Penyelidik telah membangunkan ujian darah yang sangat sensitif yang boleh mengesan protein utama yang dihasilkan oleh sel-sel kanser.

Ujian itu menunjukkan janji untuk pengesanan awal kanser, lapor penyelidik.

Kebanyakan barah menjadi maut dengan berdiam diri, tidak menyebabkan simptom sehingga ia terlalu lanjut untuk dirawat. Kanser ovari dan gastroesophageal adalah antara yang paling terkenal dengan perkembangan penyakit licik ini, selalunya membawa kepada diagnosis peringkat akhir.

Tidak seperti kebanyakan ujian kanser yang terhad dalam skop, mahal atau bergantung pada pensampelan tisu invasif, kaedah baharu ialah pengesan berbilang kanser berkos rendah yang boleh mengesan kehadiran protein yang dikenali sebagai LINE-1-ORF1p , dalam jumlah kecil darah dalam masa kurang daripada dua jam.

"Ujian ini mempunyai potensi terobosan sebagai ujian diagnostik awal untuk kanser maut," kata Michael P. Rout, ketua Makmal Biologi Selular dan Struktur di Universiti Rockefeller. "Instrumen pengesanan ultrasensitif jenis ini bersedia untuk meningkatkan hasil pesakit dengan cara yang transformatif."

Mengesan biomarker kanser

Pengesanan biomarker kanser adalah bidang yang masih muda dan sedang berkembang. Terdapat beberapa biomarker sedemikian, tetapi ia boleh datang dengan kelemahan. Ada yang memerlukan biopsi pembedahan. Yang lain digunakan hanya selepas kemunculan gejala, yang boleh terlambat untuk campur tangan yang berkesan. Kebanyakannya adalah protein manusia biasa yang mempunyai kebolehubahan dari orang ke orang, menjadikan satu nilai sukar untuk ditafsirkan. Dan ramai yang disasarkan kepada kanser tertentu, mengecilkan julatnya.

Tetapi baru-baru ini, biomarker baharu yang penting untuk pengesanan awal mungkin telah muncul. Protein itu, yang dikenali sebagai LINE-1 ORF1p, datang ke radar penyelidik kira-kira sedekad yang lalu. LINE-1 ialah retrotransposon, unsur seperti virus yang terdapat dalam setiap sel manusia yang mereplikasi melalui mekanisme salin dan tampal, menghasilkan salinan baharu dalam kedudukan baharu dalam genom. ORF1p ialah protein yang dihasilkannya pada tahap tinggi dalam kanser.

"Transposon biasanya dinyatakan dalam sperma dan telur dan semasa embriogenesis, jadi terdapat beberapa keadaan di mana anda mempunyai ekspresi transposon bukan patobiologi," kata pengarang bersama John LaCava, profesor bersekutu penyelidikan yang pakar dalam penyelidikan LINE-1. "Tetapi sebaliknya, 'gen melompat' ini disenyapkan dalam genom, kerana aktiviti mereka menimbulkan tekanan dan penghinaan dalam sel."

Selalunya, badan mengawal LINE-1.

"Terdapat lapisan mekanisme yang menghalang LINE-1 daripada diekspresikan dan menghasilkan ORF1p, jadi kami boleh menggunakan kehadiran protein sebagai proksi untuk sel tidak sihat yang tidak lagi mempunyai kawalan ke atas transkriptomnya," kata LaCava. "Anda tidak sepatutnya menemui ORF1p dalam aliran darah orang yang sihat."

Dalam tempoh lima tahun yang lalu, beliau berkata, "sudah menjadi sangat jelas bahawa protein ini menjadi sangat tinggi dalam kebanyakan kanser," termasuk banyak kanser yang paling biasa dan boleh membawa maut pada esofagus, kolon, paru-paru, payudara, prostat, ovari, rahim, pankreas, dan kepala dan leher.

Oleh kerana sel karsinoma membuat ORF1p dari permulaan penyakit, para penyelidik telah lama mencari ujian yang sensitif dan tepat untuk mengesan ORF1p seawal mungkin. Keupayaan untuk mengesannya pada pesakit sebelum kanser mempunyai peluang untuk merebak berpotensi menyelamatkan nyawa.

Badan nano tersuai daripada llama

Penyelidik Rockefeller bekerjasama dengan penyiasat utama dari Mass General Brigham, Institut Wyss untuk Kejuruteraan Inspirasi Biologi di Universiti Harvard, dan Institut Kanser Dana-Farber, bersama-sama dengan institusi rakan kongsi yang lain, untuk merekayasa ujian kos rendah yang pantas yang dapat mengesan ORF1p dalam plasma, yang menyumbang lebih daripada separuh daripada kandungan darah manusia.

Kajian baharu itu menggunakan teknologi pengesanan berasaskan molekul tunggal yang dikenali sebagai Simoa yang dibangunkan oleh pengarang bersama David Walt, dari Harvard. Pasukan Rockefeller menyumbangkan nanobodies tersuai yang diperoleh dan direkayasa daripada panggilan untuk bertindak sebagai reagen penangkapan yang menjerat protein ORF1p dan sebagai probe sensitif untuk mengesannya.

"Kami membangunkan reagen ini sebagai sebahagian daripada misi kami untuk menangkap dan menerangkan persatuan molekul ORF1p dengan protein lain dalam kanser kolorektal," kata LaCava. "Kami tahu bahawa kebanyakan kanser kolorektal mempunyai banyak protein LINE-1, jadi kami membuat alasan bahawa interaksi yang terbentuk boleh mengganggu fungsi sel normal dengan cara yang memberi manfaat kepada kanser. Mengasingkan zarah LINE-1 membolehkan kami melihat dengan lebih dekat interaksi ini. Kemudian, adalah jelas bahawa kolaborator kami di Harvard boleh menggunakan reagen yang sama untuk ujian biomarker mereka yang sedang berkembang, jadi kami berkongsinya."

Para penyelidik mendapati bahawa ujian itu sangat tepat untuk mengesan ORF1p dalam sampel darah pesakit dengan pelbagai jenis kanser, termasuk kanser ovari, gastroesophageal, dan kolorektal. Kosnya kurang daripada $3 untuk menghasilkan dan mengembalikan hasil yang cepat.

"Kami terkejut dengan seberapa baik ujian ini berfungsi merentasi jenis kanser," kata Martin Taylor, dari jabatan patologi di Massachusetts General Hospital dan pengarang utama kajian dalam jurnal Penemuan Kanser.

Para penyelidik juga menganalisis plasma 400 orang yang sihat berumur 20–90 yang telah menderma darah kepada Mass General Brigham Biobank; ORF1p tidak dapat dikesan dalam 97–99% daripadanya. Daripada lima orang yang mempunyai ORF1p yang boleh dikesan, orang yang mempunyai tahap tertinggi didapati enam bulan kemudian menghidap kanser prostat lanjutan.

Tindak balas terapi kanser

Satu lagi potensi penggunaan ujian adalah memantau bagaimana pesakit bertindak balas terhadap terapi kanser. Jika rawatan berkesan, paras ORF1p dalam darah pesakit akan menurun, kata LaCava. Dalam satu bahagian kajian, para penyelidik mengkaji 19 pesakit yang dirawat untuk kanser gastroesophageal; dalam 13 orang yang bertindak balas terhadap rawatan, tahap ORF1p jatuh di bawah had pengesanan ujian.

Penjejakan protein berpotensi boleh dimasukkan ke dalam penjagaan kesihatan rutin, kata LaCava. “Sepanjang masa yang sihat dalam hidup anda, anda boleh mengukur tahap ORF1p anda untuk mewujudkan garis dasar. Kemudian doktor anda hanya akan memerhatikan sebarang lonjakan tahap ORF1p, yang mungkin menunjukkan perubahan dalam keadaan kesihatan anda. Walaupun mungkin terdapat sedikit turun naik ORF1p di sana sini, lonjakan akan menjadi punca untuk siasatan yang lebih mendalam."

Hasil kajian juga menggambarkan potensi besar reagen nanobody yang dijana melalui kajian interaksiomik, kata Rout. Interactomics cuba memahami interaksi dinamik berjuta-juta komponen individu dalam sel, terutamanya protein dan asid nukleiknya. Interaksi ini membentuk kompleks makromolekul yang menghantar maklumat dan mengawal tingkah laku selular. Perubahan patogenik dalam interaksi ini mendasari semua penyakit.

"Terdapat keperluan penting untuk alat yang lebih baik untuk mendedahkan dan membedah interaksi yang baru mula dipenuhi," kata Rout. "Untuk itu, kami sering bekerjasama dengan institusi lain dalam pembangunan reagen seperti nanobodies kami yang berasal dari llama. Produk yang terhasil bukanlah alat penyelidikan semata-mata—mereka mempunyai potensi besar di tangan doktor.”

sumber: Kajian asal