Forskere har utviklet en svært sensitiv blodprøve som kan oppdage et nøkkelprotein produsert av kreftceller.

Testen viser lovende for tidlig oppdagelse av kreft, rapporterer forskerne.

De fleste kreftformer blir dødelige ved å holde en lav profil, og forårsaker ingen symptomer før de er for avanserte til å behandle. Ovarie- og gastroøsofageal kreft er blant de mest beryktede for denne slu sykdomsprogresjonen, som ofte fører til diagnoser på sent stadium.

I motsetning til mange krefttester som er begrenset i omfang, dyre eller er avhengige av invasiv vevsprøvetaking, er den nye metoden en rimelig, multi-kreftdetektor som kan fange opp tilstedeværelsen av det avslørende proteinet, kjent som LINE-1-ORF1p , i en liten mengde blod på mindre enn to timer.

"Analysen har et banebrytende potensial som en tidlig diagnostisk test for dødelige kreftformer," sier Michael P. Rout, leder av Laboratory of Cellular and Structural Biology ved Rockefeller University. "Denne typen ultrasensitive deteksjonsinstrumenter er klar til å forbedre pasientresultatene på transformative måter."

Påvisning av kreftbiomarkører

Kreftbiomarkørdeteksjon er et ungt og voksende felt. Det finnes en rekke slike biomarkører, men de kan ha ulemper. Noen krever kirurgiske biopsier. Andre ansettes først etter fremveksten av symptomer, noe som kan være for sent for en effektiv intervensjon. De fleste er normale menneskelige proteiner som har variasjon fra person til person, noe som gjør en enkelt verdi vanskelig å tolke. Og mange er målrettet mot en spesifikk kreftsykdom, og begrenser deres rekkevidde.

Men nylig kan en viktig ny biomarkør for tidligere påvisning ha dukket opp. Dette proteinet, kjent som LINE-1 ORF1p, kom på forskernes radar for omtrent et tiår siden. LINE-1 er et retrotransposon, et viruslignende element som er tilstede i hver menneskelig celle som replikeres gjennom en kopier-og-lim-mekanisme, noe som resulterer i en ny kopi i en ny posisjon i genomet. ORF1p er et protein det produserer ved høye nivåer i kreft.

"Transposoner uttrykkes normalt i sædceller og egg og under embryogenese, så det er noen omstendigheter der du har ikke-patobiologisk uttrykk for transposoner," sier medforfatter John LaCava, en forskningslektor som spesialiserer seg på LINE-1-forskning. "Men ellers blir disse 'hoppegenene' stilnet i genomet, fordi deres aktivitet skaper stress og fornærmelser i cellen."

Mesteparten av tiden holder kroppen LINE-1 i sjakk.

"Det er lag med mekanismer som forhindrer at LINE-1 blir uttrykt og produserer ORF1p, så vi kan bruke tilstedeværelsen av proteinet som en proxy for en usunn celle som ikke lenger har kontroll over transkriptomet," sier LaCava. "Du bør ikke finne ORF1p i blodet til en frisk person."

I løpet av de siste fem årene, sier han, "har det blitt helt klart at disse proteinene blir svært forhøyede i de fleste kreftformer," inkludert mange av de vanligste og mest dødelige kreftformene i spiserøret, tykktarmen, lungene, brystene, prostata, eggstokkene, livmoren, bukspyttkjertelen og hode og nakke.

Fordi karsinomceller lager ORF1p fra sykdomsutbruddet, har forskere lenge søkt etter en sensitiv, nøyaktig test for å oppdage ORF1p så tidlig som mulig. Evnen til å oppdage det hos pasienter før en kreft har en sjanse til å spre seg, kan potensielt redde liv.

Egendefinerte nanobodies fra lamaer

Rockefeller-forskere slo seg sammen med ledende etterforskere fra Mass General Brigham, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ved Harvard University og Dana-Farber Cancer Institute, sammen med andre partnerinstitusjoner, for å konstruere en rask, rimelig analyse som kan oppdage ORF1p i plasma, som utgjør mer enn halvparten av innholdet i menneskeblod.

Den nye studien bruker en enkeltmolekylbasert deteksjonsteknologi kjent som Simoa som ble utviklet av medforfatter David Walt fra Harvard. Rockefeller-teamet bidro med tilpassede nanokropper avledet og konstruert fra flammer å fungere som fangereagenser som fanger ORF1p-proteinet og som sensitive prober for å oppdage det.

"Vi utviklet disse reagensene som en del av vårt oppdrag for å fange opp og beskrive de molekylære assosiasjonene til ORF1p med andre proteiner i tykktarmskreft," sier LaCava. "Vi visste at de fleste kolorektale kreftformer har en overflod av LINE-1-proteiner, så vi begrunnet at interaksjonene de danner kan være å dysregulere normale cellefunksjoner på måter som er til fordel for kreft. Isolering av LINE-1-partikler tillot oss å se nærmere på disse interaksjonene. Senere var det klart at våre samarbeidspartnere ved Harvard kunne bruke de samme reagensene for deres utviklende biomarkøranalyse, så vi delte dem.»

Forskerne fant at analysen var svært nøyaktig når det gjaldt å oppdage ORF1p i blodprøvene til pasienter med en rekke kreftformer, inkludert eggstokkreft, gastroøsofageal og tykktarmskreft. Det koster mindre enn $3 å produsere og gir raske resultater.

"Vi ble sjokkert over hvor godt denne testen fungerte på tvers av krefttyper," sier Martin Taylor, ved patologiavdelingen ved Massachusetts General Hospital og hovedforfatter av studien i tidsskriftet Kreftoppdagelse.

Forskerne analyserte også plasmaet til 400 friske mennesker i alderen 20–90 år som hadde donert blod til Mass General Brigham Biobank; ORF1p var uoppdagelig hos 97–99 % av dem. Av de fem personene som hadde påvisbar ORF1p, ble personen med det høyeste nivået seks måneder senere funnet å ha avansert prostatakreft.

Kreftterapirespons

En annen potensiell bruk av analysen er å overvåke hvordan en pasient reagerer på kreftbehandling. Hvis en behandling er effektiv, bør ORF1p-nivået i pasientens blod falle, sier LaCava. I en del av studien studerte forskerne 19 pasienter som ble behandlet for gastroøsofageal kreft; hos de 13 personene som responderte på behandlingen, falt nivåene av ORF1p under deteksjonsgrensen for analysen.

Sporing av proteinet kan potensielt innlemmes i rutinemessig helsevesen, sier LaCava. "I en sunn tid i livet ditt kan du få ORF1p-nivåene dine målt for å etablere en baseline. Deretter vil legen din bare holde øye med eventuelle topper i ORF1p-nivåer, noe som kan tyde på en endring i helsetilstanden din. Selv om det kan være noen mindre ORF1p-svingninger her og der, vil en topp være en årsak til en dypere undersøkelse."

Studieresultatene illustrerer også det enorme potensialet til nanobody-reagenser generert gjennom studiet av interaktomikk, sier Rout. Interactomics søker å forstå de dynamiske interaksjonene mellom de millioner av individuelle komponenter i en celle, spesielt dens proteiner og nukleinsyrer. Disse interaksjonene danner makromolekylære komplekser som overfører informasjon og kontrollerer cellulær atferd. Patogene endringer i disse interaksjonene ligger til grunn for alle sykdommer.

"Det er et vesentlig behov for mye bedre verktøy for å avsløre og dissekere interaktomer som bare begynner å bli møtt," sier Rout. "For det formål samarbeider vi ofte med andre institusjoner om utvikling av reagenser som våre lama-avledede nanokropper. De resulterende produktene er ikke bare forskningsverktøy – de har et enormt potensial i legers hender.»

kilde: Original Studie