Οι υγρές βιοψίες είναι εξετάσεις που ανιχνεύουν σημάδια καρκίνου μέσω μιας απλής αιμοληψίας.

Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές βιοψίες, που απαιτούν την αφαίρεση ενός τμήματος ιστού, η υγρή βιοψία συνήθως αναζητά μεταλλάξεις ή τροποποιήσεις σε θραύσματα DNA από καρκινικά κύτταρα που κυκλοφορούν στο αίμα.

Αν και οι υγρές βιοψίες είναι μια πολλά υποσχόμενη, μη επεμβατική μέθοδος ανίχνευσης και παρακολούθησης του καρκίνου, δεν είναι τόσο ευαίσθητες ή ακριβείς για τα αρχικά στάδια της νόσου.

Ωστόσο, τώρα, ερευνητές του Πανεπιστημίου του Σικάγου έχουν πλέον αναπτύξει μια πιο ευαίσθητη εξέταση υγρής βιοψίας που χρησιμοποιεί RNA αντί για DNA για την ανίχνευση καρκίνου.

Χρησιμοποιώντας δείγματα αίματος από ασθενείς με καρκίνο του παχέος εντέρου, η εξέταση κατάφερε να ανιχνεύσει τη νόσο στα πρώτα στάδια με ακρίβεια 95%, βελτιώνοντας σημαντικά τις τρέχουσες, εμπορικά διαθέσιμες, μη επεμβατικές μεθόδους εξέτασης.

Προκλήσεις για την έγκαιρη διάγνωση για τον καρκίνο του παχέος εντέρου

Όταν τα καρκινικά κύτταρα πεθαίνουν, αποσυντίθενται και απελευθερώνουν σωματίδια γενετικού υλικού στην κυκλοφορία του αίματος.

Οι τυπικές υγρές βιοψίες βασίζονται σε αυτό το αιωρούμενο DNA, που ονομάζεται «κυκλοφορούν DNA χωρίς κύτταρα» (cfDNA), για την ανίχνευση του καρκίνου.

Ωστόσο, στα αρχικά στάδια της νόσου, όταν τα καρκινικά κύτταρα εξακολουθούν να αναπτύσσονται και να ευδοκιμούν, δεν υπάρχει πολύ cfDNA στην κυκλοφορία του αίματος.

«Αυτό αποτελεί μια μεγάλη πρόκληση για την έγκαιρη διάγνωση. Απλά δεν υπάρχει αρκετό DNA του όγκου που απελευθερώνεται στο αίμα», δήλωσε ο Chuan He, PhD, διακεκριμένος καθηγητής βιοχημείας και μοριακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου.

«Αυτό ήταν μια πρόκληση για εμάς και για όλους τους άλλους που ασχολούνται με την έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου του παχέος εντέρου, οπότε αποφασίσαμε να εξετάσουμε το RNA».

Ο Δρ He είναι ο κύριος συγγραφέας της νέας μελέτης, που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στην επιστημονική επιθεώρηση Nature Biotechnology.

Το RNA είναι μια μεταβατική μορφή γενετικού κώδικα που αντιγράφει και εκτελεί οδηγίες από το DNA για την παραγωγή πρωτεϊνών που χρειάζονται τα κύτταρα.

Η ανάλυση του RNA είναι ένας καλός δείκτης της γενετικής δραστηριότητας, επειδή η παρουσία RNA σημαίνει ότι τα κύτταρα είναι απασχολημένα με διάφορες δραστηριότητες και την παραγωγή πρωτεϊνών.

Για τη νέα μελέτη, ο Cheng-Wei Ju και ο Li-Sheng Zhang, PhD, μέλος του διδακτικού προσωπικού του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας του Χονγκ Κονγκ, άρχισαν να διερευνούν τη δυνατότητα χρήσης του κυκλοφορούντος RNA χωρίς κύτταρα (cfRNA), αντί του cfDNA, για τη διάγνωση και την ανίχνευση του καρκίνου.

Ωστόσο, η μέτρηση της απλής αφθονίας των μορίων RNA στο αίμα δεν είναι πάντα αξιόπιστη, καθώς οι ποσότητες μπορεί να ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με το χρόνο και την προετοιμασία των δειγμάτων.

Το εργαστήριο του Δρ. He ειδικεύεται στη μελέτη των βιολογικών λειτουργιών των τροποποιήσεων του RNA, δηλαδή των χημικών αλλαγών που επιφέρονται στα μόρια RNA και μεταβάλλουν τη δραστηριότητά τους.

Έτσι, για τη νέα μελέτη, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στην ανάλυση των επιπέδων τροποποίησης του RNA σε δείγματα αίματος, τα οποία παραμένουν σχετικά σταθερά ανεξάρτητα από την ποσότητα του RNA που υπάρχει.

Για παράδειγμα, εάν ένα μεταγράφημα RNA τροποποιηθεί κατά 30%, το ποσοστό αυτό παραμένει το ίδιο είτε μετρηθεί σε 100 είτε σε 1.000 αντίγραφα.

Ανίχνευση αλλαγών στο μικροβίωμα

Η ομάδα εργάστηκε με δείγματα από ασθενείς με καρκίνο του παχέος εντέρου που παρέχονται από τον γαστρεντερολόγο Marc Bissonnette, MD, αναπληρωτή καθηγητή Ιατρικής στο UChicago.

Προς έκπληξή τους, όχι μόνο κατάφεραν να μετρήσουν τροποποιήσεις στο cfRNA από ανθρώπινα κύτταρα, αλλά κατάφεραν επίσης να ανιχνεύσουν RNA από μικρόβια του εντέρου.

Δισεκατομμύρια βακτήρια συνυπάρχουν μαζί μας μέσα στο πεπτικό σύστημα και, όταν υπάρχει καρκινικός όγκος, η δραστηριότητά τους αλλάζει επίσης.

Βασιζόμενοι σε προηγούμενη έρευνα σε φυτά, ο Δρ He και η ομάδα του γνώριζαν ότι τα επίπεδα τροποποίησης του RNA αντανακλούν την κατάσταση ενός οργανισμού: όσο πιο ενεργός είναι ο οργανισμός, τόσο περισσότερες τροποποιήσεις γίνονται σε ορισμένα RNA για να διατηρηθεί αυτή η δραστηριότητα.

Το ίδιο μοτίβο παρατηρήθηκε και στα δείγματα καρκίνου του παχέος εντέρου.

«Διαπιστώσαμε ότι το RNA που απελευθερώνεται από τα μικρόβια παρουσιάζει σημαντικές διαφορές μεταξύ των καρκινοπαθών και των υγιών ατόμων», δήλωσε ο Δρ He.

«Στο έντερο, όταν αναπτύσσεται ένας όγκος, το κοντινό μικροβίωμα πρέπει να αναδιαμορφωθεί ως αντίδραση σε αυτή τη φλεγμονή. Αυτό επηρεάζει τα κοντινά μικρόβια».

Ο πληθυσμός του μικροβιώματος ανανεώνεται επίσης πολύ πιο γρήγορα από τα ανθρώπινα κύτταρα, με περισσότερα κύτταρα να πεθαίνουν πιο συχνά και να απελευθερώνουν θραύσματα RNA στην κυκλοφορία του αίματος.

Αυτό σημαίνει ότι μια εξέταση που μετρά τις τροποποιήσεις στο μικροβιακό RNA μπορεί να ανιχνεύσει πιθανή καρκινική δραστηριότητα πολύ νωρίτερα από τις εξετάσεις που βασίζονται στο DNA που απελευθερώνεται από τα ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα.

Οι εμπορικές εξετάσεις που μετρούν την αφθονία του DNA ή του RNA στα κόπρανα έχουν ακρίβεια περίπου 90% για τα μεταγενέστερα στάδια του καρκίνου, αλλά η ακρίβειά τους μειώνεται κάτω από 50% για τα πρώιμα στάδια.

Η νέα εξέταση που βασίζεται στις τροποποιήσεις του RNA είχε συνολική ακρίβεια σχεδόν 95% και ήταν επίσης ακριβής στα πρώτα στάδια του καρκίνου.

«Είναι η πρώτη φορά που οι τροποποιήσεις του RNA χρησιμοποιούνται ως πιθανός βιοδείκτης για τον καρκίνο και φαίνεται να είναι πολύ πιο αξιόπιστες και ευαίσθητες σε σύγκριση με την αφθονία του RNA», δήλωσε ο Δρ He. «Η δυνατότητα ανίχνευσης του καρκίνου σε αυτά τα πρώιμα στάδια είναι πρωτοφανής», κατέληξε ο ίδιος.