Utilização de biópsia líquida baseada em detecção de DNA tumoral em urina e plasma em pacientes com carcinoma renal de células claras / Use of liquid biopsy based on detection of tumor DNA in urine and plasma in patients with clear cell renal carcinoma

O carcinoma de células renais (CCR) é o sétimo tipo de câncer mais comum no ocidente e vêm apresentando um aumento em sua prevalência. A classificação histológica dos CCRs é a abordagem mais utilizada para determinar o subtipo da doença, bem como prognosticar o paciente. Cerca de 70-80% dos CCRs é do subtipo células claras (ccRCC), o qual representa o subtipo mais prevalente e agressivo da doença. A escolha do tratamento difere para cada paciente, sendo a ressecção cirúrgica a terapia mais efetiva nos casos de doença localizada. Apesar de ser um tratamento já estabelecido, estudos mostram uma certa heterogeneidade entre massas renais detectadas, onde cerca de 20% apresentam um perfil benigno, 60% são considerados tumores indolentes, sugerindo desta forma que, entender de forma mais detalhada este tumor pode auxiliar na escolha de um tratamento mais direcionado para o paciente. Sendo assim, o presente trabalho buscou selecionar genes potencialmente alterados em CCR com o intuito de customizar um painel multigênico capaz de identificar variantes somáticas, específicas do tumor, e avaliar as variantes específicas do tumor de forma personalizada em amostras de ctDNA (DNA tumoral circulante) extraídas de plasma e dos dois componentes da urina (sedimento e sobrenadante) coletados no momento da cirurgia (baseline). Neste contexto, dentro de nossa proposta, construímos um painel com 28 genes associados com CCR e sequenciamos 89 casos de tumores renais, juntamente com as amostras de leucócitos. Identificamos que dentre os tumores analisados, 59 apresentavam pelo menos uma variante somática, ou seja, o painel customizado apresentou uma sensibilidade para identificar variantes somáticas em 66% dos casos. Com relação aos 45 tumores classificados como ccRCC em 38 casos identificamos pelo menos uma marca tumoral, ou seja, nosso painel foi capaz de detectar variantes somáticas específicas do tumor em 84,4% desses casos. Um total de 105 variantes somáticas foram identificadas, e os genes mais frequentemente mutados nessa coorte de pacientes foram os genes VHL, PBRM1, BAP1, SETD2. Dos 59 casos em que identificamos variante somática, 44 casos foram avaliados as amostras baseline de plasma e 29 casos de urina (sobrenadante e sedimento), e encontramos pelo menos uma marca tumoral em um dos fluidos corpóreos em 11 pacientes, 6 em amostras de plasma e 6 amostras de urina. Através do desenvolvimento deste estudo, confirmamos que o subtipo ccRCC é o CCR mais bem caracterizado genomicamente e que é importante continuar a investigação genômica principalmente nos subtipos não ccRCC. Além disso o estudo demonstra a viabilidade de utilizar biópsia líquida ctDNA tanto no plasma quanto na urina para fins de diagnóstico e prognóstico.

Renal cell carcinoma (RCC) is the seventh most common type of cancer in the West and its prevalence is increasing. The histological classification of RCCs is the most used approach to determine the disease subtype as well as the patient's prognosis. About 70% of RCCs are of the clear cell Renal Cell Carcinoma subtype (ccRCC), which represents the most prevalent and aggressive subtype of the disease. The choice of treatment is different for each patient. Resection is one of the most effective therapies in cases of localized disease. Despite being an established treatment, studies show a certain heterogeneous profile studied. In this profile, up to 20% even present a benign treatment, helping the indolent, thus suggesting that understanding this tumor in detail can help to choose a more targeted treatment for the patient. Therefore, the present work aimed to select potentially altered genes in CCR in order to customize a multigene panel capable of identifying somatic, tumor-specific variants, and to evaluate the tumor-specific variants in a personalized way in ctDNA (circulating tumor DNA) samples extracted from plasma and from two components of urine (sediment and supernatant) collected at the time of surgery (baseline). In this context, within our proposal, we built a panel with 28 genes associated with CCR and sequenced 89 cases of renal tumors, together with leukocyte samples. We identified that among the analyzed tumors, 59 had at least one somatic variant, that is, the customized panel showed sensitivity to identify somatic variants in 66% of cases. Of the 45 classified as ccRCC in 38 cases we identified at least one tumor marker, that is, our panel was able to detect tumor-specific somatic variants in 84.4%. A total of 105 somatic variants were identified, and the genes most frequently mutated in this cohort of patients were the VHL, PBRM1, BAP1, SETD2 genes. Among 59 cases in which we identified somatic variant, 44 cases were evaluated in baseline plasma samples and 29 cases in urine (supernatant and sediment), and we found at least one tumor mark in one of the body fluids in 11 patients, 6 in plasma samples and 6 urine samples. Through the development of this study, we confirm that the ccRCC subtype is the best genomically characterized CCR and that it is important to continue genomic investigation, especially in the non-ccRCC subtypes. Furthermore, the study demonstrates the feasibility of using ctDNA liquid biopsy in both plasma and urine for diagnostic and prognostic purposes.

Analysis of tissue biopsy and joint aspiration in the diagnosis of periprosthetic hip infections: cross-sectional study / Análise da biópsia de tecidos periarticulares e do aspirado articular no diagnóstico de infecções periprotéticas do quadril: estudo transversal

ABSTRACT Objective: To evaluate sensitivity, specificity, accuracy, positive predictive value, and negative predictive value of preoperative joint aspiration (PJA) and periarticular tissue percutaneous biopsy (PTPB), as well as their combination, in the diagnosis of infection after total hip arthroplasty. Methods: This cross-sectional study (Level of Evidence II) was conducted with prospective data on 29 patients submitted to PJA with PTPB at the National Institute of Orthopedics and Traumatology from September 2015 to January 2016. Specimens obtained during the procedures underwent microbiological analyses, and the results were compared with those obtained in subsequent revision arthroplasty surgeries. Results: PJA, PTPB, and their combination reached values of 78%, 73%, 89% for sensitivity, respectively; 72%, 90%, 94% for specificity; and 76%, 80%, 90% for accuracy. Conclusions: PJA combined with PTPB was sensitive, specific, and effective in diagnosing periprosthetic hip infection. Level of Evidence II, Prospective Cross-Sectional Study

RESUMO Objetivo: Avaliar a sensibilidade, especificidade, acurácia, valor preditivo positivo e valor preditivo negativo dos métodos diagnósticos aspirado articular pré-operatório (AAPO), biópsia percutânea de tecidos periarticulares (BPTP) e ambos associados na infecção pós-artroplastia total de quadril (IPATQ). Métodos: Trata-se de um estudo transversal (Nível de Evidência II) com coleta prospectiva de dados obtidos de 29 pacientes submetidos a AAPO com BPTP no Instituto Nacional de Ortopedia e Traumatologia durante o período de setembro de 2015 à janeiro de 2016. Foram comparados os resultados das análises microbiológicas dos espécimes obtidos por meio da BPTP e do AAPO com os obtidos intraoperatoriamente nas cirurgias subsequentes de revisão das artroplastias. Resultados: Encontramos uma sensibilidade da AAPO, BPTP e ambos, respectivamente de 78%, 73%, 89%, uma especificidade de 72%, 90%, 94% e uma acurácia de 76%, 80%, 90%. Conclusões: O procedimento de AAPO com BPTP para diagnóstico de infecção periprotética de quadril é sensível, específico e eficaz. Nível de Evidência II, Estudo Transversal Prospectivo.

Identificação e correlação molecular e dinâmica de proteínas relacionadas à resistência ao tratamento neoadjuvante em células tumorais circulantes de pacientes com câncer de reto localmente avançado / Molecular and dynamic evaluation of proteins related to resistance to neoadjuvant treatment with chemoradiotherapy in circulating tumor cells of patients with locally advanced rectal cancer

INTRODUÇÃO: A quimiorradioterapia neoadjuvante (QRTN) consolidou-se como a principal estratégia para o tratamento do câncer de reto localmente avançado (CRLA). No entanto, respostas heterogêneas são observadas com o tratamento neoadjuvante, com apenas 15-20% dos pacientes com resposta patológica completa (RPC). Diante da necessidade de estratificar os pacientes em respondedores e não respondedores à QRTN antes do seu início, com o objetivo de aprimorar a seleção daqueles com maior probabilidade de obter uma RPC, vários estudos avaliam a identificação de possíveis biomarcadores. O objetivo primário deste estudo prospectivo foi analisar se a ausência da expressão do homólogo B de RAD23 (RAD23B) e da timidilato sintase (TYMS) nas células tumorais circulantes (CTCs) se correlacionaria com a RPC para os pacientes submetidos à QRTN e, assim, identificar possíveis respondedores ao tratamento. Os desfechos secundários foram avaliar a cinética das CTCs antes (C1) e após QRTN (C2), além da correlação da expressão de marcadores de resposta imune, como o Tumor Growth Factor ß Receptor I (TGF-ßRI) e Programmed Death ligand-1 (PD-L1) com a sobrevida livre de doença (SLD) e sobrevida global (SG). MÉTODOS: Entre 2016 e 2020, 63 pacientes com CRLA (cT3/T4 e/ou N+) submetidos a QRTN foram incluídos no estudo. As CTCs foram isoladas por ISET e avaliadas por imunocitoquímica. A expressão de RAD23B, TYMS, PD-L1 e TGF-ßRI foi avaliada nesta ordem de prioridade de acordo com o objetivo primário do estudo em cada momento de coleta e a disponibilidade de células (contagem de CTCs > 0) na amostra. RESULTADOS: Em C1, RAD23B foi detectado em 54,1% dos pacientes sem RPC e sua ausência em 91,7% dos pacientes com RPC (p = 0,014); Na segunda coleta, dos 13 pacientes com RPC, 10 não apresentaram expressão de RAD23B nas CTCs. Para os pacientes que não obtiveram RPC com QRTN, 51,7% apresentavam a expressão de RAD23B em CTC em C2 (p = 0,06). Na análise univariada (OR =0,077;IC 95%, 0,009-0,661; p = 0,019) e multivariada (OR= 0,064;CI 95%, 0,006-0,75; p = 0,029) para RPC, observamos que a expressão de RAD23B foi associado com menor chance de resposta em comparação com os pacientes com a ausência da expressão do RAD23B na C1. A ausência da expressão da TYMS foi observado em 90% dos pacientes com RPC e sua expressão em 51,7% sem RPC (p = 0,057). Na avaliação da cinética da CTCs pacientes com CTC2> CTC1 (cinética desfavorável) tiveram pior SLD (p = 0,00025) e SG (p = 0,0036) em comparação com aqueles com CTC2 ≤CTC1 (cinética favorável). A expressão de TGF-ßRI em qualquer momento das coletas correlacionou-se com pior SLD (p = 0,059). CONCLUSÃO: Demonstramos uma possível correlação entre a ausência de expressão de RAD23B e TYMS nas CTCs com a RPC, sendo um resultado importante para identificar os respondedores ao tratamento neoadjuvante, ajudando individualizar a abordagem terapêutica. Além disso, a cinética desfavorável e a expressão de TGF-ßRI nas CTCs se correlacionaram com pior sobrevida

INTRODUCTION: Neoadjuvant chemoradiotherapy (NCRT) has established itself as the main strategy for the treatment of locally advanced rectal cancer (LARC). However, heterogeneous responses are observed with neoadjuvant treatment, with only 15-20% of patients with complete pathological response (pCR). Given the need to stratify patients into responders and non-responders to NCRT prior to its initiation, in order to improve the selection of those most likely to obtain a pCR, several studies have assessed the identification of potential biomarkers capable of stratifying and monitoring the patient's response. The primary objective of this prospective study was to analyze whether the absence of RAD23 homolog B expression (RAD23B) and thymidylate synthase (TYMS) in circulating tumor cells (CTCs) would correlate with pCR for patients undergoing NCRT and thus identify possible responders to treatment. The secondary outcomes were to evaluate the kinetics of CTCs before (C1) and after NCRT (C2), in addition to the correlation of the expression of immune response markers, such as Tumor Growth Factor ß Receptor I (TGF-ßRI) and Programmed Death ligand- 1 (PD-L1) with clinical outcomes such as disease-free survival (DFS) and overall survival (OS). METHODS: Between 2016 and 2020, 63 patients (pts) with LARC (cT3 / T4 or N +) submitted to NCRT were included in the study. CTCs were isolated by ISET and evaluated by immunocytochemistry (protein expression). The expression of RAD23B, TYMS, PD-L1 and TGF-ßRI was evaluated in this order of priority according to the primary objective of the study at each time of collection (C1, C2 and C3) and the availability of cells (CTC count> 0) in the sample. RESULTS: In C1, RAD23B was detected in 54.1% of patients without pCR and its absence in 91.7% of patients with pCR (p = 0.014). In the second collection, of the 13 patients with pCR, 10 did not show RAD23B expression in the CTCs. For patients who did not obtain pCR with NCRT, 51.7% had RAD23B expression in CTC in C2 (p = 0.06). In the univariate (OR = 0.077; 95% CI, 0.009-0.661; p = 0.019) and multivariate (OR = 0.064; 95% CI, 0.006-0.75; p = 0.029) logistic regression models for pCR, we observed that the expression of RAD23B was associated with a lower chance of response compared to patients with the absence of RAD23B expression in C1. The absence of TYMS expression was observed in 90% of patients with pCR and its expression in 51.7% without pCR (p = 0.057). In the evaluation of CTCs kinetics patients with CTC2> CTC1 (unfavorable kinetics) had worse DFS (p = 0.00025) and overall survival (OS) (p = 0.0036) compared with those with CTC2 ≤CTC1 (favorable kinetics). TGF-ßRI expression at any time of the collections was correlated with worse DFS (p = 0.059). CONCLUSION: We demonstrated a possible correlation between the absence of RAD23B and TYMS expression in CTCs with pCR, being an important result to identify respondents to neoadjuvant treatment, helping to individualize the therapeutic approach. In addition, the unfavorable kinetics and expression of TGF-ßRI in CTCs correlated with worse survival.

La biopsia líquida en el diagnóstico y monitoreo de pacientes oncológicos: Oportunidades y retos en Latinoamérica / Liquid biopsy in the diagnosis and monitoring of cancer patients: opportunities and challenges in Latin America

Resumen En los últimos años el estudio de los ácidos nucleicos circulantes ha tenido grandes avances en el campo de la oncología, lo que ha permitido avanzar de forma importante en las aplicaciones clínicas de la biopsia líquida en diferentes áreas como el pronóstico, la estadificación, la predicción de recurrencia, la selección y monitorización de tratamientos, entre otros. Lo anterior se debe en gran parte al desarrollo de nuevas y mejores tecnologías, algunas de las cuales incluso han sido autorizadas para el diagnóstico y seguimiento clínico de ciertos tipos de cáncer. No obstante, la utilización de la biopsia líquida como herramienta de apoyo clínico sigue siendo objeto de estudio. Debido a la importancia que ha cobrado este avance tecnológico a nivel mundial, se realizó una revisión de literatura con el fin de establecer el estado actual del uso de biopsia líquida en oncología, así como sus aplicaciones clínicas actuales, con un énfasis en Latinoamérica.

Abstract In recent years, the study of circulating nucleic acids has made great progress in the field of oncology, allowing for significant advances in clinical applications of liquid biopsy in diverse areas such as prognosis, staging, recurrence prediction, selection and monitoring of treatments, among others. This advance is largely due to the development of new and better technologies, some of which have even been validated for the diagnosis and clinical follow-up of certain types of cancer. However, the use of liquid biopsy as an additional tool in clinical oncology remains under study. Given the worldwide importance of this technological advance, a literature review was conducted to establish the current status of the use of liquid biopsy in oncology, as well as its current clinical applications, with a particular focus on Latin America.

Investigação de marcadores de resposta a quimioterapia neoadjuvante em pacientes com carcinoma de orofaringe / Investigation of molecular biomarkers to predict neoadjuvant chemotherapy response in patients with oropharyngeal carcinoma

A resistência a quimioterapia é um dos principais fatores para falhas no tratamento dos pacientes com carcinoma epidermóide de orofaringe (CCEO). O regime mais frequentemente utilizado nestes casos é a quimioterapia de indução (IC) com taxano, platina e 5-fluorouracil. Apesar da maioria dos pacientes responderem satisfatoriamente ao tratamento, uma parcela deles apresenta resposta insatisfatória podendo ocorrer progressão tumoral. Outro fator crítico é a alta taxa de toxicidade, especialmente no grupo de pacientes que não se beneficia do tratamento. Até o momento, não há marcadores moleculares capazes de auxiliar na predição da resposta e evolução da doença disponíveis na prática clínica desses tumores. Este estudo teve como objetivo desenvolver um painel de marcadores para predizer a resposta da quimioterapia de indução. Para isso, investigamos o perfil de expressão gênica (22 CCEO) e proteica (20 CCEO) e comparamos os grupos de acordo com a resposta a IC (resposta satisfatória, RS vs insatisfatória, RI). A análise de transcritos revelou 200 genes diferencialmente expressos entre os grupos, sendo 87 com expressão diminuída e 113 com aumento de expressão nos pacientes não respondedores em relação aos respondedores. A partir desses genes desenvolvemos um modelo de predição com cinco marcadores (GPSM2, CPNE2, FOXRED2, BCHE e KLKB1), o qual foi capaz de classificar 100% dos pacientes de acordo com a resposta a IC. Esse algoritimo foi aplicado aos dados de expressão do TCGA e apresentou bom desempenho como marcador de prognóstico independente do tratamento. Os genes com aumento de expressão foram utilizados para identificar proteínas potencialmente secretadas possíveis de serem utilizadas como marcadores detectáveis em biópsia líquida. Esta análise resultou em quatro potenciais marcadores secretados em RI (CR1, KLKB1, FBLN1 e MOB1A) e cinco em RS (PCSK5, RET, PRPH2, CST6 e BCHE). A análise proteômica por espectrometria de massas revelou 183 proteínas diferencialmente expressas entre os grupos, sendo 127 com expressão diminuída e 56 com expressão aumentada nos pacientes RI em relação ao grupo RS. A partir dessas proteínas, desenvolvemos um classificador de predição de IC com quatro marcadores (CDKN2A, HNRNPA0, MYO1B e TXNL1), os quais foram capazes de classificar corretamente todas as amostras de acordo com a resposta ao tratamento. As proteínas com aumento de expressão nos tumores foram investigadas quanto ao potencial de serem secretadas, sendo possível identificar oito potenciais marcadores secretados em RI e 19 em RS. A análise integrada dos transcritos e proteínas diferencialmente expressas revelou apenas uma molécula em comum, o MOB1A. Uma análise in silico das vias biológicas associadas às moléculas entre os grupos em ambas as análises moleculares revelou diversas vias de regulação comuns entre os grupos de proteínas e transcritos. As principais vias canônicas alteradas estão associadas a regulação do ciclo celular, incluindo ciclo celular, transição G1/S e fase S. Este estudo revelou diversos marcadores com potencial para ser aplicado na prática clinica, auxiliando na tomada de decisões terapêuticas de forma mais personalizada. Esses achados embora promissores necessitem ser validados em uma coorte maior de pacientes (AU)

Resistance to chemotherapy is one of the main causes for treatment failure in patients with oropharyngeal squamous cell carcinoma (OSCC). The induction to chemotherapy treatment with taxane, platinum and 5-fluoracil has been widely used. Although most patients shows good response to treatment (RS), a set of cases present unsatisfactory response (RI) and tumor progression may occur. An additional critical issue is the high toxicity rate, especially for patients who will not benefit from the treatment. To date, there are no molecular markers available in the clinical practice capable to predict response and disease progress. This study aimed to develop a panel of markers capable of predicting induction to chemotherapy response. We investigated gene and protein expression profile of 22 and 20 OSCC, respectively, and compared the groups according to the response to IC (satisfactory response vs. unsatisfactory response). Gene expression data analysis from a previous study of our group, revealed 200 differentially expressed genes, 87 downregulated and 113 genes with overexpression in nonresponders compared to responders cases. Using these genes, we developed a prediction model with five markers (GPSM2, CPNE2, FOXRED2, BCHE and KLKB1) able to classify 100% of the patients according to the response to IC. This algorithm was applied to the TCGA expression data and presented good performance as a prognostic marker independent of the treatment. Overexpressed genes were used to identify potentially secreted proteins with potential to be used as detectable markers in liquid biopsy. This analysis revealed four potencial markers in RI (CR1, KLKB1, FBLN1 and MOB1A) and five in RS (PCSK5, RET, PRPH2, CST6 and BCHE). Proteomic analysis using mass spectrometry revealed 183 differentially expressed proteins between the groups, 127 downexpressed and 56 overexpressed in RI patients compared to RS group. Using these proteins, we developed a prediction algorithm using four biomarkers (CDKN2A, HNRNPA0, MYO1B and TXNL1) able to correctly classify all tumors according to the response to treatment. Overexpressed proteins with potential to be secreted were investigated revealing eight potential markers secreted in IR and 19 in RS. The integrative analysis of differentially expressed transcripts and proteins revealed one molecule in common, MOB1A. In silico pathway analysis resulted in common biological pathways in both group of cases. The major altered canonical pathways are associated with cell cycle regulation, being Cell cycle, G1 / S Transition and S Phase. Our study revealed several candidate markers with potential to be applied in the clinical practice, assisting in therapeutic decisions. Although promisor, these findings need to be validated in a larger cohort of patients (AU)

Estado actual de las aplicaciones del ADN libre de célula circulante / Current status of circulating cell-free DNA applications

el diagnóstico y tamizaje prenatal, así como el diagnóstico y seguimiento de enfermedades en diversos campos de la medicina, se hace, en la actualidad, de manera más sencilla gracias al ADN libre en plasma. Este ADN representa una pequeña parte de la información genética de un tejido en particular o, en el caso de las mujeres en embarazo, una proporción del ADN fetal. En la oncología, por ejemplo, dada la heterogeneidad del cáncer, la aplicación del ADN libre en plasma ha sido difícil de implementar ya que solo existen algunos biomarcadores tumorales específicos para su uso en investigación. Metodologías como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) en tiempo real muestran una gran sensibilidad para detectar mutaciones que permitan establecer un correcto dignóstico y tratamiento de algunas enfermedades como las fetales o las tumorales, al mismo tiempo que disminuye costos. Lo anterior, no deja de ser una gran oportunidad para continuar los procesos de investigación y desarrollo de pruebas que permitan, en un futuro cercano, implementar el uso del ADN libre de células en el área clínica, con resultados confiables en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades sin poner en riesgo la integridad del paciente

The prenatal diagnosis and screening, as well as the diagnosis and monitoring of diseases in various medicine fields, is now made more easily thanks to the cell free DNA present in plasma. This DNA represents a small part of the genetic information of a particular tissue or, in the case of pregnant women, a proportion of the fetal DNA. In oncology, for example, given the heterogeneity of cancer, the application of cell free DNA has been difficult to implement since there are only some specific tumoral biomarkers for research use. Methodologies such as real-time polymerase chain reaction (PCR) show a high sensitivity to detect mutations that allow a correct diagnosis and treatment of fetal or tumoral diseases, at the same time reducing costs. This represents a great opportunity to continue the research and developmental processes of tests that allow its implementation in the clinical area in the near future, with reliable results in diagnosis and treatment of diseases without compromising the patient's integrity