Ученые разработали новый анализ крови и диагностика рака по внеклеточной ДНК

Ученые разработали новый анализ крови, который может расширить сферу жидкой биопсии. Новый подход к жидкой биопсии может преодолеть ограничения существующих анализов крови для диагностики и мониторинга рака, врожденных дефектов, трансплантации органов и аутоиммунных расстройств.

Метод основан на анализе закономерностей фрагментации ДНК во внеклеточной среде, а также в сравнении их с тем, что можно было бы ожидать после гибели клеток, связанных с различными заболеваниями. Для некоторых видов рака исследователи смогли определить анатомический источник опухоли, что может помочь в диагностике метастазирующего рака, происхождение которого было неизвестно.

Вдоль длины ДНК образуются структуры в виде петель, называемые нуклеосомами и связанные белками. Когда клетки умирают, ферменты (подобно ножницам) разрезают ДНК путем охвата легкодоступных участков между нуклеосомами и белками. Полученные сегменты ДНК позволяют выявить, где были расположены нуклеосомы и белки.

Когда клетки умирают, они не исчезают бесследно. Образуется внеклеточная ДНК, крошечные фрагменты которой могут быть найдены в крови. В последние годы исследования в области внеклеточной ДНК привели к тесту, который еще называют «жидкой биопсией». Благодаря этому новому анализу можно диагностировать и контролировать некоторые виды рака, выявлять аномалии плода, а также оценивать состояние здоровья после пересадки органов. Несмотря на многообещающие перспективы, при помощи этого анализа можно обнаружить лишь незначительное число заболеваний.

Новый метод расширяет возможности жидкой биопсии

В новом исследовании ученые показали, что возможно преодолеть многие ограничения, применяя метод для выявления, какие именно типы клеток привели к образованию внеклеточной ДНК. Этот метод потенциально может расширить сферу жидкой биопсии. Новый подход опирается на: 1) анализ образцов фрагментации, которые присутствуют в клеточной ДНК человека; 2) сравнении этой схемы с тем, что можно было бы ожидать от гибели клеток, связанных с различными медицинскими или физиологических условиями.

Результаты исследования показали, что вполне возможно определить ткань, из которой образовалась внеклеточная ДНК, если сравнивать ее с моделями фрагментации (вместо того, чтобы искать конкретные мутации в ДНК). В тесте анализируют концы каждого фрагмента ДНК, а также пытаются определить горячие точки, или части ДНК, которые получается вырезать чаще, чем другие.

В ядре клетки ДНК должна быть спиральной и сложена в невероятно компактном корпусе. Ключом к этому процессу являются структуры, называемые нуклеосомы, которые состоят из белкового ядра, вокруг которого намотана ДНК (как нить вокруг катушки). Нуклеосомы растянуты по всей длине генома, как бусины на нитке. Каждый тип клеток в организме упаковывает ДНК несколько иначе. Эти различия оставляют свой сигнал в случае образования внеклеточной ДНК.

Исследователи предположили, что можно выяснить, из какого вида тканей произошла внеклеточная ДНК. Чтобы сделать это, нужно сначала узнать, какие части ДНК были обернуты вокруг нуклеосом.

Во время гибели клеток ферменты разрезают ДНК на мелкие кусочки в легкодоступных, незащищенных участках ДНК между нуклеосомами. Исследования указали на 13 млн позиций в геноме человека, где, скорее всего, будут расположены нуклеосомы.

Различные виды рака оставляют разную внеклеточную ДНК

Используя образцы крови у больных раком, исследователи показали, что различные виды рака оставляют разные внеклеточные ДНК. Для некоторых видов рака ученым удалось определить анатомический источник опухоли. Это может быть особенно актуально при метастатическом раке, когда неизвестен источник опухоли.

Таким образом, этот анализ может помочь в диагностике вида рака, что необходимо для адекватного лечения. В большинстве случаев ученые, применяя жидкую биопсию, начинают искать несоответствия между различными ДНК в организме (как мутации, найденные в опухолевых клетках, но не в здоровых клетках). Исследователи полагают, что преимуществом нового теста является то, что он может работать, даже если клетки генетически идентичны друг другу.

Этот подход потенциально может быть использован для диагностики разных заболеваний, при которых клетки уже погибли, но еще не могут быть диагностированы при помощи жидкой биопсии. Внеклеточную ДНК можно применять для диагностики локализации рака, сердечного приступа, инсульта и аутоиммунных заболеваний. Источник: Университет Вашингтона медицинских наук

• Упрямый рак печени может быть побежден столетней вакциной от туберкулеза
• Болезнь Альцгеймера когда-то могла передаваться от человека к человеку
• Эволюция человеческой иммунной системы в постомикронную эпоху
• Глобальное научное сотрудничество по картированию развития мозга в младенчестве и раннем детстве
• Токсичная дымка в столице Индии после фестиваля Дивали
• Covid-19 все еще существует
• Горькая правда о низкокалорийных заменителях сахара
• Раковые клетки человека могут поглощать убивающие бактерии вирусы для получения энергии