Flydende biopsi med RNA-modifikationsanalyse opdager tidligt stadium af kolorektal cancer med 95% nøjagtighed

Flydende biopsier er tests, der leder efter tegn på kræft ved hjælp af en simpel blodprøve. I modsætning til traditionelle biopsier, som kræver fjernelse af et stykke væv, leder en flydende biopsi typisk efter mutationer eller ændringer i modifikationer i DNA-fragmenter fra kræftceller, der cirkulerer i blodet.

Selvom flydende biopsier repræsenterer en lovende, ikke-invasiv måde at opdage og overvåge kræft på, efterhånden som den skrider frem, er de ikke så følsomme og præcise i de tidlige stadier af sygdommen.

Forskere ved University of Chicago har udviklet en mere følsom flydende biopsitest, der bruger RNA i stedet for DNA til at detektere kræft.

Ved hjælp af blodprøver fra patienter med kolorektal cancer var testen i stand til at opdage de tidligste stadier af sygdommen med 95% nøjagtighed, hvilket overgik eksisterende kommercielle ikke-invasive testmetoder betydeligt.

Vanskeligheder ved tidlig diagnose

Når tumorceller dør, går de i stykker og frigiver stykker af genetisk materiale til blodbanen. Standard flydende biopsier er afhængige af dette flydende DNA, kaldet cirkulerende cellefrit DNA (cfDNA), til at detektere kræft.

I de tidlige stadier af sygdommen, når tumorcellerne stadig vokser og multiplicerer sig aktivt, er der imidlertid meget lidt cfDNA i blodet.

"Dette har været et stort problem for tidlig opdagelse. Der er simpelthen ikke nok tumor-DNA i blodet," sagde Chuan He, ph.d., Distinguished Professor of Chemistry og professor i biokemi og molekylærbiologi ved University of Chicago.
"Dette har været et problem for os alle i forbindelse med tidlig opdagelse af kolorektal cancer, så vi besluttede at bruge RNA i stedet."

Dr. He er seniorforfatter af studiet "Modifikationer af mikrobiom-deriveret cellefrit RNA i plasma diskriminerer kolorektalkræftprøver", offentliggjort i Nature Biotechnology.

Hvorfor RNA?

RNA er en mellemliggende form for genetisk kode, der kopierer og udfører DNA'ets instruktioner for at fremstille de proteiner, som cellerne har brug for. RNA-testning er en god indikator for genaktivitet, fordi tilstedeværelsen af RNA betyder, at cellerne aktivt arbejder og bygger proteiner.

I det nye studie begyndte kandidatstuderende Cheng-Wei Ju og Li-Sheng Zhang, en tidligere postdoc i Hes laboratorium (nu professor ved Hong Kong University of Science and Technology), at undersøge muligheden for at bruge cirkulerende cellefrit RNA (cfRNA) i stedet for cfDNA til kræftdiagnose og -detektering.

Studering af mikrobiomet

Undersøgelsen viste, at vi ikke blot kunne måle cfRNA-modifikationer fra menneskeceller, men også kunne detektere RNA fra tarmmikrober. Milliarder af bakterier sameksisterer med os i vores fordøjelsessystem, og deres aktivitet ændrer sig også i nærvær af kræft.

"Vi fandt ud af, at der var betydelige forskelle i det RNA, der blev frigivet af mikrober, mellem kræftpatienter og raske mennesker," sagde Dr. He.
"I tarmen, når en tumor begynder at vokse, reorganiserer det tilstødende mikrobiom sig som reaktion på inflammation, og dette påvirker de omgivende mikrober."

Mikrobiompopulationen fornyes meget hurtigere end menneskeceller, hvor flere celler dør og frigiver RNA-fragmenter i blodbanen. Det betyder, at en test, der måler ændringer i mikrobiel RNA, kan detektere potentiel tumoraktivitet meget tidligere end tests baseret på humant tumorcelle-DNA.

Resultater

• Eksisterende kommercielle tests, der måler DNA eller RNA i afføring, er omkring 90 % nøjagtige ved kræft i sent stadie, men deres nøjagtighed falder til under 50 % i tidlige stadier.

• En ny test baseret på RNA-modifikationer viste en samlet nøjagtighed på næsten 95 %, inklusive høj nøjagtighed i de tidligste stadier af kræft.

"Dette er første gang, at RNA-modifikationer er blevet brugt som en potentiel biomarkør for kræft, og det har vist sig at være langt mere pålideligt og følsomt end at måle RNA-niveauer," sagde Dr. He.
"Evnen til at opdage kræft i disse tidlige stadier er hidtil uset."