Cellule tumorali circolanti: utilità per la diagnosi precoce

L’istopatologia rappresenta l’attuale gold standard per la diagnosi del cancro. La biopsia è la procedura invasiva che consente di ottenere più campioni per l’esame, ma fornisce informazioni limitate rispetto all’eterogeneità del tumore e i campioni bioptici si ottengono solitamente da pazienti che hanno un’evidenza clinica di neoplasia, limitandone fortemente la capacità in un contesto di diagnosi precoce. 

Circa 20 anni fa, è stato dimostrato che la presenza di cellule tumorali circolanti (CTC), in pazienti con neoplasia mammaria metastatica in procinto di iniziare una nuova linea di trattamento, era un elemento predittivo della sopravvivenza libera da progressione e globale. Il suo valore prognostico era indipendente dalla linea di terapia (prima o seconda linea) e superiore a quello della sede di metastasi, del tipo di terapia e del tempo di recidiva dopo chirurgia primaria definitiva. Tutti questi risultati supportavano l’idea che la presenza di CTC potesse essere utilizzata per modificare il sistema di stadiazione della malattia avanzata (1). 

Da allora, la ricerca sui saggi di biopsia liquida si è espansa rapidamente, con l'esplorazione di molti biomarcatori in diversi fluidi corporei per la valutazione di varie neoplasie solide.

Biopsia liquida vs tissutale 

La biopsia liquida è uno strumento minimamente invasivo, di semplice esecuzione, consente di ripetere il campionamento nello stesso individuo sia in fase diagnostica, per rilevare il cancro, sia nella valutazione della risposta al trattamento e/o nel monitoraggio della progressione della malattia (2). Inoltre, la biopsia liquida produce un materiale per l’esame proveniente sia da siti primari che metastatici (o micro-metastatici) capaci di fornire un quadro più eterogeneo dell'intera popolazione di cellule tumorali rispetto ai campioni ottenuti con biopsia tissutale.

Metastasi: la revisione di un processo 

La metastasi del cancro è una malattia complessa, derivante da un tumore in accrescimento da cui le cellule possono sfuggire in altre parti del corpo. L'idea che le lesioni metastatiche siano formate da cellule tumorali disseminate (DTC) da tumori primari avanzati è stata sostanzialmente rivista in seguito all'identificazione di cellule tumorali disseminate nel midollo osseo di pazienti con malattia in stadio iniziale (3). Questi risultati hanno portato i ricercatori a considerare la metastasi di una neoplasia non più come una cascata lineare di eventi, ma come una serie di processi simultanei, parzialmente sovrapposti, poiché le cellule che metastatizzano con successo assumono nuovi fenotipi mentre abbandonano vecchi comportamenti (3). 

L'inizio della metastasi non è più considerato semplicemente un evento cellulare autonomo, ma un processo fortemente influenzato da microambienti tissutali complessi. La colonizzazione dei tessuti a distanza da parte di DTC, anche se si è rivelato un processo per lo più inefficiente, consente a volte di osservare numerose CTC ( > 1000 CTC/ml di plasma sanguigno) rispetto ad un numero sproporzionatamente basso di metastasi rilevabili clinicamente (4), a conferma che la diffusione delle cellule tumorali si può verificare precocemente, ma di solito viene rilevata tardi.

Disseminazione precoce e cellule dormienti

A oggi si sa poco sulla preferenza dei vari sottotipi di cancro rispetto ai vari tessuti e sulla ricettività di un tessuto come sito metastatico. Uno dei fenomeni clinici più confondenti è rappresentato da come in certi pazienti sottoposti a resezione del tumore primitivo rimangano apparentemente liberi da malattia per molto tempo, persino decenni, per poi avere una ricaduta con diagnosi di malattia metastatica in stadio avanzato. In questi casi, la ripresa della malattia metastatica può essere il risultato della disseminazione cellulare di una malattia minima residua dopo resezione del tumore primario o di micro-metastasi preesistenti clinicamente non rilevabili, ma può anche derivare dalla disseminazione precoce di cellule che sono rimaste dormienti e resistenti alla terapia fino a quando non hanno ripreso improvvisamente a proliferare e diventare cellule clinicamente rilevabili come macro-metastasi (3). 

La dormienza delle DTC potrebbe essere la ragione principale del rilevamento tardivo delle metastasi. Si pensi che circa il 40% dei pazienti con cancro alla prostata trattati con prostatectomia radicale presenta una recidiva biochimica, suggerendo una probabile presenza di DTC o micro-metastasi occulte al momento dell’intervento (5). Il dato è coerente con il rilievo di DTC molti anni dopo la resezione del tumore e quindi devono essere state immesse in circolo prima dell'apparente successo del trattamento chirurgico. Tuttavia, la ricerca sulla dormienza delle cellule tumorali è limitata a causa della natura invasiva e tecnicamente impegnativa dell'acquisizione di un campione di DTC, che si ottiene in prevalenza dal midollo osseo

Metastasi da CTC: fasi di formazione 

Le cellule tumorali possono subire una transizione epiteliale-mesenchimale (EMT) per facilitare il loro distacco dal tumore primario e il passaggio nella circolazione sanguigna (fase 1). Il processo di diffusione può coinvolgere singole cellule o gruppi di cellule contenenti più CTC, così come contenere cellule immunitarie e piastrine, note come microemboli. Le CTC che sopravvivono in circolazione (fase 2) possono uscire dal flusso sanguigno (fase 3) e stabilirsi in organi distanti come tumori metastatici (fase 4) oppure risiedere in questi organi in una fase di dormienza (6).  

Cellule tumorali circolanti (CTC): caratteristiche e utilità pratica

Le CTC sono note da più di un secolo, ma solo negli ultimi anni è disponibile una tecnologia avanzata per l'indagine sperimentale delle CTC e la valutazione della loro utilità come biomarcatori. Recenti evidenze suggeriscono che non solo il numero di CTC è aumentato durante le fasi di sonno o di riposo, ma che queste CTC hanno anche una maggiore capacità di metastatizzare rispetto a quelle generate durante il periodo di veglia o attività (7).

I cluster di CTC sono gruppi di due o più CTC e possono consistere di sole CTC (omotipiche) o possono includere varie cellule stromali, come fibroblasti associati al cancro e/o piastrine e cellule immunitarie (eterotipiche). I cluster di CTC (con o senza leucociti) sembrano avere una maggiore capacità di metastasi a distanza rispetto alla singola CTC.

Nelle CTC possono essere misurate caratteristiche genetiche e epigenetiche, nonché i diversi livelli proteici, che potrebbero aiutare a comprendere molti processi coinvolti nella formazione delle metastasi (6).

La valutazione quantitativa delle CTC potrebbe essere indicativa del carico tumorale nei pazienti con tumori aggressivi, come si è visto in pazienti con adenocarcinoma polmonare primitivo (8).

CTC e diagnosi precoce dei tumori

Le prime ricerche sulle CTC non hanno esplorato la loro utilità nella diagnosi dei tumori in fase iniziale perché si pensava che le CTC fossero caratteristiche della malattia in stadio avanzato. Ipotesi contraddetta in seguito da evidenze a favore di un processo di invasione locale e intravascolare delle cellule tumorali molto precoce, anche in un lasso di tempo di poche ore (9), una caratteristica che consentiva al rilevamento di CTC di essere potenzialmente in grado di precedere la diagnosi clinica di neoplasia.

Le CTC sono state rilevate in diversi condizioni neoplastiche (6): nel tumore della mammella (nel 20% delle pazienti con malattia in stadio I, nel 26,8% con malattia in stadio II e il 26,7% con malattia in stadio III); nel cancro del colon retto non metastatico compreso lo stadio I e II; nel tumore della prostata (in più del 50% dei pazienti con malattia localizzata).

La presenza di CTC ha dimostrato di essere: un predittore prognostico sfavorevole di sopravvivenza globale in pazienti con tumore polmonare non a piccole cellule in stadio iniziale; discriminante i pazienti con adenocarcinoma duttale pancreatico da quelli con malattie pancreatiche non adenocarcinoma con una sensibilità del 75 % e specificità del 96,3%;

Un punteggio di positività delle CTC (opportunamente definito) combinato con i livelli sierici di PSA era predittivo di una diagnosi su biopsia per carcinoma prostatico clinicamente significativo.

Tutti questi dati supportano la promessa delle CTC nella diagnosi precoce delle neoplasie. Il loro legame con le metastasi e quindi con i tumori aggressivi le pone in vantaggio rispetto ad altri biomarcatori (non invasivi o minimamente invasivi) nell'identificazione precoce dei tumori invasivi per un intervento terapeutico con migliori margini di cura.