Жидкостная биопсия с анализом модификаций РНК выявляет колоректальный рак на ранней стадии с точностью 95%

Жидкостные биопсии — это тесты, которые выявляют признаки рака с помощью простого забора крови. В отличие от традиционных биопсий, требующих удаления фрагмента ткани, жидкостная биопсия обычно ищет мутации или изменения модификаций во фрагментах ДНК из раковых клеток, циркулирующих в крови.

Хотя жидкостные биопсии представляют собой перспективный, неинвазивный способ выявления и мониторинга рака по мере его прогрессирования, они не столь чувствительны и точны на ранних стадиях заболевания.

Учёные Чикагского университета (University of Chicago) разработали более чувствительный тест жидкостной биопсии, который использует РНК вместо ДНК для выявления рака.

Используя образцы крови пациентов с колоректальным раком, тест смог обнаружить самые ранние стадии заболевания с точностью 95%, что значительно превосходит существующие коммерческие неинвазивные методы тестирования.

Трудности ранней диагностики

Когда опухолевые клетки погибают, они распадаются и высвобождают частицы генетического материала в кровоток. Стандартные жидкостные биопсии опираются на эту плавающую в крови ДНК, называемую циркулирующей внеклеточной ДНК (cfDNA), для обнаружения рака.

Однако на ранних стадиях заболевания, когда опухолевые клетки всё ещё активно растут и размножаются, в крови содержится очень мало cfDNA.

«Это была серьёзная проблема для ранней диагностики. В крови просто недостаточно опухолевой ДНК», — сказал Чуань Хэ (Chuan He), доктор философии, заслуженный профессор химии и профессор биохимии и молекулярной биологии Чикагского университета.
«Эта проблема мешала всем нам выявлять колоректальный рак на ранней стадии, поэтому мы решили использовать вместо этого РНК.»

Доктор Хэ — старший автор исследования «Modifications of microbiome-derived cell-free RNA in plasma discriminates colorectal cancer samples», опубликованного в Nature Biotechnology.

Почему РНК?

РНК — это промежуточная форма генетического кода, которая копирует и выполняет инструкции ДНК для производства белков, необходимых клеткам. Анализ РНК является хорошим показателем активности генов, поскольку наличие РНК означает, что клетки активно работают и строят белки.

Для нового исследования аспиранты Чэн-Вэй Цзюй (Cheng-Wei Ju) и Ли-Шен Чжан (Li-Sheng Zhang), бывший постдокторант в лаборатории Хэ (ныне профессор Гонконгского университета науки и технологий), начали исследовать возможность использования циркулирующей внеклеточной РНК (cfRNA) вместо cfDNA для диагностики и обнаружения рака.

Изучение микробиома

Исследование показало не только возможность измерения модификаций cfRNA из человеческих клеток, но и обнаружение РНК от кишечных микробов. Миллиарды бактерий сосуществуют с нами в пищеварительной системе, и в присутствии злокачественной опухоли их активность также изменяется.

«Мы обнаружили, что РНК, выделяющаяся микробами, имеет значительные различия между пациентами с раком и здоровыми людьми», — отметил доктор Хэ.
«В кишечнике, когда начинает расти опухоль, соседний микробиом перестраивается в ответ на воспаление, и это влияет на окружающих микробов.»

Популяция микробиома обновляется гораздо быстрее, чем клетки человека, при этом больше клеток погибает и выбрасывает фрагменты РНК в кровоток. Это означает, что тест, измеряющий модификации микробной РНК, может обнаруживать потенциальную опухолевую активность гораздо раньше, чем тесты, основанные на ДНК опухолевых клеток человека.

Результаты

• Существующие коммерческие тесты, измеряющие ДНК или РНК в стуле, имеют точность около 90% на поздних стадиях рака, но их точность падает ниже 50% на ранних стадиях.

• Новый тест, основанный на модификациях РНК, показал почти 95% точности в целом, включая высокую точность на самых ранних стадиях рака.

«Это первый случай использования модификаций РНК в качестве потенциального биомаркера для рака, и он оказался гораздо более надёжным и чувствительным по сравнению с измерением уровня РНК», — сказал доктор Хэ.
«Способность обнаруживать рак на этих ранних стадиях — беспрецедентна.»