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Cancer Research

Detección de ADN libre de células en muestras de plasma sanguíneo de pacientes con cáncer

doi: 10.3791/61449 Published: September 9, 2020

Summary

En este artículo presentamos un protocolo detallado para la técnica de biopsia líquida no invasiva, incluyendo recolección de sangre, separación de plasma y capa buffy, extracción de ADN cfDNA y germinlina, cuantificación del ADN cfDNA o de la línea germinal, y análisis de enriquecimiento de fragmentos cfDNA.

Abstract

Identificar mutaciones en tumores de pacientes con cáncer es un paso muy importante en el manejo de enfermedades. Estas mutaciones sirven como biomarcadores para el diagnóstico tumoral, así como para la selección del tratamiento y su respuesta en pacientes con cáncer. El método estándar de oro actual para detectar mutaciones tumorales implica una prueba genética del ADN tumoral mediante biopsias tumorales. Sin embargo, este método invasivo es difícil de realizar repetidamente como una prueba de seguimiento del repertorio mutacional tumoral. La biopsia líquida es una técnica nueva y emergente para detectar mutaciones tumorales como un enfoque de biopsia fácil de usar y no invasivo.

Las células cancerosas se multiplican rápidamente. Paralelamente, numerosas células cancerosas se someten a apoptosis. Los desechos de estas células se liberan en el sistema circulatorio de un paciente, junto con piezas de ADN finamente fragmentadas, llamadas fragmentos de ADN libre de células (CFDNA), que llevan mutaciones del ADN tumoral. Por lo tanto, para identificar biomarcadores basados en CFDNA utilizando la técnica de biopsia líquida, se recogen muestras de sangre de los pacientes con cáncer, seguidas de la separación del plasma y la capa buffy. A continuación, el plasma se procesa para el aislamiento de cfDNA, y la capa de buffy respectiva se procesa para el aislamiento del ADN genómico de un paciente. A continuación, se comprueban ambas muestras de ácido nucleico en busca de su cantidad y calidad; y se analizaron para detectar mutaciones utilizando técnicas de secuenciación de próxima generación (NGS).

En este manuscrito, presentamos un protocolo detallado para la biopsia líquida, incluyendo la recolección de sangre, plasma y separación de capa buffy, extracción de ADN cfDNA y germlina, cuantificación del ADN cfDNA o germinina, y análisis de enriquecimiento de fragmentos cfDNA.

Introduction

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Los avances tecnológicos han llevado a la secuenciación de cientos de genomas y transcriptomas de cáncer1. Esto ha contribuido a comprender los paisajes de cambios moleculares en diferentes tipos de cáncer2. Otros estudios sobre estos paisajes han ayudado a caracterizar las alteraciones somáticas secuenciales y las fusiones génicas-génicas3 que están implicadas en el cáncer o la progresión tumoral, al interrumpir en serie las vías de apoptosis4. Por lo tanto, las mutaciones somáticas y las fusiones génicas pueden proporcionar información sobre tumores sirviendo como biomarcadores en pacientes individuales para un tumor particular tipo5,identificando el pronóstico de tumores primarios existentes6,categorizando tumores secundarios basados en cambios moleculares7,e identificando dianas tumorales farmacológicas8. Dicha información puede facilitar la selección de tratamientos personalizados para pacientes con cáncer y en la determinación de respuestas positivas y negativas al tratamiento9. Sin embargo, la obtención de material tumoral para identificar el perfil genómico del tejido tumoral es un procedimiento invasivo10. Además, una biopsia tumoral comprende sólo una pequeña parte de un tumor heterogéneo; y, por lo tanto, no ser representativo para el perfil molecular de todo el tumor11. El monitorización en serie y el genotipado tumoral requieren una recopilación repetida de tejidos tumorales, que, por lo general, no es factible debido a la invasión del procedimiento de biopsia tumoral y a los problemas de seguridad que surgen de dichos procedimientos12.

La técnica de biopsia líquida, por otro lado, ha ganado una enorme atención en oncología de precisión en la última década13,14. Se debe principalmente a la no invasión de esta técnica, y a la posibilidad de que se repita en múltiples puntos de tiempo, lo que permite una técnica de monitorización fácil de usar y segura para los cursos de la enfermedad15,16. La biopsia líquida se basa en un fenómeno de que las células tumorales se multiplican rápidamente, y al mismo tiempo muchas de ellas se someten a apoptosis y necrosis. Esto conduce a la liberación de restos celulares apoptóticos en la sangre de los pacientes, junto con los fragmentos de ADN que se cortan en tamaños precisos durante la apoptosis17. La apoptosis de las células no cancerosas también conduce a la liberación de sus desechos celulares en la sangre, sin embargo, la tasa de apoptosis en estas células es relativamente mucho menor que las células tumorales18. La razón de la técnica de biopsia líquida es capturar moléculas asociadas al tumor como ADN, ARN, proteínas y células tumorales14,19 que circulan continuamente en la sangre. Varias técnicas20 se pueden utilizar para el análisis de estas moléculas, incluyendo secuenciación de próxima generación (NGS), reacción en cadena de la polimerasa de gota digital (ddPCR), PCR en tiempo real y ensayo inmunosorbente vinculado a enzimas (ELISA). La técnica de biopsia líquida permite identificar biomarcadores que son características de las células tumorales. Estas moléculas de biomarcador no sólo se liberan de partes específicas de un tumor, sino más bien de todas las partes del tumor21. Por lo tanto, los marcadores identificados en la biopsia líquida representan el perfil molecular de todo un tumor heterogéneo, además de otros tumores en el cuerpo, por lo tanto, tener ventajas sobre la técnica basada en biopsia de tejido22.

El cfDNA tiene un corto tiempo de vida media en la sangre circulante que va desde unos minutos hasta 1-2 horas23. Sin embargo, el corto tiempo de vida media de cfDNA facilita los análisis en tiempo real mediante la evaluación de la respuesta al tratamiento y evaluaciones dinámicas del tumor. Los niveles de CFDNA derivados del tumor indican el pronóstico de la etapa/tamaño del tumor evidenciado por varios estudios, que mostraron una relación entre los niveles de CFDNA y los resultados de supervivencia24. Además, los estudios han demostrado que el CFDNA tiene una mejor capacidad de predicción que los marcadores tumorales existentes25. El pronóstico del CFDNA es aún más pronunciado después del tratamiento oncológico, los niveles más altos de CFDNA después del tratamiento se correlacionan bien con una tasa reducida de supervivencia y resistencia al tratamiento. Mientras que, los niveles más bajos de CFDNA después del tratamiento generalmente corresponden con la respuesta positiva al tratamiento. Además, el CFDNA facilita la detección precoz de la respuesta al tratamiento que los métodos de detección tradicionales.

El CFDNA aumenta la posibilidad de detección precoz de mutaciones asociadas al cáncer: durante la enfermedad en etapa temprana15,la aparición de síntomas26 y antes del diagnóstico de cáncer de hasta 2 años27. Como cfDNA se libera de múltiples regiones tumorales o focos, su análisis proporciona una visión completa del genoma tumoral que representa28. Por lo tanto, el CFDNA permite detectar mutaciones somáticas que podrían haberse perdido en las muestras de tejido29. Como la heterogeneidad intra-tumoral y las mutaciones subclonales pueden ser detectadas por la secuenciación profunda de regiones genómicas que abarcan miles de bases, por lo tanto el análisis de la CFDNA permite descubrir subtipos moleculares específicos con firmas genómicas distintas13. Para obtener un nivel similar de información a través de la muestra de tejido se habrían necesitado muchas biopsias sólidas.

Además, los niveles de CFDNA en pacientes con una enfermedad localizada como el cáncer de colon, ovario y pulmón después de un tratamiento quirúrgico y/o quimioterapia, demostraron ser un potente marcador pronóstico para la recurrencia del cáncer y los resultados del tratamiento20. Además, en pacientes con cáncer de colon, mama y pulmón, los análisis de cfDNA de la sangre pudieron detectar con éxito los cambios específicos del tumor, lo que llevó a la predicción precisa de recurrencia con varios meses de antelación13. Además, los marcadores de resistencia al tratamiento, como mutaciones KRAS en pacientes con CRC que reciben tratamiento anti-EGFR30; VAF para genes como PIK3CA, MED1 o EGFR en pacientes con cáncer de mama después del tratamiento con diversas terapias31; y la mutación de resistencia al EGFR T790M en pacientes con cáncer de pulmón tratados con TKIs32 dirigidos por EGFR también se puede identificar mediante el análisis cfDNA.

En resumen, el análisis cfDNA se puede utilizar para identificar biomarcadores precisos en el campo de la oncología13,33. En este protocolo, se procesaron muestras de sangre de 3 pacientes con glioma y 3 controles sanos para obtener ADN genómico de los WBC y cfDNA del plasma. En el cáncer de glioma, las mutaciones en IDH, TERT, ATRX, EGFR y TP53 sirven como un diagnóstico, así como marcadores pronósticos que pueden ayudar en el diagnóstico precoz de tumores de glioma, clasificando diferentes tipos de tumores de glioma, guiando el tratamiento preciso para el paciente individual y entendiendo la respuesta al tratamiento34,35. El estado mutacional de estos genes se puede identificar utilizando CFDNA derivado de la sangre. En este manuscrito, presentamos un protocolo detallado de cfDNA derivado del plasma que se ha utilizado para estudiar los cambios mutacionales en el cáncer de glioma12. Este protocolo de biopsia líquida basado en cfDNA explicado en este artículo se puede utilizar para estudiar los cambios mutacionales en muchos otros tipos de cánceres. Además, un estudio reciente ha demostrado que la biopsia líquida basada en cfDNA puede detectar 50 tipos diferentes de cánceres36.

La recolección, almacenamiento y envío de muestras de sangre son pasos cruciales en este protocolo, ya que la temperatura incontrolada durante estos pasos causa lisis de los WBC, lo que conduce a la liberación de ADN genómico del CMB en el plasma y causa contaminación de la muestra cfDNA, que afecta al resto del procedimiento37. La hemólisis debido a la temperatura incontrolada puede afectar los procesos de preparación de muestras aguas abajo de cfDNA, como los pasosPCR 38. El suero contiene una alta proporción de cfDNA germinal en lugar de plasma, aunque presenta un gran ruido de fondo para cfDNA39asociado al tumor. Por lo tanto, para aislar el cfDNA asociado al tumor, el plasma es una muestra adecuada39. La sangre extraída en un anti-coagulante que contenga tubo de recolección de sangre debe reducirse inmediatamente o en un plazo de hasta dos horas, para separar el plasma y evitar la contaminación por CFDNA. En este protocolo, se utilizan tubos de recolección de sangre dedicados a la conservación comercial cfDNA (ver Tabla de Materiales),que son una alternativa al anticoagulante que contiene tubos de recolección de sangre. Estos tubos dedicados de recolección de sangre preservan cfDNA y cfRNA, y previenen la lisis de los WBC durante un tiempo de hasta 30 días a temperatura ambiente, y hasta 8 días a 37 °C. Esto facilita el mantenimiento de la temperatura adecuada durante un envío de muestras de sangre y hasta que el plasma y el CMB se separan40.

Actualmente hay tres tipos de metodologías de extracción cfDNA disponibles: aislamiento de fase, columna de espín a base de membrana de silicio y aislamiento magnético basado en cuentas41. El método de columna de espín basado en membrana de silicio produjo una gran cantidad de cfDNA con alta integridad en comparación con otros métodos de extracción cfDNA42.

La evaluación cuantitativa del ADN es un requisito fundamental en la biopsia líquida, hay una necesidad de desarrollar un procedimiento simple, asequible y estandarizado para su fácil implementación y uso amplio. Tres métodos comúnmente utilizados para la cuantificación cfDNA son espectrofotométricos, fluorimétricos y qPCR. El método fluorimétrico se demuestra mejor que los demás métodos relativos a la precisión, el costo y la facilidad de conducción43.

La integridad y pureza del cfDNA se puede estimar mediante electroforesis agarose o electroforesis capilar. La electroforesis de agarose no muestra sensibilidad a baja concentración de CFDNA ni tiene alta resolución para mostrar un tamaño preciso de fragmentos de CFDNA. Por otro lado, la electroforesis capilar tiene una ventaja sobre la electroforesis de agarose al superar los desafíos asociados y, por lo tanto, ampliamente utilizado por los investigadores para el análisis del tamaño de fragmentos cfDNA. En este protocolo, la distribución del tamaño del fragmento de cfDNA aislado se estimó utilizando un instrumento automatizado de electroforesis capilar (véase Tabla de materiales).

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Protocol

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Antes de la recolección de sangre, se requiere el consentimiento informado de los sujetos que participan en la investigación y deben obtenerse. La investigación descrita en este manuscrito se realizó de acuerdo con el Centro Médico Rabin, el comité ético de Israel (código ético: 0039-17-RMC) y la Facultad de Medicina Der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Comité ético de Alemania (código ético: D 405/14).

1. Recolección y almacenamiento de muestras de sangre en tubos conservantes cfDNA o cfRNA

  1. Etiquete correctamente los tubos de conservación
  2. Recoger ~ 8 ml de sangre en el tubo de preservación cf-DNA (ver Tabla de materiales),utilizando un conjunto de recolección de sangre y un soporte, según el protocolo institucional estándar para la venipuntura como se describe a continuación.
    NOTA: El uso de un conjunto de recolección de sangre puede prevenir un posible flujo posterior de la sangre desde el tubo.
    1. Alinee al paciente con el brazo en una posición hacia abajo.
    2. Sujete el tubo erguido, con la tapa hacia arriba, mientras se asegura de que el contenido del tubo no toque la tapa o la punta de la aguja.
    3. A medida que la sangre comienza a fluir hacia el tubo, suelte el torniquete lentamente.
  3. Inmediatamente después de que el tubo esté lleno de sangre (capacidad máxima: 8,4 ml de sangre entera), invierta suavemente el tubo (gire la muñeca del brazo que sostiene el tubo 180° hacia abajo y hacia atrás) 5 veces para estabilizar la muestra.
    NOTA: La inversión garantiza que el conservante se mezcle uniformemente con la muestra. Sin embargo, no vuelva a agitar el contenido, incluso antes de la preparación del plasma. La mezcla insuficiente de conservantes con la muestra de sangre conduce a la desestabilización del contenido y la formación de micro coágulos o hemólisis. En esta etapa, el protocolo se puede continuar inmediatamente para la separación plasmática o tubos llenos de sangre pueden esperar hasta 30 días a temperatura ambiente (15-25 °C), y hasta 8 días a 37 °C.

2. Separación y almacenamiento de plasma y capa buffy

  1. Centrífuga el tubo de conservación lleno de sangre a 425 x g durante 20 minutos a temperatura ambiente para separar el plasma.
    NOTA: Los pasos 2.2 y 2.3 deben realizarse en un armario de bioseguridad.
  2. Pipetear cuidadosamente la capa superior de plasma a un tubo fresco en 1 mL aliquots, sin perturbar las capas inferiores.
  3. Transfiera cuidadosamente la siguiente capa de capa buffy a un tubo fresco (la capa aparece como un anillo por encima de los pellets RBC), evitando los RBC en la capa inferior.
  4. Proceda al paso 3 con plasma y paso 4 con la capa buffy. Si es necesario, almacene el contenido separado a -80 °C.

3. Purificación de cfDNA circulante a partir de 1 ml de plasma

NOTA: Este paso se realiza con un kit comercial (consulte Tabla de materiales). Todos los búferes se proporcionan con el kit.

  1. Preparación de tampones y reactivos
    PRECAUCIÓN: No agregue soluciones ácidas o lejía directamente a los residuos de preparación de muestras. Las sales de guanidina presentes en lysis buffer, tampón de unión y tampone de lavado-1 cuando se combinan con lejía o ácidos pueden producir compuestos altamente reactivos.
    1. Búfer de enlace: Mezcle 300 ml de concentrado de búfer de enlace con 200 ml de isopropanol 100% para hacer 500 ml de búfer de enlace de trabajo. Conservar a temperatura ambiente.
      NOTA: El búfer de unión permite la unión óptima de los ácidos nucleicos circulantes a la membrana de sílice. 500 ml del búfer de encuadernación es suficiente para procesar 276, 138, 92, 69 o 55 muestras de 1, 2, 3, 4 o 5 ml de plasma respectivamente y es estable durante 1 año a temperatura ambiente.
    2. Wash Buffer-1: Mezcle 19 ml de concentrado Wash Buffer-1 con 25 ml de etanol 96-100% para hacer 44 ml de wash buffer-1 en funcionamiento. Conservar a temperatura ambiente.
      NOTA: Wash Buffer-1 elimina los contaminantes unidos a la membrana de sílice. 44 ml de lavado de trabajo Buffer-1 es suficiente para procesar 73 muestras de plasma de 1/2/3/4/5 ml y es estable durante 1 año a temperatura ambiente.
    3. Wash Buffer-2: Mezcle bien 13 mL de concentrado de buffer-2 de lavado con 30 ml de etanol 96-100% para hacer 43 ml de tampone de lavado de trabajo-2. Conservar a temperatura ambiente.
      NOTA: Wash Buffer-2 elimina los contaminantes unidos a la membrana de sílice. 43 ml de lavado de trabajo Buffer-2 es suficiente para procesar ~ 56 muestras de 1/2/3/4/5 mL de plasma y es estable durante 1 año a temperatura ambiente.
    4. A un tubo que contenga ARN portador liofilizado de 310 μg, agregue 1.550 μL de tampón de elución, para preparar una solución portadora de ARN de 0,2 μg/μL. Después de disolver completamente el ARN portador, divida la solución a coácuotas adecuadas y guárdelo a –30 °C a –15 °C. No congele estos alícuotas más de 3 veces. Al buffer de lisis, tal y como se muestra en de la tabla S1, agregue el ARN portador reconstituido disuelto en el buffer de elution.
      NOTA: Porque el ARN portador no se disuelve directamente en el buffer de lisis, primero debe disolverse en un búfer de elución y, a continuación, en el búfer de lisis. En primer lugar, la unión de ácidos nucleicos por membrana de sílice se mejora cuando hay muy pocas moléculas diana presentes en la muestra. En segundo lugar, el riesgo de degradación del ARN se reduce debido a la presencia de grandes cantidades de ARN portador.
  2. Antes de iniciar el aislamiento, lleve las columnas y muestras a temperatura ambiente y ajuste los volúmenes de la muestra a 1 ml con solución salina estéril amortiguada por fosfato (PBS), si es necesario. Precalentamiento 2 baños de agua o bloques de calefacción que contienen tubos centrífugas de 50 ml y tubos de recogida de 2 ml a 60 °C y 56 °C, respectivamente.
  3. A un tubo centrífuga de 50 ml, agregue 100 μL de Proteinase K, 1 mL de plasma y 0,8 ml de tampón Lysis que contenga 1,0 μg de ARN portador (preparado en el paso 3.1.4). Cierre el tubo centrífuga con una tapa y mezcle el contenido por vórtice de pulso durante 30 s, a la vez que garantiza un vórtice visible en el tubo. La mezcla exhaustiva de los contenidos es importante para una lisis eficiente.
    NOTA: Inmediatamente después del vórtice, proceda al paso 3.4, sin demora.
  4. Incubar la solución a 60 °C durante 30 min.
  5. Retire la tapa, agregue 1,8 ml del búfer de unión al tubo y mezcle a fondo con el vórtice de pulso durante 15-30 s después de colocar la tapa.
  6. Incubar la mezcla resultante durante 5 minutos sobre hielo e insertar la columna de membrana de sílice en el aparato de vacío que está conectado a la bomba de vacío. A continuación, inserte firmemente un extensor de tubo de 20 ml en la columna abierta para evitar fugas de muestra.
  7. Vierta cuidadosamente la mezcla incubada en el extensor de tubo de la columna y encienda la bomba de vacío. Después de que toda la mezcla de lysate se ejecute completamente a través de las columnas, apague la bomba de vacío, suelte la presión a 0 mbar y retire y deseche el extensor del tubo.
    NOTA: Evitando la contaminación cruzada, el extensor del tubo debe desecharse cuidadosamente, para evitar su propagación sobre las columnas adyacentes.
  8. Retire la columna del aparato de vacío, inserte en el tubo de recogida y centrífuga a 11.000 x g durante 30 s a temperatura ambiente, para eliminar cualquier lisato residual. Deseche el flujo a través.
  9. Añadir 600 μL de Wash Buffer-1 en la columna, centrífuga a 11.000 x g durante 1 min a temperatura ambiente, desechar el flujo a través.
  10. Añadir 750 μL de Wash Buffer-2 a la columna, centrífuga a 11.000 x g durante 1 min a temperatura ambiente, y desechar el flujo a través.
  11. Añadir 750 μL de etanol (96–100%) a la columna, centrífuga a 11.000 x g durante 1 min a temperatura ambiente y desechar el flujo a través.
  12. Centrífuga la columna a 20.000 x g durante 3 minutos, colocándola en un tubo de recogida limpio de 2 ml.
  13. Seque completamente el conjunto de columnas de membrana colocándolo en un nuevo tubo de recogida de 2 ml con la tapa abierta e incubando a 56 °C durante 10 minutos.
  14. Coloque la columna en un tubo de elución limpio de 1,5 ml. En el centro de la membrana de columna, aplicar 20-150 μL de tampón de elución e incubar a temperatura ambiente durante 3 minutos con la tapa cerrada.
    NOTA: Asegúrese de que el búfer de elución esté equilibrado a temperatura ambiente. En caso de utilizar búfer de elución inferior a 50 μL, asegúrese de que se dispensa cuidadosamente en el centro de la membrana. Esto ayuda con la elución completa del ADN encuadernado. Sin embargo, el volumen de elución no es fijo y se puede cambiar según las aplicaciones de nivel inferior. El eluato recuperado puede ser de hasta 5 μL y ciertamente menor que el volumen de elución aplicado a la columna.
  15. Centrífuga el eluato recuperado en una microcentrífuga a 20.000 x g durante 1 minuto para obtener los ácidos nucleicos, y almacenar a -20 °C.

4. Purificación del ADN genómico de buffy coat

NOTA: El kit comercial utilizado en este protocolo se menciona en la Tabla de materiales. Los búferes y reactivos mencionados en el protocolo siguiente, es decir, el búfer de lisis A, el búfer de lisis B, el búfer de lavado X, el búfer de lavado Y, el tampón de proteinasa, el búfer de elución y Proteinase K forman parte de este kit comercial.

  1. Preparación de los tampones y reactivos
    PRECAUCIÓN: No agregue soluciones ácidas o lejía directamente a los residuos de preparación de muestras. Sales de guanidina presentes en Lysis buffer B y Wash buffer X cuando se combinan con lejía o ácidos, pueden producir compuestos altamente reactivos.
    1. Tampone de lavado Y: Mezcle bien 12 ml de concentrado Wash Buffer Y con etanol de 48 ml (96-100%) para obtener 60 ml de lavado de trabajo Buffer Y. Almacenar a temperatura ambiente.
      NOTA: 60 mL de lavado de trabajo Buffer Y es suficiente para procesar 100 muestras de capa de buffy y es estable durante 1 año.
    2. Proteinasa K: Preparar la solución Proteinase K disolviendo 30 mg de Proteinasa K liofilizada en 1,35 ml de Proteinase Buffer.
      NOTA: La solución de trabajo total de Proteinase K es suficiente para procesar 52 muestras de capa de buffy. La solución de trabajo Proteinase K se puede almacenar durante al menos 6 meses a -20 °C.
  2. Pasos antes del inicio del procedimiento
    1. Equilibrar el abrigo buffy a temperatura ambiente.
    2. Ajuste el bloque de calor o el baño de agua a 56 °C.
  3. Suspenda la capa buffy en el búfer A de lisis para obtener un volumen final de 200 μL. A continuación, añadir 25 μL de solución Proteinase K, y 200 μL de Lysis buffer B. Mezclar por vórtice e incubar a 70 °C durante 10-15 min. Asegúrese de que las muestras estén completamente cubiertas con la solución de lisis.
    NOTA: Para procesar series de muestras, Proteinase K y Lysis buffer A pueden ser premezclados 10-15 minutos antes del procedimiento, pero ya no antes de eso, ya que Proteinase K se auto-digiere en el búfer de lisis A sin sustrato.
  4. Añadir 210 μL de etanol 96–100% a la mezcla y vórtice anteriores vigorosamente.
    NOTA: La adición de etanol puede formar un precipitado encorvado; sin embargo, esto no afectará el aislamiento del ADN. Asegúrese de cargar el precipitado también en la columna, como se muestra en los pasos siguientes.
  5. Cargue toda la muestra en la columna de sílice colocada en un tubo de recogida. Centrífuga durante 1 min a 11.000 x g. Coloque la columna en un nuevo tubo de recogida y deseche el tubo anterior junto con el flujo.
    NOTA: Repita el paso de centrifugación si la muestra no se dibuja completamente a través de la matriz.
  6. Agregue 500 μL de Wash buffer X, centrífuga durante 1 min a 11.000 x g, y deseche el flujo a través.
  7. Coloque la columna en el tubo de recolección, agregue 600 μL de Wash Buffer Y en la columna, centrífuga durante 1 min a 11.000 x g y deseche el flujo.
  8. Una vez más, coloque la columna en el tubo de recolección y centrífuga la columna durante 1 min a 20.000 x g para secar la membrana de sílice.
  9. Incubar la columna a temperatura ambiente durante 1 min, colocarla en un tubo de microcentrífuga de 1,5 ml, y luego añadir 100 μL de tampón de elución. Luego, eleje el ADN centrifugando durante 1 min a 11.000 x g y almacenar a -20 °C.

5. Cuantificación del CFDNA y el ADN genómico mediante fluorómetro

  1. Antes de iniciar el protocolo, realice los pasos siguientes.
    1. Diluir 2 μL de ADN genómico eluted (del paso 4.9) en proporciones 1:10 con agua libre de nucleasa ultrapura. Debido a las bajas concentraciones esperadas, no diluya las muestras de CFDNA del paso 3.15.
    2. Equilibrar el ensayo Standard #1 y ensayo Standard #2 a temperatura ambiente.
  2. Prepare un total de 6 tubos transparentes de paredes delgadas de tamaño de 0,5 ml.
    NOTA: El protocolo presentado es para la cuantificación de 2 muestras de ADN genómico y 2 cfDNA, por lo tanto, 4 tubos para 4 muestras y este ensayo requiere 2 estándares.
  3. Etiquete las tapas del tubo.
    NOTA: El etiquetado en el lado del tubo podría interferir con la lectura. Además, los tubos estándar de ensayo están etiquetados cuidadosamente, ya que la calibración del fluorómetro requiere que las normas estén en el orden correcto.
  4. Diluya el reactivo del ensayo en 1:200 con el búfer de ensayo para preparar la solución de trabajo. Para 4 muestras y 2 estándares, utilice 6 μL de reactivo de ensayo más 1.194 μL de tampón de ensayo para hacer 1.200 μL (200 μL en cada tubo) de solución de trabajo.
    NOTA: No utilice un recipiente de vidrio, sino que utilice un tubo de plástico limpio. Cada tubo debe contener aproximadamente 200 μL del volumen final (un tubo estándar de ensayo debe contener 190 μL de la solución de trabajo, y el tubo de muestra debe contener 180-199 μL de la solución de trabajo). Se debe preparar una solución de trabajo suficiente para adaptarse a todos los estándares y muestras de ensayo.
  5. En los tubos estándar de ensayo de trabajo, agregue 190 μL de solución de trabajo y 10 μL estándar de ensayo y mezcle la solución por vórtice durante 2-3 s. Evite la formación de burbujas dentro de la solución.
  6. En los tubos de muestra, añadir 198 μL solución de trabajo y 2 μL de CFDNA o ADN genómico. Mezcle la solución vórtice durante 2-3 s y manténgala incubada a temperatura ambiente durante 2 minutos.
  7. En la pantalla'Inicio'del instrumento del fluorómetro, pulse'ADN'y seleccione'Ensayo de alta sensibilidad dsDNA',para mostrar la pantalla'Estándares',luego pulse'Sí'en la pantalla del fluorómetro 'Estándares' para leer los estándares.
  8. En la cámara de muestra, inserte el ensayo Estándar #1 tubo, cierre la tapa y pulse 'Leer'. Retire el tubo una vez finalizada la lectura (aproximadamente 3 s) y repita el mismo paso para #2 estándar.
  9. Se muestra una pantalla de muestra después de la finalización del proceso de calibración, luego inserte un tubo de muestra y repita el paso '5.8'. A continuación, la "pantalla de muestra" mostrará un valor que corresponde a la concentración de la muestra después de la dilución en el tubo de muestra.
  10. Para cada paso de repetición de muestra '5.9', hasta que se lean todas las muestras.
  11. Utilice la siguiente ecuación para calcular la concentración real de la muestra.
    Equation 1
    NOTA: Los valores de ensayo están en ng/mL y corresponden a la concentración después de la dilución en el tubo de ensayo. Ecuación mencionada en el paso anterior 5.11, valor QF es el valor dado por el instrumento fluorómetro, y x es el número de microlitros de muestra añadidos al tubo de ensayo. Las unidades para los valores QF generados por la ecuación son similares al valor proporcionado por el fluorómetro. Por ejemplo, si el valor del fluorómetro está en ng/mL, las unidades para la concentración calculadas por la ecuación son ng/mL.

6. Distribución del tamaño del fragmento de ADN de cfDNA por analizador de fragmentos

  1. El paso antes de iniciar el procedimiento: Equilibrar el concentrado de tinte de ADN y la matriz de gel de ADN a temperatura ambiente durante 30 minutos.
  2. Preparación de la mezcla de tinte de gel
    PRECAUCIÓN: Manejar soluciones con precaución como DMSO se sabe para facilitar la entrada de moléculas orgánicas en los tejidos.
    1. Descongelar completamente el DMSO vórtice el vial concentrado de tinte de ADN durante 10 s. Pipetear 15 μL de este concentrado en un vial de matriz de gel de ADN y almacenar a 4 °C en la oscuridad.
    2. Una vez más, vórtice el vial tapado durante 10 s hasta que se visualiza la mezcla del gel y el tinte.
    3. Vierta la mezcla en un filtro de giro en el receptáculo superior.
    4. Microcentrífuga el filtro de espín a 2.240 x g ± 20% durante 10 minutos a temperatura ambiente.
    5. Etiquete el tinte de gel preparado en el tubo y deseche el filtro, según buenas prácticas de laboratorio. Etiquete el tubo y registre la fecha de preparación.
      NOTA: Deseche el filtrado según buenas prácticas de laboratorio. La mezcla de tinte de gel se puede utilizar para 5 chips de ADN de alta sensibilidad (SA). Si no se utiliza durante más de 1 h, guárdelo a 4 °C. El almacenamiento en la oscuridad es posible hasta 6 semanas.
  3. Para cargar la mezcla de tinte de gel, asegúrese de la posición de la placa base de la estación de cebado de viruta y ajuste el clip en la posición más baja.
    1. Eequilibra la mezcla de tinte de gel a temperatura ambiente durante 30 minutos, mientras monitorea la exposición a la luz.
    2. Tome un nuevo chip de ADN HS de una bolsa sellada y colóquelo en la estación de cebado de virutas, luego retire 9.0 μL de la mezcla de tinte de gel y prescinda en la parte inferior del pozo de chip, marcado como 'G'.
      NOTA: Dibuje la mezcla de tinte de gel, evitando las partículas que pueden acumularse en la parte inferior del vial. Mientras dispensa bien la mezcla de tinte de gel en el chip de ADN HS, inserte la punta de la pipeta por completo, para evitar la formación de grandes burbujas de aire. Además, tocar la pipeta en los bordes del pozo producirá malos resultados.
    3. Coloque el émbolo a 1 ml y cierre la estación de cebado de virutas. Asegúrese de que el bloqueo del pestillo haga clic y establezca el temporizador en 60 s, luego presione el émbolo hacia abajo hasta que esté sujetado por el clip, y exactamente después de 60 s, suelte el émbolo con el mecanismo de liberación del clip.
    4. Cuando el émbolo retroceda al menos a la marca de 0,3 ml, espere 5 s y, a continuación, tire lentamente hacia atrás hasta la posición de 1 ml, luego abra la estación de cebado de virutas y retire de nuevo 9,0 μL de la mezcla de tinte de gel y dispense en la parte inferior del chip de ADN del SA, marcado como 'G'.
  4. Para cargar el marcador de ADN, dispense 5 μL del marcador de ADN en el pozo, marcado con el símbolo de escalera. Repita el procedimiento para todos los 11 pozos de muestra.
  5. Para cargar la escalera y las muestras, dispense 1 μL de la escalera de ADN en el pozo, marcada con el símbolo de escalera y luego agregue 1 μL de muestra (pozos usados) o 1 μL de marcador (pozos no utilizados) en todos los 11 pozos de muestra.
  6. Vórtice el chip de ADN HS para 60 s a 2.400 rpm colocando el chip horizontalmente en el adaptador. Asegúrese de que la protuberancia que fija el chip de ADN del SA no esté dañada durante el vórtice.
  7. Para insertar el chip de ADN HS en el instrumento del analizador de fragmentos, abra la tapa y asegúrese de que el cartucho de electrodo esté correctamente insertado, y el selector de virutas se coloca en "DsHigh Sensitivity DNA" en el instrumento del analizador de fragmentos.
  8. Monte cuidadosamente el chip de ADN del SA en el receptáculo, que sólo cabe de una manera, luego pierda la tapa asegurándose de que el cartucho de electrodo se ajuste exactamente a los pozos del chip de ADN del SA.
  9. La pantalla en la pantalla de software del analizador de fragmentos indica el chip de ADN HS insertado y la tapa cerrada, a través del icono de chip en la parte superior izquierda de la pantalla.
  10. Para iniciar la ejecución del chip de ADN del SA, seleccione el ensayo de alta sensibilidad dsDNA en el menú'Ensayo'en la pantalla del instrumento, luego llene correctamente la tabla de nombres de muestra alimentando información como nombres de muestra y comentarios e inicie la ejecución del chip haciendo clic en el botón'Inicio' en la parte superior derecha de la pantalla.
  11. Limpieza de electrodos después de una carrera de chip de ADN del SA: Retire inmediatamente el chip de ADN del SA utilizado, tan pronto como se complete el ensayo y deseche de él de acuerdo con las buenas prácticas de laboratorio. Realice el siguiente procedimiento para garantizar que los electrodos estén limpios, sin restos de residuos del ensayo anterior.
    1. Llene lentamente 350 μL de agua de grado de análisis desionizado en uno de los pozos limpiadores de electrodos y coloque el limpiador de electrodos en el instrumento del analizador de fragmentos abriendo la tapa y luego cierre la tapa y espere unos 10 s.
    2. Retire el limpiador de electrodos abriendo la tapa y espere otros 10 s, para que el agua de los electrodos se evapore antes de cerrar la tapa.

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Representative Results

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Separación por plasma
8.5-9 mL de sangre recolectada en tubos conservantes cfDNA o cfRNA produce alrededor de ~4 ml de plasma en volumen. El volumen de plasma separado de la sangre recolectada en tubos EDTA puede variar dependiendo de la temperatura. La exposición de tubos EDTA que contienen sangre a una temperatura superior a 37 °C conduce a una disminución del rendimiento del volumen plasmático44.

Resultados del ensayo del fluorómetro
La concentración de CFDNA en plasma de 1 ml de cada uno de los pacientes con glioma #1 y #3 y controles saludables #H1, #H2 y #H3 fueron de 137 ng, 12,6 ng, 6,52 ng, 2,26 ng y 2,48 ng, respectivamente. Sin embargo, en el glioma el paciente #2 concentración de CFDNA era demasiado baja para ser detectado en un fluorómetro. La concentración de CFDNA en el plasma de 1 ml de un paciente con cáncer oscila entre 0,5 y >1000 ng18,con un valor medio de 20 ng. En personas sanas, la concentración cfDNA oscila entre una concentración indetectable y 16 ng, con un valor medio de 8 ng45. El ADN genómico aislado de una capa de buffy de 200 μL (PBMCs) produce alrededor de 25- 50 μg de ADN.

Resultados del ensayo del analizador de fragmentos de ADN
Según un estudio anterior, cfDNA se enriquece en fragmentos de 166 bp de largo, que representan ~85% del CFDNA total en el plasma de un paciente. Por el contrario, los fragmentos de 332 bp de largo representan el 10%, y los fragmentos de 498 bp de largo representan el 5% de cfDNA46. Dos factores principales que afectan los resultados del ensayo del analizador de fragmentos cfDNA son la contaminación genómica del ADN por PBMCs y la baja concentración de CFDNA. La Figura 1 muestra el esperado gráfico de bioanalizador cfDNA del paciente de glioma #1, en el que los fragmentos cfDNA se enriquecen a 166 bp y no hay contaminación genómica del ADN en la muestra21. La Figura 2 muestra el gráfico de enriquecimiento de fragmentos después de la preparación de la biblioteca NGS de la cfDNA de #1 de pacientes de glioma y el enriquecimiento de fragmentos se desplaza de 166 bp a 291 bp, debido a la fijación de 125 bp de índices y adaptadores a él. La Figura 3 muestra un enriquecimiento muy leve de los fragmentos cfDNA del #2 del paciente de glioma. A pesar de la baja concentración de CFDNA en #2 de pacientes con glioma, la adición de adaptadores NGS a los pasos de amplificación cfDNA y PCR conduce al pico visible de la biblioteca cfDNA en el gráfico de enriquecimiento de fragmentos Figura 4. Por lo tanto, la biblioteca se preparó con éxito a partir de esta muestra cfDNA de baja concentración, como se muestra en la figura 4. En la Figura 5,se muestra que los fragmentos cfDNA del paciente de glioma #3 alcanzan su punto máximo cerca de 166 bp, pero la contaminación genómica del ADN también es evidente cerca del pico de escalera de referencia de 10380 bp.

Figure 1
Figura 1: Un gráfico de ensayo de analizador de fragmentos cfDNA ideal de muestra de glioma #1 cfDNA. Se observó un pico importante de 166 bp y se observó un pico más pequeño de 332 bp. No se observó contaminación genómica en esta muestra, que ocurre cerca del marcador superior de 10.380 bp. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Un gráfico de ensayo de analizador de fragmentos cfDNA ideal de muestra de glioma #1 biblioteca cfDNA. Después de ligar adaptadores de biblioteca de secuenciación de última generación de 125 bp, los fragmentos cfDNA de 166 bp y 332 bp mostraron un pico importante de 291 bp y un pico más pequeño de 457 bp respectivamente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: gráfico de ensayo analizador de fragmentos cfDNA de muestra de glioma #2 cfDNA, mostrando un pico muy pequeño a 166 bp. Debido a la baja concentración de cfDNA, pico en 166 bp era apenas visible. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: gráfico de ensayo del analizador de fragmentos cfDNA de la biblioteca cfDNA de #2 de muestra de glioma. Después de ligar adaptadores de biblioteca de secuenciación de última generación de 125 bp y realizar ciclos de PCR durante la preparación de la biblioteca, el pico cfDNA apenas visible a 166 bp o picos completamente invisibles a 332 bp y 498 bp, eran claramente visibles. Un pico importante estaba presente cerca de 291 bp y se observó un pico más pequeño en 457 bp, 623 bp, 789 bp y cerca de 2,500 bp. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: ensayo del analizador de fragmentos cfDNA que muestra la contaminación genómica del ADN en la muestra de glioma #3 cfDNA. Un pequeño pico de 166 bp indicó que la presencia de CFDNA y el enriquecimiento cerca del marcador superior (10,380 bp) fue la contaminación genómica del ADN. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Tabla S1: Volúmenes del búfer de lisis y ARN portador (disuelto en buffer AVE) necesarios para procesar 1 ml de muestras plasmáticas. Haga clic aquí para descargar esta tabla.

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Discussion

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La recolección de sangre de un paciente en un tubo, envío y almacenamiento son pasos iniciales cruciales en la biopsia líquida. El manejo inadecuado puede afectar la calidad del plasma y, por lo tanto, puede interferir con los resultados de la biopsia líquida47. Si se recoge una muestra de sangre en un tubo sanguíneo EDTA, el plasma debe separarse dentro de las dos horas posteriores a la recolección de sangre para evitar la lisis de los WBC y liberar su ADN genómico en el plasma48. Los WBC también pueden someterse a una apoptosis en un tubo EDTA si se mantienen durante más tiempo, y los fragmentos cfDNA resultantes pueden contaminar cfDNA original en el plasma48. La exposición de una muestra de sangre a una temperatura alta (>37 °C) o un temblor excesivo del tubo antes de la separación plasmática causa hemólisis. La hemoglobina que, en consecuencia, permanece como contaminante en el plasma afecta a los procesos aguas abajo de cfDNA, como durante la preparación de la biblioteca49. La alta temperatura (>37 °C) también afecta el rendimiento del plasma en un tubo sanguíneo EDTA. Por lo tanto, la rápida separación del plasma después de su recolección en un tubo EDTA50 es un paso significativo en el control de calidad del método. Si la sangre se recoge en cfDNA comercial o tubo de preservación cfRNA, el producto químico conservante debe mezclarse con la sangre inmediatamente después de la recolección de sangre40. La falta de mezcla adecuada del producto químico conservante conduce a la formación de microclots en el plasma. Estos obstruyen las membranas de sílice en una columna durante el proceso de extracción cfDNA y disminuyen el rendimiento de cfDNA. El temblor moderado de sangre en el tubo no causa hemólisis; aunque el temblor excesivo puede causar hemólisis incluso en estos tubos40. Por lo tanto, durante el envío o manipulación de estos tubos, se debe evitar el temblor excesivo. Se recomienda enviar tubos sanguíneos en su posición vertical.

La cuantificación y evaluación precisas de la concentración cfDNA por unidad de plasma es un paso importante en la biopsia líquida, ya que la concentración plasmática cfDNA se asocia directamente con procesos fisiológicos y patológicos51. La concentración de CFDNA es mayor en pacientes con cáncer que en sujetos sanos52. El aumento de la concentración de CFDNA en la sangre humana no es específico del cáncer; mujeres embarazadas y pacientes que reciben trasplantes también tienden a tener concentraciones elevadas de CFDNA en su sangre21. También se han demostrado asociaciones para inflamación, traumatismo tisular, diabetes, infarto de miocardio y sepsis con un mayor nivel de concentración de CFDNA53. La concentración de CFDNA plasmático en pacientes con cáncer en etapa temprana tiende a ser menor que en pacientes con tumores avanzados o metastásicos. Esto apoya una asociación directa de cfDNA con una carga tumoral54. La concentración de CFDNA en la sangre varía significativamente entre 0,5 y >1000 ng/ml en pacientes con cáncer y entre 0 y 100 ng/ml en sujetos sanos18. Para la preparación de la biblioteca, se requiere un mínimo de 0,5 ng de cfDNA. Para lograr la cantidad mínima de demanda de CFDNA para la secuenciación, se puede comenzar con un mínimo de 2 ml de una muestra de sangre o una muestra plasmática de 1 ml. Además, los errores técnicos durante la extracción de cfDNA plasmática también reducen el rendimiento cfDNA y la concentración resultante, desviándose así de la concentración real de cfDNA plasmática. La degradación del CFDNA puede ocurrir debido a anticoagulantes en tubos EDTA o debido al proceso de descongelación múltiple y congelación de muestras plasmáticas. Una mala actividad de la proteína K durante el proceso de lisis también resulta en un bajo rendimiento de cfDNA. La actividad de Proteinase K disminuye debido a su exposición prolongada a altas temperaturas. El uso de etanol de baja concentración en lugar de 96-100% durante el paso de lavado de extracción cfDNA también causa un bajo rendimiento de cfDNA. Por lo tanto, evitar errores técnicos en la técnica de biopsia líquida es importante para lograr resultados precisos y fiables.

El análisis cualitativo de cfDNA es un paso central, durante el cual se estima la distribución real de los fragmentos de ADN presentes en la muestra de CFDNA extraída. Los resultados cuantitativos de cfDNA son fiables sólo después de confirmar su pureza mediante análisis cualitativos. Por lo tanto, un gráfico ideal de cfDNA generado en el ensayo analizador de fragmentos de ADN muestra el enriquecimiento del pico principal de fragmentos cfDNA cerca de 166 bp, y un pico más pequeño cerca de 332 bp de longitud. Esto indica que la muestra de CFDNA extraída no está contaminada con ADN genómico de los WBC. Si un fragmento se enriquece de 7.000 bp a la escalera de referencia (10.380bp) y más allá, esto indica la contaminación de una muestra de CFDNA con ADN genómico del CMB. Si la contaminación genómica del ADN se observa en una muestra cfDNA después del ensayo de estimación del tamaño del fragmento de ADN, la muestra se puede ejecutar en gel de agarose al 2% con una escalera de 100 bp, y el gel se puede exculpar entre el rango ~ 150-200 bp, seguido de un ensayo de extracción de gel. Cierta cantidad de CFDNA se pierde durante el proceso de selección del tamaño del gel de agarose. Sin embargo, el paso de preparación de la biblioteca NGS requiere un mínimo de 0,5 ng y un máximo de 1.000 ng de material de ADN de entrada para preparar bibliotecas para la secuenciación. Por lo tanto, si la cantidad total de cfDNA es igual o superior a 0,5 ng, es suficiente cantidad para el paso de preparación de la biblioteca. Además, estas muestras pasan el proceso de preparación de la biblioteca con éxito, y la biblioteca resultante muestra un pico importante cerca de 291 bp y un pico más pequeño en 457 bp, debido a la adición de índices y adaptadores de 125 bp.

El análisis de datos NGS es el último paso en la técnica de biopsia líquida basada en NGS, y en este paso se generan listas de mutaciones y fusiones génicas-génicas3,55,56,57. Las mutaciones y fusiones génicas que se identifican pueden evaluarse según estudios previos sobre los paisajes de mutación del cáncer58,59, mutaciones genéticas previamente caracterizadas60 o fusionesgénicas-génicas 61,62,63. Estos pueden servir como pronóstico64 ydiagnóstico 7 biomarcadores en pacientes con cáncer. Por ejemplo, la mutación R132H en el gen isocitato deshidrogenasa 1(IDH1)es un signo decisivo del cáncer de glioblastoma secundario, y también lo distingue del glioblastoma primario en el que esta mutación normalmente está ausente65. Además, la leucemia mielógena crónica (LMC) se caracteriza por una fusión del gen BCR/ABL1 resultante de una translocación equilibrada entre el cromosoma 9 y el 2261. El gen BCR/ABL1 y su ardor y proteína de fusión son exclusivos de los progenitores de LMC y, por lo tanto, constituyen un buen objetivo para la terapia66.

Diagnóstico avanzado, la correcta puesta en escena del tumor y el seguimiento del tratamiento es una estrategia actual para el manejo eficiente del cáncer. Hasta hace poco, la biopsia de tejido ha sido el estándar de oro para la evaluación histológica de los tejidos tumorales. Sin embargo, tras una vasta investigación en esta área y el advenimiento de la tecnología, ha demostrado que una sola biopsia es incapaz de proporcionar todo el paisaje mutacional de un tumor y que las biopsias en serie suelen ser poco prácticas para realizarse debido a su invasión, particularmente en el glioblastoma y el linfoma, donde las biopsias son altamente invasivas. Además, aproximadamente el 16% de las biopsias de agujas están asociadas con complicaciones procedimentales67. Además, la elaboración de perfiles genómicos de alta calidad requiere una cantidad suficiente de tejido, una demanda que normalmente no se cumple con la biopsia de aguja68.

Las biopsias líquidas, de una muestra de sangre de rutina mediante el análisis de ADN derivado del tumor se encuentra para reemplazar o adjuntar los procedimientos rutinarios de biopsia de tejido de aguja12. El análisis del ADN derivado del tumor/ CFDNA a través del plasma mediante biopsia líquida es un procedimiento mínimamente invasivo y eficaz para el perfil molecular de tumores. Esencialmente puede permitir la monitorización del tratamiento mediante muestreo en serie a lo largo del tiempo sin los riesgos y complicaciones potenciales generalmente asociados con la biopsia de tejido tumoral tradicional debido a su naturaleza invasiva69. Además, estudios que compararon la biopsia de agujas con el análisis cfDNA mediante biopsia líquida de una sola lesión tumoral encontraron que el perfil de cfDNA puede ofrecer una heterogeneidad molecular completa de que un tumor puede ser albergado por múltiples poblaciones clonales distintas70.

Sin embargo, aunque el diagnóstico basado en cfDNA plasmático tiene muchas ventajas sobre la biopsia del tejido tumoral, todavía hay algunas limitaciones cruciales que dificultan su aplicabilidad en la práctica clínica general. Las limitaciones del diagnóstico de biopsia líquida basado en cfDNA incluyen el mayor costo del procedimiento general, la necesidad de ADN de alta calidad y un bioinformista dedicado para la necesidad de un vasto análisis de datos71. Debido a un problema de gestión de datos asociado con el análisis cfDNA, NGS también plantea problemas en su aplicación inmediata en la clínica. Los desafíos de la gestión de datos que plantea NGS se deben principalmente a la dificultad de distinguir entre el ruido de fondo intrínsico de la secuenciación profunda y las aberraciones asociadas con el tumor72. Por último, debido a la falta de disponibilidad de la validez clínica y los datos de utilidad para la mayoría de los ensayos de biopsia líquida, actualmente se limitan únicamente a los estudios clínicos e investigaciones básicas13.

Los avances futuros en la técnica de biopsia líquida, se esperan a través de esfuerzos combinados por la investigación básica en el campo de la biología, la fisiología, la biología molecular, las técnicas de ensayo, el análisis estadístico para el manejo de datos y la tecnología de aprendizaje automático73,74. Además, numerosos ensayos clínicos basados en la evaluación del biomarcador cfDNA están en curso, y sus resultados ayudarán a establecer la validez de la técnica. Con suerte, estos esfuerzos combinados establecerán la plataforma de biopsia líquida a través del análisis cfDNA como una poderosa herramienta de seguimiento de pronósticos, diagnósticos y tratamientos en el entorno clínico oncológico en los próximos cinco años70,75.

Para concluir, la biopsia líquida basada en cfDNA ofrece un enfoque seguro y no invasivo para identificar biomarcadores genómicos que son útiles en el manejo de enfermedades del cáncer. Sin embargo, para lograr resultados fiables y precisos, se requieren particularmente protocolos estandarizados para la recolección de sangre, separación plasma/CMB, extracción cfDNA y análisis cuantitativo y cualitativo cfDNA74,75.

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Disclosures

Los autores declaran que no tienen intereses financieros competidores.

Acknowledgments

Los autores desean agradecer a los miembros del Laboratorio de Genómica del Cáncer y Biocomputación de Enfermedades Complejas por sus agudas aportaciones observacionales y su participación en múltiples debates en diferentes etapas de este proyecto. El apoyo financiero incluye la Asociación contra el Cáncer de Israel (subvención ICA para M.F-M 2017-2019) y la concesión kamin de la Autoridad de Innovación de Israel (para M.F-M.).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2100 Bioanalyzer Instrument Agilent Technologies, Inc. G2939BA The 2100 Bioanalyzer system is an established automated electrophoresis tool for the sample quality control of biomolecules.
Adjustable Clip for Priming Station Agilent Technologies, Inc. 5042-1398 Used in combination with syringe to apply defined pressure for chip priming.
Agilent High Sensitivity DNA Kit Agilent Technologies, Inc. 5067-4626 The High Sensitivity DNA assays are often used for sample quality control for next-generation sequencing libraries
cf-DNA/cf-RNA Preservative Tubes Norgen Biotek Corp. 63950 Norgen's cf-DNA/cf-RNA Preservative Tubes are closed, evacuated plastic tubes for the collection and the preservation of cf-DNA, circulating tumor DNA, cf-RNA and circulating tumor cells in human whole blood samples during storage and shipping
Chip Priming Station Agilent Technologies, Inc. 5065-4401 Used to load gel matrix into a chip with a syringe provided with each assay kit— used for RNA, DNA, and protein assays. Includes priming station, stop watch, and 1 syringe clip
Electrode Cleaner Kit Agilent Technologies, Inc. 5065-9951 Prevents cross-contamination. Removes bacterial or protein contaminants from electrodes.
Filters for Gel Matrix Agilent Technologies, Inc. 185-5990 Used for proper mixing of DNA dye concentrate and DNA gel matrix
IKA Basic Chip Vortex IKA-Werke GmbH & Co. KG MS-3-S36 Used for proper mixing of DNA ladder and DNA sample on Bioanalyzer assay chips
NucleoSpin Tissue kit MACHEREY-NAGEL 740952.5 With the NucleoSpin Tissue kit, genomic DNA can be prepared from tissue, cells
(e.g., bacteria), and many other sources.
QIAamp circulating nucleic acid kit Qiagen 55114 The QIAamp Circulating Nucleic Acid Kit enables efficient purification of these circulating nucleic acids from human plasma or serum and other cell-free body fluids.
QIAvac 24 Plus vacuum manifold Qiagen 19413 The QIAvac 24 Plus vacuum manifold is designed for vacuum processing of QIAGEN columns in parallel.
QIAvac Connecting System Qiagen 19419 In combination with the QIAvac Connecting System, the QIAvac 24 Plus vacuum manifold can be used as a flow-through system. The sample flow-through, containing possibly infectious material, is collected in a separate waste bottle.
Qubit 2.0 fluorometer Invitrogen Q32866 The Qubit 2.0 Fluorometer is an easy-to-use, analytical instrument designed to work with the Qubit assays for DNA, RNA, and protein quantitation.
Qubit assay tubes Thermo Fisher Scientific Q32856 Qubit assay tubes are 500 µL thin-walled polypropylene tubes for use with the Qubit Fluorometer.
Qubit dsDNA HS Assay Kit Thermo Fisher Scientific Q32851 The Qubit dsDNA HS (High Sensitivity) Assay Kit is designed specifically for use with the Qubit Fluorometer. The assay is highly selective for double-stranded DNA (dsDNA) over RNA and is designed to be accurate for initial sample concentrations from 10 pg/µL to 100 ng/µL.
Vacuum Pump Qiagen 84010 used for vacuum processing of QIAGEN columns
Miscellaneous
50 ml centrifuge tubes
Crushed ice
Ethanol (96–100%)
Heating block or similar at 56 °C (capable of holding 2 ml collection tubes)
Isopropanol (100%)
Microcentrifuge
Phosphate-buffered saline (PBS)
Pipettes (adjustable)
Sterile pipette tips (pipette tips with aerosol barriers are recommended to help prevent cross-contamination)
Water bath or heating block capable of holding 50 mL centrifuge tubes at 60 °C

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Detección de ADN libre de células en muestras de plasma sanguíneo de pacientes con cáncer
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Palande, V., Raviv Shay, D., Frenkel-Morgenstern, M. Detection of Cell-Free DNA in Blood Plasma Samples of Cancer Patients. J. Vis. Exp. (163), e61449, doi:10.3791/61449 (2020).More

Palande, V., Raviv Shay, D., Frenkel-Morgenstern, M. Detection of Cell-Free DNA in Blood Plasma Samples of Cancer Patients. J. Vis. Exp. (163), e61449, doi:10.3791/61449 (2020).

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