Дослідники розробили високочутливий аналіз крові, який може виявити ключовий білок, що виробляється раковими клітинами.

Дослідники повідомляють, що тест є перспективним для раннього виявлення раку.

Більшість видів раку стають смертельними, якщо вони не проявляються, не викликаючи жодних симптомів, доки вони не стануть настільки запущеними, що їх можна лікувати. Рак яєчників і шлунково-кишкового тракту є одними з найбільш сумнозвісних через це хитре прогресування захворювання, яке часто призводить до діагностики на пізніх стадіях.

На відміну від багатьох тестів на рак, які обмежені за обсягом, дорогі або покладаються на інвазивне взяття зразків тканини, новий метод є недорогим детектором раку, який може виявити наявність білка, відомого як LINE-1-ORF1p. , у невеликій кількості крові менш ніж за дві години.

«Аналіз має новаторський потенціал як тест ранньої діагностики смертельних ракових захворювань», — каже Майкл П. Раут, керівник лабораторії клітинної та структурної біології Університету Рокфеллера. «Ці типи ультрачутливих інструментів виявлення готові покращити результати пацієнтів у трансформаційний спосіб».

Виявлення біомаркерів раку

Виявлення біомаркерів раку є молодою галуззю, яка розвивається. Існує кілька таких біомаркерів, але вони можуть мати недоліки. Деякі потребують хірургічної біопсії. Інші застосовуються лише після появи симптомів, що може бути занадто пізно для ефективного втручання. Більшість з них є нормальними людськими білками, які відрізняються від людини до людини, що ускладнює інтерпретацію одного значення. І багато з них націлені на певний рак, звужуючи їх діапазон.

Але нещодавно, можливо, з’явився важливий новий біомаркер для раннього виявлення. Цей білок, відомий як LINE-1 ORF1p, потрапив у поле зору дослідників близько десяти років тому. LINE-1 — це ретротранспозон, вірусоподібний елемент, присутній у кожній клітині людини, який реплікується за допомогою механізму копіювання та вставки, що призводить до появи нової копії в новій позиції в геномі. ORF1p - це білок, який він виробляє у високих рівнях при раку.

«Транспозони зазвичай експресуються в спермі та яйцеклітині, а також під час ембріогенезу, тому є певні обставини, коли у вас спостерігається непатобіологічна експресія транспозонів», — каже співавтор Джон ЛаКава, доцент, який спеціалізується на дослідженні LINE-1. «Але в іншому випадку ці «стрибаючі гени» замовчуються в геномі, тому що їх діяльність створює стрес і образи в клітині».

Більшу частину часу організм тримає ЛІНІЮ-1 під контролем.

«Існує ряд механізмів, які перешкоджають експресії LINE-1 і виробленню ORF1p, тому ми можемо використовувати присутність білка як проксі для нездорової клітини, яка більше не контролює свій транскриптом», — говорить ЛаКава. «Ви не повинні знаходити ORF1p у крові здорової людини».

За останні п’ять років, за його словами, «стало цілком зрозуміло, що ці білки сильно підвищуються при більшості видів раку», включаючи багато з найпоширеніших і смертельних видів раку стравоходу, товстої кишки, легенів, молочної залози, простати, яєчників, матки, підшлункової залози, голови і шиї.

Оскільки клітини карциноми виробляють ORF1p від початку захворювання, дослідники довго шукали чутливий і точний тест для виявлення ORF1p якомога раніше. Здатність виявити це у пацієнтів до того, як рак матиме шанс поширитися, потенційно може врятувати життя.

Спеціальні нанотіла з лам

Дослідники Рокфеллера об’єдналися з провідними дослідниками з Mass General Brigham, Інституту біологічної інженерії Вісса при Гарвардському університеті та Інституту раку Dana-Farber разом з іншими партнерськими установами, щоб розробити швидкий та недорогий аналіз, здатний виявити ORF1p у плазма, на яку припадає більше половини вмісту крові людини.

У новому дослідженні використовується технологія виявлення на основі однієї молекули, відома як Simoa, яка була розроблена співавтором Девідом Волтом з Гарварду. Команда Рокфеллера внесла власні нанотіла, отримані та розроблені з них лами діяти як реагенти захоплення, які вловлюють білок ORF1p, і як чутливі зонди для його виявлення.

«Ми розробили ці реагенти як частину нашої місії з виявлення та опису молекулярних асоціацій ORF1p з іншими білками колоректального раку», — говорить ЛаКава. «Ми знали, що більшість колоректальних раків мають велику кількість білків LINE-1, тому ми прийшли до висновку, що взаємодії, які вони утворюють, можуть порушувати регуляцію нормальних клітинних функцій у спосіб, який приносить користь раку. Виділення частинок LINE-1 дозволило нам ближче розглянути ці взаємодії. Пізніше стало зрозуміло, що наші співробітники з Гарварду можуть використовувати ті самі реагенти для свого аналізу біомаркерів, тож ми поділилися ними».

Дослідники виявили, що аналіз був дуже точним для виявлення ORF1p у зразках крові пацієнтів з різними видами раку, включаючи рак яєчників, шлунково-стравохідний і колоректальний рак. Виробництво коштує менше 3 доларів США та дає швидкі результати.

«Ми були шоковані тим, наскільки добре цей тест спрацював на різних типах раку», — каже Мартін Тейлор, співробітник відділу патології Массачусетської загальної лікарні та провідний автор дослідження, опублікованого в журналі. Відкриття раку.

Дослідники також проаналізували плазму 400 здорових людей віком від 20 до 90 років, які здали кров у біобанк Mass General Brigham; ORF1p не виявлявся у 97–99% з них. З п’яти людей, у яких був виявлений ORF1p, у людини з найвищим рівнем через шість місяців було виявлено прогресуючий рак простати.

Відповідь на терапію раку

Іншим потенційним використанням аналізу є моніторинг того, як пацієнт реагує на терапію раку. Якщо лікування ефективне, рівень ORF1p у крові пацієнта має знизитися, каже ЛаКава. В одній частині дослідження дослідники вивчали 19 пацієнтів, які отримували лікування від гастроезофагеального раку; у 13 осіб, які відповіли на лікування, рівні ORF1p впали нижче межі виявлення аналізу.

Відстеження білка потенційно може бути включено в звичайну медичну допомогу, каже ЛаКава. «У здоровий період вашого життя ви могли б виміряти рівень ORF1p, щоб встановити базовий рівень. Тоді ваш лікар буде просто стежити за будь-якими стрибками рівня ORF1p, які можуть свідчити про зміну вашого стану здоров’я. Хоча тут і там можуть бути деякі незначні коливання ORF1p, сплеск буде причиною для більш глибокого дослідження».

Результати дослідження також ілюструють величезний потенціал реагентів нанотіл, отриманих завдяки вивченню інтерактоміки, каже Раут. Інтерактоміка прагне зрозуміти динамічну взаємодію мільйонів окремих компонентів клітини, зокрема її білків і нуклеїнових кислот. Ці взаємодії утворюють макромолекулярні комплекси, які передають інформацію та контролюють поведінку клітин. Патогенні зміни в цих взаємодіях лежать в основі всіх захворювань.

«Існує суттєва потреба в набагато кращих інструментах для виявлення та препарування інтерактомів, яка лише починає задовольнятися», — каже Раут. «З цією метою ми часто співпрацюємо з іншими установами над розробкою реагентів, таких як наші нанотіла, отримані з лами. Отримані продукти є не просто дослідницьким інструментом — вони мають величезний потенціал у руках лікарів».

джерело: Оригінальне дослідження