Implementazione della biopsia liquida nella pratica clinica: il contributo della tecnologia Next Generation Sequencing

La biopsia liquida (BL), ossia l’insieme dei biomarkers circolanti nei fluidi biologici, è un tool clinico promettente per i pazienti oncologici. I metodi di sequenziamento di nuova generazione (NGS) sono diventati essenziali per superare rilevanti problemi tecnici principalmente attribuibili alla scarsità del materiale genetico tumorale che circola nei fluidi biologici. L'introduzione di Unique Molecular Identifiers (UMI), ha migliorato la caratterizzazione di rare alterazioni genetiche in NGS, con una drastica riduzione dei falsi positivi/negativi e garantendo un elevato valore predittivo positivo. Nel presente lavoro sono stati presentati i dati relativi all’applicazione di pannelli NGS UMI-based nello studio di mutazioni del cell-free DNA di pazienti affetti da Non Small Cell Lung Cancer (NSCLC). Attualmente nella pratica clinica del NSCLC è approvato solo lo studio mutazionale di EGFR, come da raccomandazioni 2020 a cura del gruppo di lavoro AIOM–SIAPEC-IAP–SIBIOC–SIF. L’utilizzo dell’NGS ha permesso in questi pazienti l’identificazione di mutazioni di EGFR con valore farmacopredittivo. Inoltre, viene proposto un protocollo NGS UMI-based per le mutazioni delle cellule tumorali circolanti (CTCs) nel cancro della mammella. La BL non è ancora in grado di sostituire completamente il tessuto. Tuttavia, i progressi nella standardizzazione di nuove metodologie NGS e pipeline bioinformatiche correlate gettano le basi affinchè si possa realizzare un approccio “upfront” nello standard of care, in cui lo studio di biomarkers come il cell-free DNA e RNA avviene prima rispetto al tessuto, evitando di sottoporre il paziente a rischiosi interventi chirurgici e diminuendo il tempo necessario per l’inizio della terapia mirata. Liquid biopsy (LB), i.e. the whole circulating biomarkers within biological fluids, is a promising clinical tool for cancer patients. Next-generation sequencing (NGS) methods have become essential to overcome technical issues that are mainly attributable to low-abundance tumour genetic material circulating within biological fluids. The introduction of unique molecular identifiers (UMIs improved the characterization of rare genetic alterations in NGS, as they resulted in a drastic reduction in background noise while maintaining high levels of positive predictive value and sensitivity. In this thesis, the data relating to the application of UMI-based NGS panels in the study of mutations in the circulating tumor DNA of patients with Non Small Cell Lung Cancer (NSCLC) were presented. Currently, only the EGFR mutational study is approved in NSCLC clinical practice, as per the recommendations 2020 by the AIOM-SIAPEC-IAP-SIBIOC-SIF working group. The use of NGS has allowed in these patients the identification of EGFR mutations with a pharmacopredictive value. In addition, a UMI-based NGS protocol is proposed for the mutational characterization of circulating tumor cells (CTCs), applied to breast cancer. Although BL is not yet able to completely replace tissue, advances in the standardization of new NGS methodologies and related bioinformatics pipelines lay the foundations for an "upfront" approach to the standard of care, in which the study of biomarkers such as cell-free DNA and RNA is firstly taken into consideration rather than tissue, avoiding subjecting the patient to risky surgery and decreasing the time necessary to start the targeted therapy