Identificación de biomarcadores epigenéticos para diagnóstico de cáncer de pulmón en muestras mínimamente invasivas (Análisis en población con factores de riesgo).

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Las neoplasias responsables del mayor número de muertes fueron el cáncer de pulmón (18%), cáncer colorrectal (9,4%), cáncer hepático (8,3%), cáncer de estómago (7,7%) y cáncer de mama (6,9%) (3). En las últimas décadas se ha producido una variación en la prevalencia de algunos factores de riesgo relacionados con el cáncer. Este es el caso del tabaquismo, que se ha reducido en hombres, pero ha aumentado en mujeres, produciendo un incremento en la incidencia de patologías tumorales en la población femenina (4). El cáncer de pulmón representa un problema sanitario de gran magnitud, derivado de su incidencia y de su mortalidad. En general, el diagnóstico precoz del cáncer de pulmón presenta una gran dificultad debido a que es una enfermedad asintomática en los estadios iniciales, y además comparte muchos de los síntomas con otros tipos de enfermedades pulmonares tales como la enfermedad obstructiva pulmonar crónica (EPOC). En el EPOC el proceso de intercambio gaseoso es defectuoso originado por alteraciones en las vías respiratorias. Se ha descrito que esta enfermedad puede compartir patrones genéticos aberrantes comunes con el cáncer de pulmón. En ambas patologías el tabaquismo es un factor de riesgo que incrementa las tasas de incidencia (5). Evaluar los efectos de las exposiciones ambientales en la salud humana es un objetivo importante en la investigación básica y clínica (6). La exposición a una amplia variedad de compuestos tóxicos ha incrementado el riesgo en los usuarios de cigarrillo convencional y electrónicos de contraer enfermedades malignas y no tumorales que afectan principalmente al sistema respiratorio (7). Pese a que existe un gran número de enfermedades asociadas al tabaquismo (enfermedad coronaria, accidente cerebrovascular, asma, diabetes, entre otras), es importante destacar que dentro de las enfermedades del tracto respiratorio el cáncer de pulmón corresponde a la patología que expone mayores índices de mortalidad y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es la afección respiratoria con mayores tasas de incidencia (8). La EPOC se define como un proceso patológico que se caracteriza por la limitación del flujo aéreo que no es completamente reversible. Por lo general, esta enfermedad es progresiva y se asocia con una respuesta inflamatoria pulmonar anormal a partículas o gases nocivos (9). La EPOC es una enfermedad frecuente, tratable y prevenible. Generalmente, los pacientes pueden presentar síntomas respiratorios y disminución progresiva de la función pulmonar. Esta enfermedad es considerada como una de las principales causas de morbilidad crónica y un problema sociosanitario, no solo debido a los altos costos que representa para el sector salud, sino también por el impacto negativo que tiene en la calidad de vida de los pacientes (10). El diagnóstico de la EPOC se realiza a partir de parámetros como: exploración de la función pulmonar, determinación de exposición a factores de riesgo y sintomatología asociada a la enfermedad (11). La variabilidad en los patrones de la presentación clínica y la adaptación de los pacientes a los síntomas asociados con la deficiencia pulmonar, resultan ser variables que dificultan el diagnóstico. Eventualmente, muchos de los pacientes acuden a los servicios médicos sólo cuando presentan una exacerbación (cambio agudo en la situación clínica basal que representa un desenlace crítico) y se genera en consecuencia, un daño irreversible a nivel pulmonar (12). Pese a que las pruebas fisiológicas puedan establecer la gravedad y ocurrencia de la enfermedad, este tamizaje no se lleva a cabo de manera uniforme en la población de alto riesgo. Otras preocupaciones importantes son la clasificación errónea del diagnóstico, los factores de riesgo asociados y el consumo de nuevos productos derivados de la nicotina como los cigarrillos electrónicos. Actualmente, no existen biomarcadores moleculares confiables y reproducibles que permitan realizar un diagnóstico temprano, monitoreo de la progresión de la enfermedad y efectividad del tratamiento (12). En el marco de la EPOC, la epigenética puede ser un vínculo importante entre las alteraciones a nivel del microambiente celular y los cambios en la expresión génica que favorecen el establecimiento y progresión de la enfermedad (13,14). En pacientes con EPOC se ha demostrado la presencia de patrones aberrantes de marcas epigenéticas como la metilación del ADN, modificaciones de histonas y ARN no codificantes (15). La metilación del ADN es un mecanismo epigenético que consiste en la transferencia de un grupo metilo a la posición C5 de la citosina formando 5-metilcitosina (5mC) en regiones del denominadas "islas CpG" (16). Actualmente, se ha demostrado una clara asociación entre el tabaquismo y el hábito de vapear con cambios a nivel de los patrones de metilación del ADN (17,18).Es por esto, que los biomarcadores epigenéticos son un área prometedora de investigación, puesto que presentan la capacidad de proporcionar información sobre el estado de las enfermedades respiratorias y los factores de riesgo asociados. Actualmente, algunos estudios han identificado en muestras de esputo que genes como P16INK4α y RASSF1A presentan una metilación aberrante en pacientes con EPOC e incluso estos niveles de metilación se asociaron significativamente con la presencia de bronquitis crónica y parámetros de exposición ambiental al humo de leña (19,20). Por otra parte, la metilación de genes como PTGER4, SHOX2 y LINE-1 ha sido reportada en estudios independientes de muestras de aire exhalado, lavados bronco-alveolares y plasma de pacientes con cáncer de pulmón (21–27). En el año 2019, el grupo de Epigenética y cáncer inició la línea de investigación sobre biomarcadores en muestras mínimamente invasivas, desde entonces, se han llevado a cabo proyectos donde se han identificado potenciales biomarcadores epigenéticos (ARN largos no codificantes y ADN libre) presentes en suero, plasma y condensado de aire exhalado. Especialmente, el desarrollo de uno de estos proyectos incluyó el trabajo colaborativo con el grupo de Epigenética y reparación del ADN de la Universidad de Córdoba, España; mediante el desarrollo de una estancia posdoctoral de uno de los miembros del grupo. En este trabajo, se analizaron los cambios epigenéticos en los patrones de metilación de 4 genes (CDH13, MGMT, P16INK4α, y RASSF1A) en muestras de aire exhalado y plasma de sujetos con diagnóstico de cáncer de pulmón, pacientes con EPOC y controles con/sin exposición al humo de cigarrillo. Dentro de los resultados obtenidos, se encuentra la estandarización de un método confiable de extracción y análisis de metilación de ADN en muestras de aire exhalado y plasma. Además, se logró establecer que los genes P16 y RASSF1A presentan patrones de metilación aberrantes en pacientes con diagnóstico de EPOC. Alrededor de la necesidad de establecer biomarcadores para el diagnóstico de la EPOC, surge el objetivo de este proyecto de investigación que consiste en determinar los porcentajes de metilación de PTGER4, SHOX2, P16INK4α, RASSF1A y LINE-1, genes que se han asociado a cáncer de pulmón en muestras mínimamente invasivas de sujetos con diagnóstico de EPOC. Entendiendo a estos sujetos como sujetos con factor de riesgo, según lo anteriormente descrito. Este trabajo permitirá comprender cómo las alteraciones epigenéticas podrían a futuro discriminar de forma efectiva entre dos enfermedades pulmonares superpuestas que comparten los mismos factores de riesgo. Asimismo, se destaca la importancia de estandarizar los protocolos de extracción y análisis en muestras como el aire exhalado y plasma, las cuales cuentan con un con un alto potencial para el diagnóstico y de las que hay pocos reportes en la literatura para el diagnóstico de EPOC a partir de ADN circulante. Finalmente, este trabajo analizará la influencia de los factores ambientales en la epigenética y desarrollo de la EPOC.