طور الباحثون اختبار دم حساس للغاية يمكنه اكتشاف البروتين الرئيسي الذي تنتجه الخلايا السرطانية.
أفاد الباحثون أن الاختبار يظهر وعدًا بالكشف المبكر عن السرطان.
تصبح معظم أنواع السرطان مميتة عن طريق الابتعاد عن الأضواء، ولا تسبب أي أعراض حتى تصبح في مرحلة متقدمة جدًا بحيث لا يمكن علاجها. يعد سرطان المبيض وسرطان المعدة والأمعاء من بين أكثر الأمراض شهرةً بسبب تطور المرض الخبيث، وغالبًا ما يؤدي إلى التشخيص في مرحلة متأخرة.
على عكس العديد من اختبارات السرطان المحدودة النطاق أو باهظة الثمن أو التي تعتمد على أخذ عينات الأنسجة الغازية، فإن الطريقة الجديدة عبارة عن كاشف منخفض التكلفة ومتعدد السرطان يمكنه اكتشاف وجود البروتين المنبه، المعروف باسم LINE-1-ORF1p بكمية ضئيلة من الدم في أقل من ساعتين.
يقول مايكل بي روت، رئيس مختبر البيولوجيا الخلوية والهيكلية في جامعة روكفلر: «يتمتع هذا الاختبار بإمكانيات رائدة باعتباره اختبارًا تشخيصيًا مبكرًا للسرطانات القاتلة». "إن هذه الأنواع من أدوات الكشف فائقة الحساسية مهيأة لتحسين نتائج المرضى بطرق تحويلية."
الكشف عن المؤشرات الحيوية للسرطان
يعد الكشف عن العلامات الحيوية للسرطان مجالًا شابًا ومتناميًا. هناك عدد من هذه المؤشرات الحيوية، ولكن يمكن أن تكون لها عيوب. ويتطلب بعضها إجراء خزعات جراحية. ويتم استخدام البعض الآخر فقط بعد ظهور الأعراض، وهو ما قد يكون متأخرًا للغاية بحيث لا يمكن التدخل الفعال. معظمها عبارة عن بروتينات بشرية طبيعية تتباين من شخص لآخر، مما يجعل من الصعب تفسير قيمة واحدة. والعديد منها يستهدف سرطانًا محددًا، مما يضيق نطاقه.
ولكن في الآونة الأخيرة، ربما ظهر مؤشر حيوي جديد مهم للكشف المبكر. هذا البروتين، المعروف باسم LINE-1 ORF1p، ظهر على رادار الباحثين منذ حوالي عقد من الزمن. LINE-1 هو ناقل رجعي، وهو عنصر يشبه الفيروس موجود في كل خلية بشرية ويتكاثر من خلال آلية النسخ واللصق، مما يؤدي إلى نسخة جديدة في موضع جديد في الجينوم. ORF1p هو بروتين ينتج بمستويات عالية في السرطان.
يقول المؤلف المشارك جون لاكافا، وهو أستاذ مشارك باحث متخصص في أبحاث LINE-1: "يتم التعبير عن الترانسبوزونات عادة في الحيوانات المنوية والبويضة وأثناء التطور الجنيني، لذلك هناك بعض الظروف التي يكون لديك فيها تعبير غير بيولوجي ممرض عن الترانسبوزونات". "لكن بخلاف ذلك، يتم إسكات هذه الجينات القافزة داخل الجينوم، لأن نشاطها يخلق التوتر والإهانات في الخلية".
في معظم الأحيان، يحافظ الجسم على LINE-1 تحت المراقبة.
يقول لاكافا: "هناك طبقات من الآليات التي تمنع التعبير عن LINE-1 وإنتاج ORF1p، لذا يمكننا استخدام وجود البروتين كبديل لخلية غير صحية لم تعد تتحكم في النسخة الخاصة بها". "لا ينبغي أن تجد ORF1p في مجرى الدم لشخص سليم."
ويقول إنه على مدى السنوات الخمس الماضية، "أصبح من الواضح تمامًا أن هذه البروتينات ترتفع بشكل كبير في معظم أنواع السرطان"، بما في ذلك العديد من أنواع السرطان الأكثر شيوعًا وفتاكًا في المريء والقولون والرئة والثدي والبروستاتا والمبيض والرحم. البنكرياس والرأس والرقبة.
نظرًا لأن الخلايا السرطانية تصنع ORF1p منذ بداية المرض، فقد سعى الباحثون منذ فترة طويلة إلى إجراء اختبار حساس ودقيق للكشف عن ORF1p في أقرب وقت ممكن. إن القدرة على اكتشافه لدى المرضى قبل أن تتاح للسرطان فرصة للانتشار يمكن أن تنقذ الأرواح.
أجسام نانوية مخصصة من اللاما
تعاون باحثو روكفلر مع باحثين رئيسيين من ماس جنرال بريجهام، ومعهد ويس للهندسة المستوحاة بيولوجيًا بجامعة هارفارد، ومعهد دانا فاربر للسرطان، إلى جانب مؤسسات شريكة أخرى، لتصميم اختبار سريع ومنخفض التكلفة قادر على اكتشاف ORF1p في الخلايا. البلازما، والتي تمثل أكثر من نصف محتوى دم الإنسان.
تستخدم الدراسة الجديدة تقنية الكشف القائمة على جزيء واحد تُعرف باسم Simoa والتي طورها المؤلف المشارك ديفيد والت من جامعة هارفارد. ساهم فريق روكفلر بأجسام نانوية مخصصة مشتقة ومصممة هندسيًا منها النيران لتكون بمثابة كواشف الالتقاط التي توقع بروتين ORF1p ولتحقيقات حساسة للكشف عنه.
يقول لاكافا: "لقد طورنا هذه الكواشف كجزء من مهمتنا لالتقاط ووصف الارتباطات الجزيئية لـ ORF1p مع بروتينات أخرى في سرطانات القولون والمستقيم". "كنا نعلم أن معظم سرطانات القولون والمستقيم لديها وفرة من بروتينات LINE-1، لذلك اعتقدنا أن التفاعلات التي تشكلها يمكن أن تؤدي إلى خلل في تنظيم وظائف الخلايا الطبيعية بطرق تفيد السرطان. لقد سمح لنا عزل جسيمات الخط 1 بإلقاء نظرة فاحصة على هذه التفاعلات. وفي وقت لاحق، كان من الواضح أن المتعاونين معنا في جامعة هارفارد يمكنهم الاستفادة من نفس الكواشف لتطوير مقايسة العلامات الحيوية الخاصة بهم، لذلك قمنا بمشاركتها.
ووجد الباحثون أن الاختبار كان دقيقًا للغاية في اكتشاف ORF1p في عينات الدم للمرضى الذين يعانون من مجموعة متنوعة من أنواع السرطان، بما في ذلك سرطان المبيض والمعدة والمريء والقولون والمستقيم. يكلف أقل من 3 دولارات لإنتاج نتائج سريعة وإرجاعها.
يقول مارتن تايلور، من قسم علم الأمراض في مستشفى ماساتشوستس العام والمؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت في المجلة: "لقد صدمنا بمدى نجاح هذا الاختبار في علاج أنواع السرطان". اكتشاف السرطان.
وقام الباحثون أيضًا بتحليل بلازما 400 شخص سليم تتراوح أعمارهم بين 20 و90 عامًا ممن تبرعوا بالدم إلى Mass General Brigham Biobank. كان ORF1p غير قابل للاكتشاف في 97-99٪ منهم. ومن بين الأشخاص الخمسة الذين لديهم ORF1p يمكن اكتشافه، تم العثور على الشخص الذي لديه أعلى مستوى بعد ستة أشهر مصابًا بسرطان البروستاتا المتقدم.
الاستجابة لعلاج السرطان
الاستخدام المحتمل الآخر للمقايسة هو مراقبة كيفية استجابة المريض لعلاج السرطان. يقول لاكافا: إذا كان العلاج فعالًا، فيجب أن ينخفض مستوى ORF1p في دم المريض. في جزء واحد من الدراسة، درس الباحثون 19 مريضا يعالجون من سرطان المعدة والأمعاء. وفي الأشخاص الثلاثة عشر الذين استجابوا للعلاج، انخفضت مستويات ORF13p إلى أقل من حد الكشف في الاختبار.
ويقول لاكافا إنه من الممكن دمج تتبع البروتين في الرعاية الصحية الروتينية. "خلال فترة صحية في حياتك، يمكن قياس مستويات ORF1p لديك لتحديد خط الأساس. ثم سيقوم طبيبك بمراقبة أي ارتفاعات في مستويات ORF1p، والتي قد تكون مؤشرا على حدوث تغيير في حالتك الصحية. في حين أنه قد تكون هناك بعض التقلبات الطفيفة في ORF1p هنا وهناك، فإن الارتفاع سيكون سببًا لإجراء تحقيق أعمق.
توضح نتائج الدراسة أيضًا الإمكانات الهائلة لكواشف الأجسام النانوية المتولدة من خلال دراسة التفاعلات التفاعلية، كما يقول روت. يسعى Interactomics إلى فهم التفاعلات الديناميكية لملايين المكونات الفردية في الخلية، وخاصة البروتينات والأحماض النووية. تشكل هذه التفاعلات مجمعات جزيئية كبيرة تنقل المعلومات وتتحكم في السلوكيات الخلوية. التغيرات المسببة للأمراض في هذه التفاعلات تكمن وراء جميع الأمراض.
يقول روت: "هناك حاجة أساسية لأدوات أفضل بكثير للكشف عن التفاعلات التفاعلية وتشريحها، والتي بدأت تلبيتها للتو". "ولتحقيق هذه الغاية، غالبًا ما نتعاون مع مؤسسات أخرى على تطوير الكواشف، مثل الأجسام النانوية المشتقة من حيوان اللاما. إن المنتجات الناتجة ليست مجرد أدوات بحثية، بل لديها إمكانات هائلة في أيدي الأطباء.
المصدر دراسة الأصلية
