Jak wynika z nowych badań, komórki nowotworowe tworzą unikalną strukturę DNA, która silnie wiąże się z nanocząsteczkami złota. Wydaje się ona powszechna w różnych typach raka. Dzięki temu odkryciu naukowcy są na najlepszej drodze do stworzenia skutecznej i bardzo szybkiej procedury diagnostycznej. W testach opracowana przez badaczy metoda osiągnęła 90 proc. skuteczność.
Każdy rodzaj nowotworu, czy to piersi, czy jelita, ma inne cechy genetyczne. Test wykrywający jeden rodzaj może nie być skuteczny dla innego. Naukowcy od dawna szukają narzędzia diagnostycznego, które można zastosować we wszystkich typach nowotworów.
Odkrycie australijskich naukowców może zmienić sposób diagnozowania nowotworów. Opracowali oni nowy marker wykorzystujący nanocząsteczki złota, który w zaledwie 10 minut może wykryć nowotwór.
Wyniki badań naukowców z University of Queensland zostały opublikowane w czasopiśmie „Nature Communications”.
„Nasze badania wykazały, że DNA nowotworów tworzy unikalną strukturę po umieszczeniu w wodzie. Struktura ta jest identyczna dla nowotworów piersi, prostaty i jelit, a także chłoniaka. Wykorzystaliśmy to odkrycie do opracowania testu, który może zidentyfikować nowotwór w mniej niż dziesięć minut” – napisali autorzy badania na łamach „The Conversation”.
Obecnie wykrywanie nowotworów wymaga biopsji tkanek - zabiegu chirurgicznego w celu pobrania tkanki z guza pacjenta. Australijscy badacze poszukiwali mniej inwazyjnej metody, która umożliwiłaby wykrywanie nowotworów na wcześniejszym etapie.
Profesor Matt Trau, współautor publikacji powiedział, że trudno było znaleźć prosty marker, który odróżniałby komórki rakowe od zdrowych. - Nie sądziliśmy, że w ogóle będzie to możliwe, ponieważ rak jest tak skomplikowany. Nawet w przypadku raka piersi istnieje kilkanaście rodzajów. Uważaliśmy, że trzeba będzie opracować różne testy dla różnych rodzajów raka – przyznał Trau.
Każda komórka w organizmie ma to samo DNA, ale badania wykazały, że progresja nowotworu powoduje, że DNA ulega znacznemu przeprogramowaniu. Nowotwór kontroluje sposób funkcjonowania komórek. Australijscy naukowcy zamiast szukać śladów nowotworów w całych sekwencjach DNA spojrzeli na wzory molekuł zwane grupami metylowymi, które kontrolują, które geny są włączane i wyłączane.
Naukowcy skupili się na epigenomie – chemicznym zestawie modyfikacji DNA, które pełnią ważną funkcję w regulacji ekspresji genów. Modyfikacje te nie zmieniają sekwencji DNA, lecz wpływają na sposób, w jaki komórki odczytują geny. Jednym z przykładów zmiany epigenetycznej jest tzw. metylacja DNA, która prowadzi do wyciszenia niektórych genów. Zmiana tego schematu jest jednym ze sposobów, w jaki komórki nowotworowe regulują własną proliferację – zdolność rozmnażania się.
Naukowcy odkryli, że w zdrowych komórkach grupy metylowe są rozmieszczone równomiernie w całym genomie. Ale u komórek nowotworowych grupy metylowe zostały umieszczone w intensywnych skupiskach w określonych miejscach, podczas gdy w innych ich w ogóle nie było.
- Praktycznie każde zbadane DNA raka miało ten wysoce przewidywalny wzór - powiedział profesor Trau. - Jeśli pomyślimy o komórce, jak o dysku twardym... epigenom to coś w rodzaju aplikacji, w której komórka działa w danym momencie. Wygląda na to, że aby uruchomić raka, musisz uruchomić serię genetycznych aplikacji – wyjaśnił Trau.
Kluczowe w opracowaniu markera okazały się nanocząsteczki złota. Za ich pomocą badacze stworzyli test, który może wykrywać komórki nowotworowe, podnosząc ten wzór epigenetyczny we krwi i tkance biopsyjnej.
Krok do przodu był możliwy po tym, jak odkryli, że umieszczenie DNA nowotworu w roztworze spowodowało jego złożenie się w struktury 3D. Wówczas okazało się, że nowotworowe DNA ma silne powinowactwo do złota. Jego struktury przylepiają się do nanocząsteczek i natychmiast zmieniają kolor roztworu.
Procedura wymaga niewielkiej ilości oczyszczonego DNA zmieszanego z kilkoma kroplami roztworu z cząsteczkami złota. - Nasz test to proste badanie krwi, a jego wyniki można zobaczyć gołym okiem – przyznał Trau.
Naukowcy sprawdzili swój test na 200 próbkach pochodzących zarówno od pacjentów zdrowych, jak i z chorobą nowotworową. Profesor Trau przyznał, że dokładność wykrywania komórek nowotworywoych wyniosła aż 90 procent. Na obecnym etapie test może wykryć tylko obecność komórek nowotworowych, a nie ich typ lub stadium choroby.
Test jest na bardzo wczesnym etapie i jeszcze daleka droga, zanim będzie dostępny dla pacjentów. Nie wiadomo, czy w ogóle to się stanie. Potrzeba dalszych badań, by sprawdzić, czy metoda ta będzie przydatna do diagnozowania nowotworów. Kolejnym etapem prac będą badania kliniczne z udziałem ludzi.
Dodatkowym plusem jest to, że metoda ta jest niedroga i może być szeroko dostępna. Nie wymaga skomplikowanego sprzęty laboratoryjnego. - Nie wiemy jeszcze, czy to Święty Graal dla wszystkich metod diagnostyki nowotworów, ale wygląda naprawdę interesująco – podkreślił Trau.
Źródło: The Conversation, Live Science
