Jak zidentyfikować raka na podstawie DNA?

Aby określić ryzyko wystąpienia u danej osoby patologii nowotworowej, wykonuje się test na obecność onkomarkerów. Termin ten stosuje się do białek i peptydów typowych dla różnych typów struktur złośliwych. Onkomarkery mogą pojawić się we krwi równocześnie z powstawaniem pierwszych komórek nowotworowych. Jednak takie badanie, które jest obecnie praktykowane, nie charakteryzuje się wysoką czułością i uniwersalnością. Bardziej optymalne mogłoby być poszukiwanie DNA ze struktur złośliwych, co jest bardziej odpowiednie. Ale jak to zrobić?

Nieco wcześniej przeprowadzono eksperyment naukowy, aby wykryć raka za pomocą badania krwi: równocześnie ze złośliwym DNA poszukiwano białek nowotworowych. Ale ostatnio specjaliści z University of Wisconsin w Madison zaproponowali wykrywanie złośliwego DNA nie za pomocą mutacji (zastąpienia liter genetycznych innymi lub przegrupowania genów), ale za pomocą pęknięć w samej cząsteczce DNA.

Każda komórka, zarówno nowotworowa, jak i zdrowa, jest okresowo niszczona, a jej wewnętrzna część wraz z DNA przedostaje się do krwiobiegu. Duże chromosomy, gdy znajdą się poza uszkodzoną komórką, zaczynają pękać. Jednak obszary pęknięć DNA zdrowych i nowotworowych komórek nie są takie same. DNA komórki jest zawsze wypełnione białkami. Niektóre z nich pakują wydłużone pasma DNA w mniejsze cząsteczkowe „pakiety”, rozpakowując je, gdy jest to konieczne, aby usunąć informacje z sekcji genomu. Inne białka odpowiadają za odczytywanie danych, podczas gdy inne naprawiają uszkodzone DNA itd. Uszkodzenie DNA, które opuściło komórkę, zależy od stopnia, w jakim te same białka są w niej rozmieszczone, oraz od aktywności genów. Okazuje się, że na podstawie cząsteczek DNA możemy określić, do której komórki należały, normalnej czy nowotworowej. Nie ma potrzeby analizowania wszystkich dostępnych fragmentów: wystarczą tylko końcowe segmenty.

Naukowcy pobrali próbki krwi od ponad tysiąca osób – zarówno zdrowych, jak i chorych, w tym pacjentów z rakiem. Naukowcy porównali uszkodzenia pozakomórkowego DNA i potwierdzili, że złośliwe cząsteczki rzeczywiście różniły się od tych u zdrowych osób. Ponadto ilość DNA z uszkodzeniami związanymi z rakiem pozwoliła im określić, w jakim stadium znajduje się obecnie guz nowotworowy. Nowo opracowana metoda okazała się dość dokładna: wykryła proces złośliwy u ponad 90% pacjentów, a onkologię w początkowym stadium zidentyfikowano u 87% pacjentów.

Wartość tego badania polega na tym, że pokazuje ono perspektywy wykrywania procesu patologicznego z wystarczająco dużą dokładnością na długo przed pojawieniem się pierwszych oznak guza nowotworowego. Ponadto taka analiza często pomaga w postawieniu ostatecznej diagnozy w złożonych sytuacjach diagnostyki klinicznej.

Niniejszy artykuł powstał na podstawie materiałów opublikowanych w czasopiśmie Science