Hemos realizado estudios innovadores con el objetivo de ampliar nuestros límites de detección a mutaciones de frecuencia muy baja (<5%), que son importantes para la detección temprana del cáncer y el monitoreo de la enfermedad residual.
El desafío técnico consiste en distinguir las mutaciones somáticas reales del ruido de fondo causado por errores de secuenciación, mapeo o preparación de bibliotecas. Pudimos superar este desafío utilizando algoritmos bioinformáticos con supresión de errores in silico.
La precisión de nuestro método de detección se validó mediante experimentos de adición de sustancias.
Colaboraciones
Colaboración con el Dr. Gyorgy Paragh , la Dra. Wendy Huss y la Dra. Barbara Foster de Roswell Park , y el Dr. Sean Christensen de la Universidad de Yale.
La mayoría de los cánceres son causados por una acumulación de mutaciones somáticas a lo largo de la vida. A pesar de la importancia que tienen en la iniciación y progresión de los tumores, las mutaciones en tejidos fisiológicamente normales han sido poco estudiadas debido a su baja abundancia y a sus patrones aleatorios.
Secuenciamos una gran cantidad (n = 450) de muestras de piel normal para identificar mutaciones clonales tempranas. Las muestras de piel se obtuvieron de manera individualizada y contenían cantidades iguales de muestras expuestas al sol y no expuestas al sol de cada donante, lo que nos permitió excluir mutaciones causadas por otros factores, como el envejecimiento.
Esto nos permitió identificar con precisión los patrones de mutación introducidos por la luz ultravioleta. Los resultados no solo confirmaron los hallazgos previos de mutaciones generalizadas en la piel envejecida, así como una carga mutacional elevada después de la exposición a la luz ultravioleta, sino que también identificaron varios patrones mutacionales nuevos asociados.
Por ejemplo, descubrimos que las mutaciones inducidas por los rayos UV se enriquecieron en regiones genómicas específicas, incluidos varios puntos críticos mutacionales donde las mutaciones son altamente recurrentes solo en muestras de piel expuestas a los rayos UV.
Estos hallazgos abren el camino para el desarrollo futuro de una medición cuantitativa del daño al ADN inducido por los rayos UV, que permite una evaluación objetiva del riesgo de cáncer de piel, así como una intervención temprana como el tratamiento de campo.
Wei L, Christensen SR, Fitzgerald ME, Graham J, Hutson ND, Zhang C, Huang Z, Hu Q, Zhan F, Xie J, Zhang J, Liu S, Remenyik E, Gellen E, Colegio OR, Bax M, Xu J, Lin H, Huss WJ, Foster BA, Paragh G. La secuenciación ultraprofunda diferencia patrones de mutaciones clonales de la piel asociadas con el estado de exposición solar y la carga de cáncer de piel . Sci Adv. 1 de enero de 2021;7(1):eabd7703. doi: 10.1126/sciadv.abd7703. PMID: 33523857; PMCID: PMC7775785.
Colaboración con el Dr. Khurshid Guru , urólogo de Roswell Park.
El cáncer de vejiga es un tipo de cáncer común con una alta tasa de recurrencia después de la cirugía, aunque el mecanismo de recurrencia aún no está claro. Una hipótesis importante es que el derrame del tumor durante la cirugía puede dar lugar a células tumorales residuales (CTR), que pueden ser responsables de la recurrencia del tumor.
Sin embargo, no se pudieron detectar los RTC en pruebas anteriores que utilizaban marcadores de ARNm convencionales o citología. En colaboración con el equipo de urología quirúrgica, diseñamos un estudio integral que recopiló lavados pélvicos en múltiples momentos durante la cirugía, seguido de una secuenciación ultraprofunda para medir los RTC en cada lavado.
Los resultados fueron notables: todos los lavados antes de la cirugía fueron negativos para RTC; sin embargo, la mayoría de los lavados postoperatorios de los pacientes dieron positivo, lo que confirma la presencia de RTC después de la cirugía.
Es importante destacar que encontramos una asociación significativa entre los niveles de RTC y la agresividad de la histología del tumor, lo que sugiere que es poco probable que los RTC identificados fueran causados por un derrame aleatorio del tumor durante la cirugía, sino que probablemente estaban relacionados con clones tumorales microscópicos infiltrantes preexistentes.
En los datos actuales, encontramos que los niveles de RTC estaban asociados de manera más significativa con la recurrencia del cáncer que los marcadores convencionales, como el grado del tumor o el margen quirúrgico, lo que puede abrir una nueva área de desarrollo de biomarcadores novedosos y altamente sensibles para predecir la recurrencia.
Wei L, Hussein AA, Ma Y, Azabdaftari G, Ahmed Y, Wong LP, Hu Q, Luo W, Cranwell VN, Bunch BL, Kozlowski JD, Singh PK, Glenn ST, Smith G, Johnson CS, Liu S, Guru KA. La cuantificación precisa de células cancerosas residuales en el lavado pélvico revela una asociación con la recurrencia del cáncer después de una cistectomía radical asistida por robot . J Urol. 2019 Jun;201(6):1105-1114. doi: 10.1097/JU.0000000000000142. PMID: 30730413; PMCID: PMC6784327.
Colaboración con el Dr. Carl Morrison, patólogo del hospital Roswell Park.
El tejido normal adyacente al tejido tumoral se utiliza a menudo como fuente de ADN normal en la detección de mutaciones somáticas para filtrar los polimorfismos de la línea germinal. Un problema es que estos tejidos normales con frecuencia contienen células tumorales de bajo nivel, lo que daría lugar a llamadas de falsos negativos, ya que las mutaciones somáticas pueden clasificarse erróneamente como SNV de la línea germinal cuando también están presentes en el tejido normal.
Al utilizar secuenciación ultraprofunda, confirmamos la presencia de contaminación tumoral de bajo nivel en tejido normal y descubrimos que la contaminación observada estaba relacionada con una manipulación inadvertida durante la evaluación macroscópica de la patología quirúrgica y el proceso de obtención de tejido.
Este hallazgo resalta la adquisición de tejido normal de alta calidad como un área importante pero a menudo pasada por alto en la detección de mutaciones somáticas.
Wei L, Papanicolau-Sengos A, Liu S, Wang J, Conroy JM, Glenn ST, Brese E, Hu Q, Miles KM, Burgher B, Qin M, Head K, Omilian AR, Bshara W, Krolewski J, Trump DL, Johnson CS, Morrison CD. Errores en el uso inadecuado de tejido adyacente no neoplásico para el análisis de mutaciones somáticas mediante secuenciación de próxima generación . BMC Med Genomics. 19 de octubre de 2016;9(1):64. doi: 10.1186/s12920-016-0226-1. PMID: 27756300; PMCID: PMC5070097.
El Dr. Wei también mantiene una colaboración continua con el Dr. Philip McCarthy y el Dr. Jens Hillengass de Roswell Park, y la Dra. Swapna Thota de la Universidad de Tennessee para caracterizar la hematopoyesis clonal de potencial indeterminado (CHIP) e identificar biomarcadores para la leucemia secundaria y otros trastornos sanguíneos.