un Test Combinato per la Diagnosi Precoce

Un altro approccio promettente è rappresentato dal test CancerSEEK, che combina l'analisi del DNA e delle proteine tumorali. Questo test ha dimostrato un'affidabilità variabile dal 69 al 98% dei casi, a seconda del tipo di cancro, per la diagnosi precoce delle otto più comuni forme di tumore.

Il gruppo guidato da Joshua Cohen è riuscito a valutare le mutazioni di 16 geni tumorali, insieme ai livelli di 10 proteine circolanti nel sangue, per il cancro del seno, fegato, ovaie, polmone, stomaco, pancreas, esofago e colon retto. Lo hanno provato su malati a cui erano stati diagnosticati tumori di diversa gravità, e su 850 volontari sani.

"Si tratta dunque di un test più completo e nuovo che può permettere una maggiore personalizzazione della terapia, adatta ai malati che hanno determinate caratteristiche genetiche", continua. A rendere ancora più affidabile l'esame è la probabilità bassissima che possa dare falsi positivi: nello studio sono stati solo 7 su più di 1000. In alcuni casi il test è riuscito a dare informazioni anche sull'origine del tessuto malato, cosa risultata sempre difficile in passato.

Il Trial PATHFINDER e l'Importanza dei Frammenti di DNA Circolante

Importanti novità sono emerse anche dal congresso ESMO tenutosi a Parigi dal 9 al 13 settembre 2022. Il trial PATHFINDER prevedeva due gruppi di pazienti: nel gruppo A sono stati arruolati soggetti ad alto rischio di tumore, definito da una precedente storia di cancro, una storia di fumo, una predisposizione genetica al tumore o una malattia oncologica ereditaria; nel gruppo B sono stati arruolati soggetti che non soddisfacevano questi criteri. I regolari screening oncologici raccomandati dalle linee guida sono stati contestualmente portati avanti in tutti i pazienti dello studio.

Il test MCED, utilizzando il sequenziamento di ultima generazione e i sistemi di intelligenza artificiale, va alla ricerca di frammenti di DNA circolante (ctDNA), liberati dalle cellule tumorali. I frammenti individuati nel campione di sangue sono poi sequenziati per trovare specifiche metilazioni in grado di fornire indicazioni sul tessuto di origine. “L’aspetto entusiasmante di questo approccio è che ha permesso di individuare tumori sia solidi sia liquidi. È davvero un test pan-tumorale”, ha sottolineato Deborah Schrag, prima autrice dello studio clinico.

L’azienda GRAIL, che ha sviluppato il test, ha annunciato di aver completato l’arruolamento di un nuovo ed ampio studio randomizzato e controllato (140.000 individui sani di età compresa tra 50 e 77 anni) per valutare ulteriormente il test MCED, i cui risultati si attendono per il 2026.

ISET: Isolamento delle Cellule Tumorali in Base alla Dimensione

«Lo dice lo stesso acronimo: Iset, isolamento delle cellule tumorali in base alla loro dimensione», spiega l’immunologa Antonella Viola, ordinario di patologia generale all’Università di Padova.«Si tratta di una tecnica che, attraverso un esame del sangue, individua le cellule cancerose circolanti nell’organismo. L’obiettivo è arrivare alla diagnosi in anticipo rispetto a quanto non si riesca a fare ricorrendo alle tecniche di diagnostica per immagine: come Tac, Pet e risonanza magnetica.

Nel sangue delle persone sane, si ritrovano soltanto tre tipologie cellulari: i leucociti, gli eritrociti e le piastrine. Quando si ritrova una cellula più grande, che normalmente non dovrebbe esserci, è fondato il sospetto che segnali la presenza di un tumore già sviluppatosi.

Molti laboratori stanno lavorando da anni sulla ricerca di cellule tumorali circolanti ed esistono almeno una quarantina di metodi diversi per l’identificazione di queste cellule. Il reale vantaggio di questo approccio rispetto agli altri è tutto da dimostrare. La maggior parte degli studi che lo supportano sono stati condotti in vitro o su modello animale, ma ci sono anche ricerche in cui è stato possibile scoprire le cellule tumorali nei pazienti. I dati, nello specifico, riguardano cellule neoplastiche polmonari, del colon-retto, della prostata, del seno, del pancreas, del fegato e del melanoma. I risultati, in linea teorica, in futuro potrebbero essere estesi a tutti i tumori. Ma al momento non esiste alcun trial clinico randomizzato che confronti la ricerca delle cellule tumorali nel sangue con gli iter diagnostici al momento in uso per le diverse neoplasie.

Per questo motivo il sistema di isolamento di Iset non è considerato migliore dalla comunità scientifica rispetto agli altri disponibili. Il giudizio, dunque, è rimandato.

Limitazioni e Considerazioni sull'Utilizzo di ISET

La ricerca di cellule tumorali è meno precisa rispetto alla diagnostica molecolare. Nel primo caso è come se si calasse una rete per verificare se qualcosa rimane impigliato tra le maglie. Per andare alla ricerca del Dna o dei microRna in circolo occorre invece sapere che cosa si sta cercando. A causa della grande variabilità individuale e della natura eterogenea del cancro, l’analisi dei microRna a scopo diagnostico in soggetti sani è ancora una sfida.

Un rischio simile esiste, soprattutto nei confronti di quei tumori su cui è già vivo il dibattito in questo senso: mi riferisco a quelli della prostata e della tiroide.

Marcatori Tumorali: Un Utile Strumento Diagnostico

I marcatori tumorali (anche conosciuti come markers tumorali), e più recentemente classificati tra i marcatori biologici (biomarkers), sono sostanze, per lo più proteine, facilmente rintracciabili nel sangue con un semplice prelievo ematico venoso. Si tratta di frequente di molecole che possono essere prodotte anche dalle cellule non tumorali in assenza di malattia. Le cellule cancerose, tuttavia, moltiplicandosi in genere più velocemente, possono rilasciarne nel sangue quantità maggiori rispetto alla norma. Questi livelli anomali, di conseguenza, possono essere un campanello di allarme per intercettare la malattia.

I marcatori tumorali possono essere impiegati nella diagnosi di alcuni tipi di cancro, nella valutazione prognostica, ma soprattutto nel monitoraggio della risposta ai trattamenti farmacologici. Nella fase diagnostica i marcatori tumorali possono a volte indirizzare o confermare una diagnosi, ma da soli non sono mai sufficienti a stabilire la diagnosi di tumore. Devono essere sempre considerati insieme all’esito di altri esami clinici e strumentali.

Quando un tumore è presente ed è stato diagnosticato, l’andamento dei marcatori può invece essere utile a misurare la risposta a un trattamento e a seguire l’evoluzione della malattia. Quando i marcatori sono affidabili, il monitoraggio dei loro livelli rappresenta un metodo semplice e poco invasivo per seguire nel corso del tempo la malattia, oppure per individuare precocemente una ripresa dopo una remissione.

Limitazioni dei Marcatori Tumorali

Tuttavia, data la complessità dei tumori, non esistono marcatori che siano sempre attendibili, né un marcatore unico e specifico per tutte le forme di cancro. È inoltre importante sottolineare che nessuno dei marcatori e dei test attualmente disponibili è consigliato come strumento di screening per la diagnosi precoce di un tumore, soprattutto in assenza di disturbi che facciano sospettare la malattia.

Peraltro alcuni di questi marcatori possono risultare positivi per ragioni diverse dal cancro (falso positivo). Oppure è, viceversa, possibile che un tumore, soprattutto se di piccole dimensioni, non si rifletta in un corrispondente significativo aumento del marcatore (falso negativo). Inoltre va ricordato che non tutte le persone affette da un certo tipo di tumore presentano necessariamente valori elevati del relativo marcatore tumorale, e che per determinati tipi di cancro non sono stati ancora identificati dei marcatori tumorali.

Esempi di Marcatori Tumorali

Oggi conosciamo alcuni marcatori che sono prodotti solo dalle cellule di un organo ma non sono necessariamente specifici di un particolare tumore. Il PSA, per esempio, è la sigla dell’antigene prostatico specifico, prodotto dalla ghiandola prostatica, e la sua concentrazione può crescere in uomini con carcinoma della prostata, ma anche in caso di iperplasia prostatica benigna, infezione o infiammazione della ghiandola prostatica.

Altri marcatori possono aumentare in presenza di più tipi di tumore. Il CA 125, o antigene tumorale 125, si può trovare in alte concentrazioni nel sangue di pazienti con diversi tipi di tumore tra cui il carcinoma dell’ovaio. Il CEA, o antigene carcino-embrionario, è una sostanza che si può trovare nel sangue di pazienti che hanno il cancro del colon, altri tipi di cancro o malattie, o in quello di persone che fumano tabacco. L'alfafetoproteina (AFP), normalmente prodotta dal feto, può suggerire la presenza di un tumore primitivo del fegato o di un tumore delle cellule germinali quando si trova ad alta concentrazione in uomini adulti e donne non in gravidanza.

Date queste premesse, il dosaggio dei marcatori deve essere richiesto dal medico dietro specifica motivazione clinica, altrimenti il paziente che decidesse autonomamente di eseguire questo tipo di test, per curiosità o scrupolo personale, potrebbe interpretarne i risultati in modo fuorviante.

Biopsia Liquida: Una Tecnica Promettente

Tra le tecniche messe a punto per intercettare il tumore sin dal suo esordio c'è la biopsia liquida, una numerosa varietà di test effettuati su un prelievo di sangue al fine di valutare la presenza di “tracce” del tumore. Negli anni sono stati diversi i test messi a punto a tale scopo. Ultimo in ordine di tempo è CancerSEEK sviluppato dalla Johns Hopkins University.

Gli scienziati statunitensi hanno sperimentato il test su mille pazienti che avevano già ricevuto diagnosi di una delle otto forme di tumore (ovaio, fegato, stomaco, pancreas, esofago, colon retto, polmone e seno) non ancora metastatico. Dalle analisi è emerso che la nuova biopsia liquida è stata in grado in oltre il 70% dei casi di individuare nel sangue dei pazienti la presenza del tumore.

Vantaggi della Biopsia Liquida

Se la diagnosi precoce di tumore attraverso un prelievo di sangue dunque è ancora lontana ad arrivare, la biopsia liquida -e in particolare il test CancerSEEK- è già oggi uno strumento molto utile nella lotta ai tumori. I principali settori di utilizzo della di queste tecniche sono il monitoraggio dell'evoluzione della malattia (attraverso il dosaggio di alcuni biomarcatori) e la scelta delle terapie.

Attraverso la biopsia liquida è infatti possibile analizzare le caratteristiche genetiche del tumore che già è presente al fine di somministrare la migliore terapia. Non solo. A differenza di una biopsia tradizionale, dove il risultato è una “fotografia” parziale del tumore relativa solo alla sede dove è stato effettuato il prelievo del tessuto, con la biopsia liquida è possibile seguire l'evoluzione della malattia. Ed è proprio quest'ultimo uno degli indubbi vantaggi della biopsia liquida: alcune mutazioni nei tumori compaiono nel tempo e rendono inefficace una cura precedente.