Forskere har udviklet en meget følsom blodprøve, der kan påvise et nøgleprotein produceret af kræftceller.

Testen viser løfte om tidlig opdagelse af kræft, rapporterer forskerne.

De fleste kræftformer bliver dødelige ved at holde en lav profil og forårsager ingen symptomer, før de er for avancerede til at behandle. Ovarie- og gastroøsofageal kræft er blandt de mest berygtede for denne snedige sygdomsprogression, der ofte fører til sendiagnoser.

I modsætning til mange kræfttests, der er begrænset i omfang, dyre eller er afhængige af invasiv vævsprøvetagning, er den nye metode en billig multi-cancer detektor, der kan opfange tilstedeværelsen af ​​det afslørende protein, kendt som LINE-1-ORF1p , i en lille mængde blod på mindre end to timer.

"Assayet har banebrydende potentiale som en tidlig diagnostisk test for dødelige kræftformer," siger Michael P. Rout, leder af Laboratory of Cellular and Structural Biology ved Rockefeller University. "Denne slags ultrafølsomme detektionsinstrumenter er klar til at forbedre patientresultater på transformative måder."

Påvisning af kræftbiomarkører

Påvisning af kræftbiomarkører er et ungt og voksende felt. Der er en række af sådanne biomarkører, men de kan have ulemper. Nogle kræver kirurgiske biopsier. Andre ansættes først efter fremkomsten af ​​symptomer, hvilket kan være for sent til en effektiv intervention. De fleste er normale menneskelige proteiner, der varierer fra person til person, hvilket gør en enkelt værdi svær at fortolke. Og mange er målrettet mod en specifik kræftsygdom, hvilket indsnævrer deres rækkevidde.

Men for nylig kan en vigtig ny biomarkør til tidligere påvisning være dukket op. Det protein, kendt som LINE-1 ORF1p, kom på forskernes radar for omkring et årti siden. LINE-1 er en retrotransposon, et viruslignende element til stede i hver menneskelig celle, som replikeres gennem en kopi-og-indsæt-mekanisme, hvilket resulterer i en ny kopi i en ny position i genomet. ORF1p er et protein, det producerer i høje niveauer i kræft.

"Transposoner udtrykkes normalt i sæd og æg og under embryogenese, så der er nogle omstændigheder, hvor du har ikke-patobiologisk ekspression af transposoner," siger medforfatter John LaCava, en forskningslektor med speciale i LINE-1-forskning. "Men ellers er disse 'hoppende gener' forstummet i genomet, fordi deres aktivitet skaber stress og fornærmelser i cellen."

Det meste af tiden holder kroppen LINE-1 i skak.

"Der er lag af mekanismer, der forhindrer LINE-1 i at blive udtrykt og producere ORF1p, så vi kan bruge tilstedeværelsen af ​​proteinet som en proxy for en usund celle, der ikke længere har kontrol over sit transkriptom," siger LaCava. "Du bør ikke finde ORF1p i blodbanen hos en sund person."

I løbet af de sidste fem år, siger han, "er det blevet helt klart, at disse proteiner bliver meget forhøjede i de fleste kræftformer," inklusive mange af de mest almindelige og dødelige kræftformer i spiserøret, tyktarmen, lungerne, brysterne, prostata, æggestokkene, livmoderen, bugspytkirtel og hoved og hals.

Fordi carcinomceller danner ORF1p fra sygdommens begyndelse, har forskere længe søgt efter en følsom, nøjagtig test for at opdage ORF1p så tidligt som muligt. Evnen til at opdage det hos patienter, før en kræftsygdom har en chance for at sprede sig, kan potentielt redde liv.

Custom nanobodies fra lamaer

Rockefeller-forskere gik sammen med ledende efterforskere fra Mass General Brigham, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ved Harvard University og Dana-Farber Cancer Institute, sammen med andre partnerinstitutioner, for at konstruere et hurtigt, billigt assay, der kan detektere ORF1p i plasma, som tegner sig for mere end halvdelen af ​​indholdet af menneskeblod.

Den nye undersøgelse bruger en enkelt-molekyle-baseret detektionsteknologi kendt som Simoa, der blev udviklet af medforfatter David Walt fra Harvard. Rockefeller-teamet bidrog med tilpassede nanobodies afledt og konstrueret fra du ringer at fungere som indfangningsreagenser, der omslutter ORF1p-proteinet og som følsomme prober til at detektere det.

"Vi udviklede disse reagenser som en del af vores mission om at fange og beskrive de molekylære associationer af ORF1p med andre proteiner i tyktarmskræft," siger LaCava. "Vi vidste, at de fleste kolorektale kræftformer har en overflod af LINE-1-proteiner, så vi ræsonnerede, at de interaktioner, de danner, kunne dysregulere normale cellefunktioner på måder, der gavner kræft. Isolering af LINE-1-partikler gav os mulighed for at se nærmere på disse interaktioner. Senere stod det klart, at vores samarbejdspartnere på Harvard kunne bruge de samme reagenser til deres udviklende biomarkøranalyse, så vi delte dem."

Forskerne fandt ud af, at analysen var meget nøjagtig til at påvise ORF1p i blodprøver fra patienter med en række forskellige kræftformer, herunder ovarie-, gastroøsofageal og kolorektal cancer. Det koster mindre end $3 at producere og giver hurtige resultater.

"Vi var chokerede over, hvor godt denne test virkede på tværs af kræfttyper," siger Martin Taylor, fra patologiafdelingen på Massachusetts General Hospital og hovedforfatter af undersøgelsen i tidsskriftet Cancer Opdagelse.

Forskerne analyserede også plasmaet fra 400 raske mennesker i alderen 20-90, som havde doneret blod til Mass General Brigham Biobank; ORF1p var uopdagelig hos 97-99% af dem. Af de fem personer, der havde påviselig ORF1p, blev personen med det højeste niveau seks måneder senere fundet at have fremskreden prostatacancer.

Kræftterapi respons

En anden potentiel anvendelse af analysen er at overvåge, hvordan en patient reagerer på kræftbehandling. Hvis en behandling er effektiv, bør ORF1p-niveauet i patientens blod falde, siger LaCava. I en del af undersøgelsen undersøgte forskerne 19 patienter, der blev behandlet for gastroøsofageal cancer; hos de 13 personer, der reagerede på behandlingen, faldt niveauerne af ORF1p under analysens detektionsgrænse.

Sporing af proteinet kan potentielt indarbejdes i rutinemæssig sundhedspleje, siger LaCava. "I en sund periode i dit liv kan du få målt dine ORF1p-niveauer for at etablere en baseline. Så ville din læge bare holde øje med eventuelle stigninger i ORF1p-niveauer, hvilket kunne være tegn på en ændring i din helbredstilstand. Selvom der kan være nogle mindre ORF1p-udsving her og der, ville en stigning være årsag til en dybere undersøgelse."

Undersøgelsesresultaterne illustrerer også det enorme potentiale af nanobody-reagenser genereret gennem studiet af interaktomik, siger Rout. Interactomics søger at forstå den dynamiske interaktion mellem de millioner af individuelle komponenter i en celle, især dens proteiner og nukleinsyrer. Disse interaktioner danner makromolekylære komplekser, der transmitterer information og kontrollerer cellulær adfærd. Patogene ændringer i disse interaktioner ligger til grund for alle sygdomme.

"Der er et væsentligt behov for meget bedre værktøjer til at afsløre og dissekere interaktomer, som først er begyndt at blive opfyldt," siger Rout. "Med det formål samarbejder vi ofte med andre institutioner om udvikling af reagenser såsom vores lama-afledte nanobodies. De resulterende produkter er ikke blot forskningsværktøjer – de har et enormt potentiale i lægers hænder."

Kilde: Original Study