Рідинна біопсія з аналізом модифікації РНК виявляє колоректальний рак на ранній стадії з точністю 95%

Рідка біопсія – це тести, які шукають ознаки раку за допомогою простого забору крові. На відміну від традиційних біопсій, які вимагають видалення шматочка тканини, рідка біопсія зазвичай шукає мутації або зміни в модифікаціях фрагментів ДНК ракових клітин, що циркулюють у крові.

Хоча рідкі біопсії є перспективним неінвазивним способом виявлення та моніторингу раку в міру його прогресування, вони не такі чутливі та точні на ранніх стадіях захворювання.

Вчені з Чиказького університету розробили чутливіший тест рідкої біопсії, який використовує РНК замість ДНК для виявлення раку.

Використовуючи зразки крові пацієнтів з колоректальним раком, тест зміг виявити найранніші стадії захворювання з точністю 95%, що значно перевершує існуючі комерційні неінвазивні методи тестування.

Труднощі ранньої діагностики

Коли пухлинні клітини гинуть, вони розпадаються та вивільняють фрагменти генетичного матеріалу в кров. Стандартні рідкі біопсії використовують цю плаваючу ДНК, яка називається циркулюючою безклітинною ДНК (cfDNA), для виявлення раку.

Однак на ранніх стадіях захворювання, коли пухлинні клітини ще активно ростуть і розмножуються, у крові дуже мало cfDNA.

«Це стало серйозною проблемою для раннього виявлення. У крові просто недостатньо пухлинної ДНК», — сказав Чуань Хе, доктор філософії, заслужений професор хімії та професор біохімії та молекулярної біології Чиказького університету.
«Це стало проблемою для всіх нас у ранньому виявленні колоректального раку, тому ми вирішили використовувати РНК».

Доктор Хе є старшим автором дослідження «Модифікації безклітинної РНК, отриманої з мікробіому, у плазмі розрізняють зразки колоректального раку», опублікованого в Nature Biotechnology.

Чому саме РНК?

РНК — це проміжна форма генетичного коду, яка копіює та виконує інструкції ДНК для створення білків, необхідних клітинам. Тестування РНК є хорошим показником активності генів, оскільки наявність РНК означає, що клітини активно працюють та будують білки.

Для нового дослідження аспіранти Ченг-Вей Цзюй та Лі-Шен Чжан, колишній постдокторант лабораторії Хе (зараз професор Гонконгського університету науки і технологій), почали досліджувати можливість використання циркулюючої безклітинної РНК (cfRNA) замість cfDNA для діагностики та виявлення раку.

Вивчення мікробіому

Дослідження показало, що ми можемо не лише вимірювати модифікації cfRNA з клітин людини, але й виявляти РНК з кишкових мікробів. Мільярди бактерій співіснують з нами в нашій травній системі, і їхня активність також змінюється за наявності раку.

«Ми виявили, що РНК, яку вивільняють мікроби, має значні відмінності між хворими на рак і здоровими людьми», – сказав доктор Хе.
«У кишечнику, коли пухлина починає рости, сусідній мікробіом реорганізується у відповідь на запалення, і це впливає на навколишні мікроби».

Популяція мікробіому оновлюється набагато швидше, ніж клітини людини, при цьому більше клітин гине та вивільняє фрагменти РНК у кров. Це означає, що тест, який вимірює модифікації мікробної РНК, може виявити потенційну пухлинну активність набагато раніше, ніж тести, засновані на ДНК пухлинних клітин людини.

Результати

• Існуючі комерційні тести, що вимірюють ДНК або РНК у калі, мають приблизно 90% точності на пізніх стадіях раку, але їхня точність падає нижче 50% на ранніх стадіях.

• Новий тест, заснований на модифікаціях РНК, показав майже 95% загальну точність, включаючи високу точність на ранніх стадіях раку.

«Це перший випадок, коли модифікації РНК були використані як потенційний біомаркер раку, і це виявилося набагато надійнішим і чутливішим, ніж вимірювання рівнів РНК», – сказав доктор Хе.
«Здатність виявляти рак на таких ранніх стадіях є безпрецедентною».