Flytande biopsi med RNA-modifieringsanalys upptäcker tidigt stadium av kolorektal cancer med 95 % noggrannhet

Flytande biopsier är tester som letar efter tecken på cancer med hjälp av ett enkelt blodprov. Till skillnad från traditionella biopsier, som kräver att en bit vävnad tas bort, letar en flytande biopsi vanligtvis efter mutationer, eller förändringar i modifieringar, i DNA-fragment från cancerceller som cirkulerar i blodet.

Även om flytande biopsier representerar ett lovande, icke-invasivt sätt att upptäcka och övervaka cancer allt eftersom den fortskrider, är de inte lika känsliga och exakta i sjukdomens tidiga stadier.

Forskare vid University of Chicago har utvecklat ett mer känsligt flytande biopsitest som använder RNA istället för DNA för att upptäcka cancer.

Med hjälp av blodprover från patienter med kolorektal cancer kunde testet upptäcka de tidigaste stadierna av sjukdomen med 95 % noggrannhet, vilket avsevärt överträffade befintliga kommersiella icke-invasiva testmetoder.

Svårigheter med tidig diagnos

När tumörceller dör, bryts de isär och släpper ut bitar av genetiskt material i blodomloppet. Standardvätskebiopsier förlitar sig på detta flytande DNA, kallat cirkulerande cellfritt DNA (cfDNA), för att upptäcka cancer.

Men i sjukdomens tidiga stadier, när tumörcellerna fortfarande aktivt växer och förökar sig, finns det mycket lite cfDNA i blodet.

”Detta har varit ett stort problem för tidig upptäckt. Det finns helt enkelt inte tillräckligt med tumör-DNA i blodet”, säger Chuan He, PhD, Distinguished Professor of Chemistry och professor i biokemi och molekylärbiologi vid University of Chicago.
”Detta har varit ett problem för oss alla när det gäller att upptäcka kolorektal cancer tidigt, så vi bestämde oss för att använda RNA istället.”

Dr. He är seniorförfattare till studien "Modifications of microbiome-derived cell-free RNA in plasma discriminates colorectal cancer samples", publicerad i Nature Biotechnology.

Varför RNA?

RNA är en mellanliggande form av genetisk kod som kopierar och utför DNA:ts instruktioner för att tillverka de proteiner som cellerna behöver. RNA-testning är en bra indikator på genaktivitet eftersom närvaron av RNA innebär att cellerna aktivt arbetar och bygger proteiner.

För den nya studien började doktoranderna Cheng-Wei Ju och Li-Sheng Zhang, en tidigare postdoktor i Hes laboratorium (nu professor vid Hong Kong University of Science and Technology), undersöka möjligheten att använda cirkulerande cellfritt RNA (cfRNA) istället för cfDNA för cancerdiagnos och -detektering.

Studera mikrobiomet

Studien visade att vi inte bara kunde mäta modifieringar av cfRNA från mänskliga celler, utan att vi också kunde detektera RNA från tarmmikrober. Miljarder bakterier samexisterar med oss i vårt matsmältningssystem, och deras aktivitet förändras också i närvaro av cancer.

"Vi fann att det fanns signifikanta skillnader i det RNA som frisattes av mikrober mellan cancerpatienter och friska personer", sa Dr. He.
"I tarmen, när en tumör börjar växa, omorganiseras det angränsande mikrobiomet som svar på inflammation, och detta påverkar de omgivande mikroberna."

Mikrobiompopulationen förnyas mycket snabbare än mänskliga celler, med fler celler som dör och släpper ut RNA-fragment i blodomloppet. Det betyder att ett test som mäter modifieringar av mikrobiellt RNA skulle kunna upptäcka potentiell tumöraktivitet mycket tidigare än tester baserade på mänskligt tumörcells-DNA.

Resultat

• Befintliga kommersiella tester som mäter DNA eller RNA i avföring är cirka 90 % exakta vid cancer i sent skede, men deras noggrannhet sjunker under 50 % i tidiga stadier.

• Ett nytt test baserat på RNA-modifieringar visade nästan 95 % noggrannhet totalt sett, inklusive hög noggrannhet i de tidigaste stadierna av cancer.

”Detta är första gången som RNA-modifieringar har använts som en potentiell biomarkör för cancer, och det har visat sig vara mycket mer tillförlitligt och känsligt än att mäta RNA-nivåer”, sa Dr. He.
”Förmågan att upptäcka cancer i dessa tidiga stadier är exempellös.”