Biopsja płynna z analizą modyfikacji RNA pozwala wykryć raka jelita grubego we wczesnym stadium z dokładnością 95%

Biopsje płynne to badania, które polegają na wykryciu oznak raka poprzez proste pobranie krwi. W przeciwieństwie do tradycyjnych biopsji, które wymagają pobrania fragmentu tkanki, biopsja płynna zazwyczaj poszukuje mutacji, czyli zmian w modyfikacjach, we fragmentach DNA komórek nowotworowych krążących we krwi.

Chociaż biopsje płynne stanowią obiecującą, nieinwazyjną metodę wykrywania i monitorowania postępu nowotworu, nie są one tak czułe i dokładne we wczesnych stadiach choroby.

Naukowcy z Uniwersytetu w Chicago opracowali bardziej czuły test biopsji płynnej, który do wykrywania raka wykorzystuje RNA zamiast DNA.

Test wykorzystujący próbki krwi pobrane od pacjentów z rakiem jelita grubego pozwolił na wykrycie najwcześniejszych stadiów choroby z dokładnością 95%, co znacznie przewyższa istniejące komercyjne, nieinwazyjne metody testowania.

Trudności we wczesnej diagnozie

Kiedy komórki nowotworowe obumierają, rozpadają się i uwalniają fragmenty materiału genetycznego do krwiobiegu. Standardowe biopsje płynne wykorzystują to unoszące się DNA, zwane krążącym pozakomórkowym DNA (cfDNA), do wykrywania raka.

Jednak we wczesnych stadiach choroby, gdy komórki nowotworowe wciąż aktywnie rosną i się mnożą, we krwi stwierdza się bardzo mało cfDNA.

„To był poważny problem dla wczesnego wykrywania. Po prostu we krwi jest za mało DNA guza” – powiedział dr Chuan He, wybitny profesor chemii i profesor biochemii i biologii molekularnej na Uniwersytecie Chicagowskim.
„To był problem dla nas wszystkich, jeśli chodzi o wczesne wykrywanie raka jelita grubego, dlatego zdecydowaliśmy się na wykorzystanie RNA”.

Dr He jest głównym autorem badania „Modyfikacje pozakomórkowego RNA pochodzącego z mikrobiomu w osoczu pozwalają odróżnić próbki raka jelita grubego”, opublikowanego w czasopiśmie Nature Biotechnology.

Dlaczego RNA?

RNA to pośrednia forma kodu genetycznego, która kopiuje i wykonuje instrukcje DNA, aby wytwarzać białka potrzebne komórkom. Badanie RNA jest dobrym wskaźnikiem aktywności genów, ponieważ obecność RNA oznacza, że komórki aktywnie pracują i budują białka.

W ramach nowych badań studenci Cheng-Wei Ju i Li-Sheng Zhang, były pracownik naukowy w laboratorium He (obecnie profesor na Uniwersytecie Nauki i Technologii w Hongkongu), rozpoczęli badanie możliwości wykorzystania krążącego pozakomórkowego RNA (cfRNA) zamiast cfDNA do diagnozowania i wykrywania nowotworów.

Badanie mikrobiomu

Badanie wykazało, że nie tylko mogliśmy mierzyć modyfikacje cfRNA w komórkach ludzkich, ale także wykrywać RNA w mikrobiomie jelitowym. W naszym układzie pokarmowym współistnieją miliardy bakterii, a ich aktywność zmienia się również w obecności raka.

„Odkryliśmy, że RNA uwalniane przez mikroorganizmy znacząco różni się między pacjentami z chorobą nowotworową a osobami zdrowymi” – powiedział dr He.
„W jelitach, gdy guz zaczyna rosnąć, sąsiedni mikrobiom reorganizuje się w odpowiedzi na stan zapalny, co wpływa na otaczające mikroorganizmy”.

Populacja mikrobiomu odnawia się znacznie szybciej niż komórki ludzkie, a więcej komórek obumiera i uwalnia fragmenty RNA do krwiobiegu. Oznacza to, że test mierzący modyfikacje RNA drobnoustrojów mógłby wykryć potencjalną aktywność nowotworową znacznie wcześniej niż testy oparte na DNA ludzkich komórek nowotworowych.

Wyniki

• Dostępne obecnie komercyjne testy mierzące DNA i RNA w kale są skuteczne w około 90% przypadków raka w zaawansowanym stadium, lecz ich dokładność spada poniżej 50% na wczesnych etapach.

• Nowy test bazujący na modyfikacjach RNA wykazał niemal 95% skuteczności, w tym wysoką skuteczność na najwcześniejszych etapach raka.

„Po raz pierwszy modyfikacje RNA zostały wykorzystane jako potencjalny biomarker raka i okazały się znacznie bardziej wiarygodne i czułe niż pomiar poziomu RNA” – powiedział dr He.
„Możliwość wykrycia raka na tak wczesnym etapie jest bezprecedensowa”.