Nestemäinen biopsia RNA-modifikaatioanalyysillä havaitsee varhaisvaiheen kolorektaalisyövän 95 %:n tarkkuudella

Nestemäiset biopsiat ovat testejä, joissa etsitään syövän merkkejä yksinkertaisen verikokeen avulla. Toisin kuin perinteisissä biopsioissa, joissa poistetaan kudospala, nestemäisessä biopsiassa tyypillisesti etsitään mutaatioita eli muutoksia veressä kiertävien syöpäsolujen DNA-fragmenttien modifikaatioissa.

Vaikka nestemäiset biopsiat ovat lupaava ja ei-invasiivinen tapa havaita ja seurata syöpää sen edetessä, ne eivät ole yhtä herkkiä ja tarkkoja taudin alkuvaiheessa.

Chicagon yliopiston tutkijat ovat kehittäneet herkemmän nestemäisen biopsiatestin, joka käyttää RNA:ta DNA:n sijaan syövän havaitsemiseen.

Paksusuolen syöpäpotilaiden verinäytteitä käyttävä testi pystyi havaitsemaan taudin varhaisimmat vaiheet 95 %:n tarkkuudella, mikä ylitti merkittävästi olemassa olevat kaupalliset ei-invasiiviset testausmenetelmät.

Vaikeudet varhaisessa diagnoosissa

Kun kasvainsolut kuolevat, ne hajoavat ja vapauttavat geneettisen materiaalin paloja verenkiertoon. Tavalliset nestemäiset biopsiat perustuvat tähän kelluvaan DNA:han, jota kutsutaan kiertäväksi soluttomaksi DNA:ksi (cfDNA), syövän havaitsemiseksi.

Taudin alkuvaiheessa, kun kasvainsolut kasvavat ja lisääntyvät edelleen aktiivisesti, veressä on kuitenkin hyvin vähän cfDNA:ta.

”Tämä on ollut merkittävä ongelma taudin varhaisessa havaitsemisessa. Veressä ei yksinkertaisesti ole tarpeeksi kasvain-DNA:ta”, sanoo Chuan He, kemian professori ja biokemian ja molekyylibiologian professori Chicagon yliopistossa.
”Tämä on ollut ongelma meille kaikille paksusuolen syövän havaitsemisessa varhaisessa vaiheessa, joten päätimme käyttää RNA:ta.”

Tri He on Nature Biotechnology -lehdessä julkaistun tutkimuksen "Microbiomista peräisin olevan soluvapaan RNA:n modifikaatiot plasmassa erottavat kolorektaalisyöpänäytteet" vanhempi kirjoittaja.

Miksi RNA?

RNA on geneettisen koodin välimuoto, joka kopioi ja suorittaa DNA:n ohjeita solujen tarvitsemien proteiinien valmistamiseksi. RNA-testaus on hyvä indikaattori geenien aktiivisuudesta, koska RNA:n läsnäolo tarkoittaa, että solut työskentelevät aktiivisesti ja rakentavat proteiineja.

Uutta tutkimusta varten jatko-opiskelijat Cheng-Wei Ju ja Li-Sheng Zhang, entinen postdoc-tutkija Hen laboratoriossa (nykyään professori Hongkongin tiede- ja teknologiayliopistossa), alkoivat tutkia mahdollisuutta käyttää verenkierrossa olevaa solutonta RNA:ta (cfRNA) cfDNA:n sijaan syövän diagnosoinnissa ja havaitsemisessa.

Mikrobiomin tutkiminen

Tutkimus osoitti, että pystyimme mittaamaan paitsi ihmissolujen cfRNA-modifikaatioita, myös havaitsemaan suolistomikrobien RNA:ta. Ruoansulatusjärjestelmässämme elää miljardeja bakteereja rinnakkain, ja myös niiden aktiivisuus muuttuu syövän läsnä ollessa.

”Havaitsimme, että mikrobien vapauttamassa RNA:ssa oli merkittäviä eroja syöpäpotilaiden ja terveiden ihmisten välillä”, tohtori He sanoi.
”Suolistossa, kun kasvain alkaa kasvaa, viereinen mikrobiomi organisoituu uudelleen tulehduksen vaikutuksesta, ja tämä vaikuttaa ympäröiviin mikrobeihin.”

Mikrobiomi uusiutuu paljon nopeammin kuin ihmissolut, ja useammat solut kuolevat ja vapauttavat RNA-fragmentteja verenkiertoon. Tämä tarkoittaa, että testi, joka mittaa mikrobi-RNA:n muutoksia, voisi havaita mahdollisen kasvainaktiivisuuden paljon aikaisemmin kuin ihmisen kasvainsolujen DNA:han perustuvat testit.

Tulokset

• Olemassa olevat kaupalliset testit, jotka mittaavat DNA:ta tai RNA:ta ulosteesta, ovat noin 90-prosenttisen tarkkoja myöhäisvaiheen syövässä, mutta niiden tarkkuus laskee alle 50-prosenttiin varhaisvaiheessa.

• Uusi RNA-modifikaatioihin perustuva testi osoitti lähes 95 %:n tarkkuuden kokonaisuudessaan, mukaan lukien korkean tarkkuuden syövän varhaisimmissa vaiheissa.

”Tämä on ensimmäinen kerta, kun RNA-modifikaatioita on käytetty mahdollisena syövän biomarkkerina, ja se on osoittautunut paljon luotettavammaksi ja herkemmäksi kuin RNA-tasojen mittaaminen”, tohtori He sanoi.
”Kyky havaita syöpä näin varhaisessa vaiheessa on ennennäkemätön.”