Forskare har utvecklat ett mycket känsligt blodprov som kan upptäcka ett nyckelprotein som produceras av cancerceller.

Testet visar löfte för tidig upptäckt av cancer, rapporterar forskarna.

De flesta cancerformer blir dödliga genom att hålla en låg profil och orsakar inga symtom förrän de är för avancerade för att behandlas. Äggstockscancer och gastroesofageal cancer är bland de mest ökända för denna slug sjukdomsprogression, som ofta leder till sen diagnoser.

Till skillnad från många cancertester som är begränsade i omfattning, dyra eller förlitar sig på invasiv vävnadsprovtagning, är den nya metoden en billig, multi-cancerdetektor som kan upptäcka närvaron av det avslöjade proteinet, känt som LINE-1-ORF1p , i en liten mängd blod på mindre än två timmar.

"Analysen har banbrytande potential som ett tidigt diagnostiskt test för dödliga cancerformer", säger Michael P. Rout, chef för Laboratory of Cellular and Structural Biology vid Rockefeller University. "Den här typen av ultrakänsliga detektionsinstrument är redo att förbättra patientresultaten på transformativa sätt."

Upptäcka cancerbiomarkörer

Detektion av cancerbiomarkörer är ett ungt och växande område. Det finns ett antal sådana biomarkörer, men de kan ha nackdelar. Vissa kräver kirurgiska biopsier. Andra anställs först efter uppkomsten av symtom, vilket kan vara för sent för en effektiv intervention. De flesta är normala mänskliga proteiner som varierar från person till person, vilket gör ett enskilt värde svårt att tolka. Och många är riktade mot en specifik cancer, vilket minskar deras intervall.

Men nyligen kan en viktig ny biomarkör för tidigare upptäckt ha dykt upp. Det proteinet, känt som LINE-1 ORF1p, kom på forskarnas radar för ungefär ett decennium sedan. LINE-1 är ett retrotransposon, ett virusliknande element som finns i varje mänsklig cell som replikerar genom en kopiera-och-klistra mekanism, vilket resulterar i en ny kopia i en ny position i genomet. ORF1p är ett protein som det producerar vid höga nivåer i cancer.

"Transposoner uttrycks normalt i spermier och ägg och under embryogenes, så det finns vissa omständigheter där du har icke-patobiologiskt uttryck av transposoner", säger medförfattaren John LaCava, en forskningsdocent som är specialiserad på LINE-1-forskning. "Men annars tystas dessa "hoppande gener" i genomet, eftersom deras aktivitet skapar stress och förolämpningar i cellen."

För det mesta håller kroppen LINE-1 i schack.

"Det finns lager av mekanismer som förhindrar att LINE-1 uttrycks och producerar ORF1p, så vi kan använda närvaron av proteinet som en proxy för en ohälsosam cell som inte längre har kontroll över sitt transkriptom," säger LaCava. "Du bör inte hitta ORF1p i blodomloppet hos en frisk person."

Under de senaste fem åren, säger han, "har det blivit mycket tydligt att dessa proteiner blir mycket förhöjda i de flesta cancerformer", inklusive många av de vanligaste och mest dödliga cancerformerna i matstrupe, tjocktarm, lunga, bröst, prostata, äggstockar, livmoder, bukspottkörteln samt huvud och nacke.

Eftersom karcinomceller gör ORF1p från början av sjukdomen, har forskare länge sökt ett känsligt, exakt test för att upptäcka ORF1p så tidigt som möjligt. Förmågan att upptäcka det hos patienter innan en cancer har en chans att sprida sig kan potentiellt rädda liv.

Anpassade nanokroppar från lamor

Rockefeller-forskare samarbetade med ledande utredare från Mass General Brigham, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering vid Harvard University och Dana-Farber Cancer Institute, tillsammans med andra partnerinstitutioner, för att konstruera en snabb, billig analys som kan upptäcka ORF1p i plasma, som står för mer än hälften av innehållet i mänskligt blod.

Den nya studien använder en singelmolekylbaserad detektionsteknik känd som Simoa som utvecklades av medförfattaren David Walt från Harvard. Rockefeller-teamet bidrog med skräddarsydda nanokroppar härledda och konstruerade från du ringer att fungera som infångningsreagens som fångar ORF1p-proteinet och som känsliga prober för att detektera det.

"Vi utvecklade dessa reagenser som en del av vårt uppdrag att fånga och beskriva de molekylära associationerna av ORF1p med andra proteiner i kolorektal cancer", säger LaCava. "Vi visste att de flesta kolorektala cancerformer har ett överflöd av LINE-1-proteiner, så vi resonerade att de interaktioner de bildar kunde vara dysregulerande normala cellfunktioner på ett sätt som gynnar cancer. Genom att isolera LINE-1-partiklar kunde vi titta närmare på dessa interaktioner. Senare stod det klart att våra medarbetare på Harvard kunde använda samma reagenser för sin biomarköranalys under utveckling, så vi delade dem.”

Forskarna fann att analysen var mycket noggrann för att detektera ORF1p i blodprover från patienter med en mängd olika cancerformer, inklusive äggstockscancer, gastroesofageal och kolorektal cancer. Det kostar mindre än $3 att producera och ger snabba resultat.

"Vi blev chockade över hur väl det här testet fungerade över cancertyper", säger Martin Taylor, på patologiavdelningen vid Massachusetts General Hospital och huvudförfattare till studien i tidskriften Cancer Discovery.

Forskarna analyserade också plasman från 400 friska personer i åldern 20–90 som donerat blod till Mass General Brigham Biobank; ORF1p var odetekterbar hos 97–99 % av dem. Av de fem personer som hade detekterbar ORF1p, visade sig personen med den högsta nivån sex månader senare ha avancerad prostatacancer.

Cancerterapisvar

En annan potentiell användning av analysen är att övervaka hur en patient svarar på cancerterapi. Om en behandling är effektiv bör ORF1p-nivån i patientens blod sjunka, säger LaCava. I en del av studien studerade forskarna 19 patienter som behandlades för gastroesofageal cancer; hos de 13 personer som svarade på behandlingen föll nivåerna av ORF1p under analysens detektionsgräns.

Att spåra proteinet skulle potentiellt kunna införlivas i rutinsjukvård, säger LaCava. "Under en hälsosam tid i ditt liv kan du få dina ORF1p-nivåer mätta för att fastställa en baslinje. Sedan skulle din läkare bara hålla utkik efter eventuella toppar i ORF1p-nivåerna, vilket kan tyda på en förändring i ditt hälsotillstånd. Även om det kan finnas några mindre ORF1p-fluktuationer här och där, skulle en spik vara en orsak till en djupare undersökning."

Studieresultaten illustrerar också den enorma potentialen hos nanokroppsreagenser som genereras genom studiet av interaktomik, säger Rout. Interactomics försöker förstå den dynamiska interaktionen mellan de miljontals enskilda komponenterna i en cell, särskilt dess proteiner och nukleinsyror. Dessa interaktioner bildar makromolekylära komplex som överför information och kontrollerar cellulära beteenden. Patogena förändringar i dessa interaktioner ligger bakom alla sjukdomar.

"Det finns ett väsentligt behov av mycket bättre verktyg för att avslöja och dissekera interaktomer som bara börjar bli tillgodosedda", säger Rout. "För detta ändamål samarbetar vi ofta med andra institutioner om utvecklingen av reagenser som våra lamahärledda nanokroppar. De resulterande produkterna är inte bara forskningsverktyg – de har en enorm potential i händerna på läkare.”

Källa: ursprungliga studien