Test, opisany w czasopiśmie "Proceedings of the National Academy of Sciences", bazuje na nowej metodzie, zwanej MethylScan i osiągnął wysoką dokładność diagnostyczną w grupie 1061 osób, uczestników badania. Znaleźli się w niej pacjenci z rakiem wątroby, płuc, jajnika, żołądka oraz chorobami wątroby (m.in. HBV, HCV, alkoholowa choroba wątroby oraz metaboliczna choroba wątroby).
We krwi krążą informacje ze wszystkich naszych narządów
"Wczesne wykrycie jest kluczowe" - stwierdziła dr Jasmine Zhou, główna autorka badania, profesor patologii i medycyny laboratoryjnej oraz badaczka w UCLA Health Jonsson Comprehensive Cancer Center, cytowana w informacji na stronie uczelni. Jak wyjaśniła, wskaźniki przeżycia są znacznie wyższe, gdy rak zostaje wykryty zanim się rozprzestrzeni. "Jeśli rak zostanie wykryty w pierwszym stadium, wyniki są znacznie lepsze niż w czwartym" - argumentowała.
Naukowcy już od pewnego czasu skupiają się na opcjach związanych z wykorzystaniem próbek krwi do wykrywania raka, czyli tzw. biopsją płynną. W niektórych badaniach poszukują mutacji w DNA nowotworów, aby przesiewać niektóre ich typy. Jednak te testy często koncentrują się na ograniczonej liczbie zmian genetycznych i bywają kosztowne.
Zamiast szukać mutacji, zespół z UCLA skupił się na analizie DNA wolnego od komórek (cfDNA), czyli niewielkich fragmentów materiału genetycznego, które trafiają do krwiobiegu w wyniku naturalnego obumierania komórek. "Każdego dnia umiera 50 do 70 miliardów komórek w naszym ciele. Nie znikają one po prostu, ich DNA przedostaje się do krwiobiegu. To oznacza, że we krwi krążą już informacje ze wszystkich naszych narządów" - tłumaczyła Zhou.
Badacze przyjrzeli się metylacji DNA, czyli procesowi chemicznej modyfikacji DNA, który wpływa na aktywność genów. Wzorce metylacji różnią się w zależności od rodzaju tkanki, a także mogą ulegać zmianie w przebiegu chorób..
Metylacja DNA odzwierciedla stan zdrowia tkankidr Wenyuan Li, profesor patologii i medycyny laboratoryjnej na UCLA
Analizując te wspomniane wzorce, naukowcy mogą wykrywać zmiany charakterystyczne dla nowotworów lub innych schorzeń.
Specjalna technika
Jednym z głównych wyzwań w badaniu okazał się fakt, że 80-90 proc. cfDNA we krwi pochodzi z prawidłowych komórek krwi, a nie z guzów czy uszkodzonych w wyniku choroby narządów. Powoduje to tzw. szum tła, który utrudnia rozpoznanie sygnałów świadczących o chorobie.
Naukowcy zastosowali więc specjalną technikę enzymatyczną, polegającą na usuwaniu niemetylowanych fragmentów DNA, pochodzących głównie z komórek krwi. Dzięki temu możliwe było wzbogacenie próbki we fragmenty DNA pochodzące z narządów takich jak wątroba czy płuca. Metoda ta pozwoliła uzyskać wysoką czułość przy znacznie niższych kosztach analizy.
Wysoki poziom dokładności
Aby sprawdzić dokładność MethylScan, naukowcy przeanalizowali próbki krwi 1 061 osób, w tym pacjentów z rakiem wątroby, płuc, jajników i żołądka; osób z chorobami wątroby, takimi jak wirusowe zapalenie wątroby typu B, zapalenie wątroby typu C, choroby wątroby związane z alkoholem oraz choroby wątroby związane z metabolizmem; osób z łagodnymi guzkami płucnymi; oraz zdrowych uczestników. Następnie zastosowano algorytmy uczenia maszynowego do analizy złożonych danych metylacji.
W wykrywaniu wielu nowotworów test osiągnął wysoki poziom ogólnej dokładności. Przy swoistości wynoszącej 98 proc.- co oznacza bardzo niski odsetek wyników fałszywie dodatnich - metoda pozwoliła wykryć: około 63 proc. wszystkich nowotworów i około 55 proc. nowotworów we wczesnym stadium.
Test dobrze sprawdził się także w obserwacji raka wątroby wśród osób wysokiego ryzyka, w tym z marskością wątroby (HBV), wykrywając niemal 80 proc. przypadków przy swoistości nieco powyżej 90 proc.
Radar zdrowotny organizmu
Poza samym wykrywaniem nowotworów, wzorce metylacji pomogły zidentyfikować, skąd w organizmie pochodzi niepokojący sygnał.
Możliwość prześledzenia sygnałów do ich źródła jest ważna, ponieważ pozytywny test krwi musi być poprzedzony obrazowaniem lub innymi procedurami diagnostycznymi skierowanymi na właściwy organdr Wenyuan Li, profesor patologii i medycyny laboratoryjnej na UCLA
"MethylScan działa jak radar zdrowotny organizmu. Odczytując sygnały DNA we krwi, może wyczuć, kiedy konkretne narządy, takie jak wątroba czy płuca, są pod wpływem stresu lub uszkodzone, nawet bez wcześniejszej wiedzy o chorobie" - informują autorzy publikacji na stronie Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles.
Naukowcy wykazali również, że badanie krwi pozwala rozróżnić różne typy chorób wątroby, w tym wirusowe zapalenie wątroby oraz choroby wątroby związane z metabolizmem. Prawidłowo sklasyfikowano około 85 proc. pacjentów, sugerując, że testy DNA na bazie krwi mogłyby zmniejszyć potrzebę inwazyjnych biopsji wątroby.
Chociaż do potwierdzenia skuteczności badań przesiewowych w rzeczywistych badaniach potrzebne będą większe badania prospektywne, Zhou powiedział, że prace te stanowią ważny krok w kierunku jednego, przystępnego cenowo testu krwi, który może wykryć szerokie spektrum chorób wcześniej i bardziej kompleksowo niż pozwalają obecne metody.
"To badanie pokazuje, że profilowanie metylacji oparte na krwi może dostarczać klinicznie istotnych informacji w przypadkach wielu chorób" – powiedział Zhou, dodając, że to "ekscytujące osiągnięcie, które przybliża nas do realizacji marzenia o jednym teście do uniwersalnego wykrywania chorób".