OLTRE IL SANGUE OCCULTO BIOMARCATORI ALTERNATIVI PER LO SCREENING DEI TUMORI DEL COLON RETTO

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1 OLTRE IL SANGUE OCCULTO BIOMARCATORI ALTERNATIVI PER LO SCREENING DEI TUMORI DEL COLON RETTO Nicoletta Lelli Laboratorio TDA NOCSAE Modena

2 Possibili marcatori non invasivi per CRC: non solo marcatori fecali Gastroenterology Volume 138, Issue 6, Pages , May 2010

3 Marcatore fecale ideale Un marcatore fecale ideale (o un pannello di marcatori) dovrebbe avere queste caratteristiche: essere sempre presente nei soggetti con neoplasia rilevanti per lo screening (SENSIBILITA ) non essere presente nei soggetti senza neoplasia (SPECIFICITA ) essere stabile nel materiale fecale recuperabile in adeguata quantità dalle feci e dosato in modo riproducibile

4 Classificazione in base al meccanismo di ingresso nel colon marcatori fecali che trapelano (per emorragia o essudazione) nel lume intestinale marcatori fecali secreti marcatori fecali esfoliati nel lume intestinale dal tumore

5 Marcatori che trapelano (leaked markers) es. EMOGLOBINA Derivano dal sangue circolante o dalla linfa e passano nel lume attraverso lesioni dei vasi che si trovano alla superficie del tumore Limiti: il sanguinamento dal tumore può essere assente o intermittente; il sanguinamento può venire da una lesione non neoplastica (poco discriminante) Marcatori secreti es. MUCINE CRC producono mucine anormalmente glicosilate Limiti: non sono specifiche rapidamente degradate

6 Marcatori esfoliati es. DNA fecale L esfoliazione ha due vantaggi maggiore sensibilità perché il rilascio è continuo maggiore specificità perché origina dalla neoplasia in sé La sfida è identificare dei marcatori che siano al tempo stesso ampiamente e unicamente espressi dalle cellule displastiche.

7 ALTERAZIONI DEL DNA SPECIFICHE della neoplasia Le alterazioni tumore specifiche del DNA sono dovute ad eventi genetici o epigenetici. Non esiste un singolo universale marcatore molecolare di CRC o di lesione precancerosa I CRC sono geneticamente eterogenei: si può ovviare alla eterogeneità genetica utilizzando dei pannelli di marcatori altamente informativi.

8 Principali vie molecolari patologiche CIMP Silenziamento epigenetico di geni oncosoppressori MSI Inattivazione APC, KRAS, SMAD4, p53 Silenziamento epigenetico di geni coinvolti nei meccanismi di riparazione del DNA Inattivazione APC, KRAS, SMAD4, p53 CIN CIN CIN pathway (via della instabilità cromosomica) CIMP pathway (CpG islands methylation phenotype) MSI pathway (via della instabilità dei microsatelliti)

9 Marcatori molecolari del CRC CIN markers (mutazioni di APC, KRAS, etc) PCR allele specifica, sequenziamento CIMP markers (non c'è un pannello universale approvato di marcatori CIMP) Methylation specific PCR MSI markers (Pannello standard di microsatelliti da indagare per valutare il grado di MSI di una neoplasia) Metodi basati sulla PCR «DNA lungo non frammentato» Il long DNA riflette il passaggio nelle feci di cellule epiteliali displastiche non in apoptosi Il long DNA viene dosato quantificando i frammenti di DNA di lunghezza maggiore di 200 paia di basi (DIA = DNA integrity assay)

10 Lesioni preneoplastiche evolventi in CRC

11 DNA FECALE per test di screening: considerazioni generali Le feci sono una matrice complessa da cui isolare DNA. Il DNA umano è presente in concentrazioni mediamente di 100 ng / g, che rappresenta circa lo 0,01% del DNA totale delle feci. Inoltre le feci contengono inibitori della PCR. diverse sfide tecniche devono essere affrontate per creare un test di screening basato sul DNA fecale clinicamente utile Sistema di raccolta agevole per il paziente Inattivazione delle DNAsi (tampone di conservazione) Campione rappresentativo e omogeneizzato Ottimizzazione del recupero dei marcatori ELEVATA SENSIBILITA ANALITICA possibilmente AUTOMAZIONE della procedura analitica PANNELLO DI MARCATORI

12 ColoGuard: un test basato sul DNA fecale (sdna) per lo screening del CRC Cocktail di marcatori ibrido ; comprende 2 marcatori di metilazione (NDRG4 e BMP3) 7 mutazioni puntiformi di KRAS un test immunochimico per l emoglobina (FIT) L unico studio condotto in ambito di screening che ha valutato un FIT combinato con uno sdna test riguarda il ColoGuard

13 Flusso di lavoro: dal campione alle analisi

14 Sensibilità e specificità del Multitarget sdna test vs FIT

15 Confronto sensibilità Multitarget sdnatest - FIT commerciale per tipo di lesioni precancerose avanzate

16 Sensibilità e specificità del Multitarget sdna test vs FIT

17 Cologuard in Italia

18 Marcatori fecali di CRC: non solo sdna Valutazione della performance diagnostica della combinazione di FIT con altri marcatori fecali rispetto al FIT singolo (18 articoli) sdna (mutazioni di geni rilevanti, markers di metilazione, DNA integrity assay): un solo studio (Imperiale 2014) condotto in ambito di screening! Analisi di espressione mirna Proteine fecali (transferrina, Calgranulina C, Calprotectina, M2- PK) Celllule epiteliali estratte dal campione fecale

19 Micro RNA (mirna) I mirna sono corte (17 25 ribonucleotidi) molecole di RNA non codificante che regolano l espressione genica sopprimendo la traduzione o degradando i trascritti di RNA Un singolo mirna può agire su più mrna (un singolo mrna può essere regolato da diversi mirna) Alterazioni nella espressione di certi mirna sono state associate al CRC.

20 Alterazioni dei mirna nel cancro L effetto dei mirna dipende dalla funzione dei mrna con cui interagiscono tsmirna oncomirna Omeostasi cellulare: equilibrio fra oncomirna e tsmirna Cancro: squilibrio fra oncomirna e tsmirna Nel tumore alterata espressione di mirnas - perdita di tumoursuppressor mirna - accumulo specifico di oncomirna

21 Lo studio dei mirna può essere utile Nella diagnosi Nella prognosi Nella valutazione della chemiosensibilità I mirna si possono studiare Nelle feci Nel siero/plasma (resistono alla degradazione da parte delle RNAsi) Identificazione di pannelli di espressione di mirna diagnostici per CRC e lesioni precancerose

22 Esempio di test su plasma (Epi procolon): Septina 9 metilata* Confronto fra Multimarker sdna test e septina 9 metilata nel plasma Sensibilità per grandi adenomi 82% vs 14 Sensibilità per CRC in stadio I-III 91% vs 50 *Rilevazione mediante PCR ultrasensibile di septina 9 abnormalmente metilata di origine tumorale

23 Conclusioni Un test diagnostico multimarker basato sul DNA fecale rappresenta un approccio biologicamente razionale allo screening dei tumori del colon retto. APPLICAZIONI POSSIBILI DEI TEST molecolari nello Screening del CRC screening della popolazione generale? complemento allo screening basato sulla colonscopia? complemento allo screening basato sul FIT? screening di soggetti ad alto rischio? (pazienti con malattie infiammatorie intestinali) DA VERIFICARE