[en] Colon cancer is known as one of the most relevant cancers worldwide. Relapse happens for almost 30-50% of the patients after surgical resection. Helping in its study, liquid biopsy has arisen for different purposes, such as early detection, identification of tumoral heterogeneity or minimal residual disease (MRD). This tool has been focused on detection of fragments of DNA from the tumor among the complete cell-free DNA (cfDNA) that could be isolated from plasma. This tumor-derived fraction is known as circulating tumor DNA (ctDNA), and it usually comprises less than 1% of the total cfDNA. Our hypothesis is based on tumor somatic variants as main tool for detection of ctDNA in order to determine possible tumor heterogeneity, MRD, and even new mutations which may have arisen during relapse. Moreover, this thesis will also explore the technical aspects of ctDNA detection. For validation of the hypothesis, tumoral tissue, blood, and plasma from 150 patients who were initially diagnosed with localized colon cancer were employed. These patients were also followed for 5 years. From tumor sequencing and germline variant filtering, somatic variants for each patient were selected. Personalized assays for evaluation of MRD employing digital PCR were designed to evaluate plasma samples at diagnosis, postoperative timepoint (6-8 weeks) and follow-ups. Tumor heterogeneity was also explored with targeted sequencing in baseline cfDNA and whole exome sequencing in relapsing plasmas. Simultaneously, from a technological perspective, a strategy of background noise reduction through wild type characterization and other based on molecular tagging were developed. Both techniques were expected to lower the limit of detection to 0.1%. Taken together, all these approaches try to define how useful liquid biopsy could be in the clinical setting of colon cancer and describe suitable methodologies for study of ctDNA.

[es] El cáncer de colon se sitúa como uno de los tumores más relevantes a nivel social, con una tasa de entre el 30 y 50% de recaídas tras la resección. Como herramienta de estudio en este tumor, la biopsia líquida se ha abierto paso en diferentes ámbitos, tales como la detección de la heterogeneidad tumoral o la enfermedad mínima residual (EMR). El fundamento de esta estrategia es detectar el ADN tumoral circulante (ctDNA), que se encuentra diluido en el ADN libre circulante (cfDNA), siendo necesario el uso de tecnologías aptas para la detección a frecuencias bajo el 1%. La hipótesis de esta tesis se apoya en variantes somáticas para detectar el ctDNA y definir la heterogeneidad tumoral, la EMR y las variantes desarrolladas en la recaída, a la vez que se desarrollan los aspectos técnicos para esta detección. Para ello, se obtuvo tejido, sangre y plasma de 150 pacientes de cáncer de colon localizado seguidos a lo largo de 5 años. A partir de la secuenciación del tejido tumoral y de la eliminación de las variantes germinales, se establecieron variantes somáticas para la realización de ensayos personalizados. Para cada paciente se desarrollaron ensayos específicos de PCR digital para detección del tumor y la EMR en las diferentes muestras de plasma: diagnóstico, postoperatorio (6-8 semanas) y seguimientos. También se realizó una descripción de la heterogeneidad tumoral a través de la secuenciación del plasma al diagnóstico y de la enfermedad metastásica mediante la secuenciación de exoma del plasma de los pacientes que recayeron. Por otra parte, con un enfoque más tecnológico, se desarrolló una estrategia basada en reducción de ruido de fondo y otra en el uso de marcaje molecular, ambas por amplicones, para bajar el límite de detección al 0,1%. Todo esto pretende desarrollar la utilidad de la biopsia líquida en cáncer de colon en el contexto clínico y establecer metodologías que permitan un correcto estudio del ADN tumoral circulante.