Para peneliti telah mengembangkan tes darah yang sangat sensitif yang dapat mendeteksi protein kunci yang diproduksi oleh sel kanker.

Tes ini menjanjikan deteksi dini kanker, lapor para peneliti.

Kebanyakan kanker menjadi mematikan jika tidak diwaspadai, tidak menimbulkan gejala sampai kanker sudah terlalu parah untuk diobati. Kanker ovarium dan kanker gastroesophageal merupakan kanker yang paling terkenal karena perkembangan penyakitnya yang lambat dan seringkali mengarah pada diagnosis stadium akhir.

Tidak seperti banyak tes kanker yang cakupannya terbatas, mahal, atau bergantung pada pengambilan sampel jaringan invasif, metode baru ini merupakan detektor multi-kanker berbiaya rendah yang dapat mendeteksi keberadaan protein yang dikenal sebagai LINE-1-ORF1p. , dalam sejumlah kecil darah dalam waktu kurang dari dua jam.

“Uji ini memiliki potensi terobosan sebagai tes diagnostik dini untuk kanker yang mematikan,” kata Michael P. Rout, kepala Laboratorium Biologi Seluler dan Struktural di Universitas Rockefeller. “Instrumen deteksi ultrasensitif semacam ini siap untuk meningkatkan hasil pasien dengan cara yang transformatif.”

Mendeteksi biomarker kanker

Deteksi biomarker kanker adalah bidang yang masih muda dan terus berkembang. Ada sejumlah biomarker seperti itu, namun ada kelemahannya. Beberapa memerlukan biopsi bedah. Yang lain dipekerjakan hanya setelah munculnya gejala, yang mungkin sudah terlambat untuk melakukan intervensi yang efektif. Sebagian besar merupakan protein manusia normal yang memiliki variabilitas dari orang ke orang, sehingga nilai tunggalnya sulit untuk ditafsirkan. Dan banyak yang ditargetkan pada kanker tertentu, sehingga mempersempit jangkauannya.

Namun baru-baru ini, sebuah biomarker baru yang penting untuk deteksi dini mungkin telah muncul. Protein tersebut, yang dikenal sebagai LINE-1 ORF1p, masuk radar para peneliti sekitar satu dekade lalu. LINE-1 adalah retrotransposon, elemen mirip virus yang ada di setiap sel manusia yang bereplikasi melalui mekanisme salin dan tempel, sehingga menghasilkan salinan baru di posisi baru dalam genom. ORF1p adalah protein yang diproduksi pada tingkat tinggi pada kanker.

“Transposon biasanya diekspresikan dalam sperma dan sel telur serta selama embriogenesis, jadi ada beberapa keadaan di mana Anda memiliki ekspresi transposon nonpatobiologis,” kata rekan penulis John LaCava, seorang profesor peneliti yang berspesialisasi dalam penelitian LINE-1. “Tetapi sebaliknya, 'gen pelompat' ini dibungkam di dalam genom, karena aktivitas mereka menciptakan stres dan gangguan di dalam sel.”

Seringkali, tubuh menjaga LINE-1 tetap terkendali.

“Ada beberapa lapisan mekanisme yang mencegah LINE-1 untuk diekspresikan dan memproduksi ORF1p, sehingga kita dapat menggunakan keberadaan protein tersebut sebagai proksi untuk sel tidak sehat yang tidak lagi memiliki kendali atas transkriptomnya,” kata LaCava. “Anda seharusnya tidak menemukan ORF1p dalam aliran darah orang sehat.”

Selama lima tahun terakhir, katanya, “menjadi sangat jelas bahwa protein ini meningkat sangat tinggi pada sebagian besar kanker,” termasuk kanker yang paling umum dan mematikan pada kerongkongan, usus besar, paru-paru, payudara, prostat, ovarium, rahim, dan kanker lainnya. pankreas, dan kepala dan leher.

Karena sel karsinoma membuat ORF1p sejak awal penyakit, para peneliti telah lama mencari tes yang sensitif dan akurat untuk mendeteksi ORF1p sedini mungkin. Kemampuan untuk mengenalinya pada pasien sebelum kanker menyebar berpotensi menyelamatkan nyawa.

Badan nano khusus dari llama

Peneliti Rockefeller bekerja sama dengan peneliti utama dari Mass General Brigham, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard University, dan Dana-Farber Cancer Institute, serta lembaga mitra lainnya, untuk merekayasa pengujian yang cepat dan berbiaya rendah yang mampu mendeteksi ORF1p di plasma, yang menyumbang lebih dari setengah kandungan darah manusia.

Studi baru ini menggunakan teknologi deteksi berbasis molekul tunggal yang dikenal sebagai Simoa yang dikembangkan oleh rekan penulis David Walt, dari Harvard. Tim Rockefeller menyumbangkan nanobodi khusus yang berasal dan direkayasa llama untuk bertindak sebagai reagen penangkap yang menjerat protein ORF1p dan sebagai probe sensitif untuk mendeteksinya.

“Kami mengembangkan reagen ini sebagai bagian dari misi kami untuk menangkap dan mendeskripsikan hubungan molekul ORF1p dengan protein lain pada kanker kolorektal,” kata LaCava. “Kami tahu bahwa sebagian besar kanker kolorektal memiliki banyak protein LINE-1, jadi kami beralasan bahwa interaksi yang mereka bentuk dapat mengganggu fungsi sel normal sehingga menguntungkan kanker. Mengisolasi partikel LINE-1 memungkinkan kita melihat lebih dekat interaksi ini. Belakangan, jelas bahwa kolaborator kami di Harvard dapat menggunakan reagen yang sama untuk pengembangan uji biomarker, jadi kami membagikannya.”

Para peneliti menemukan bahwa pengujian tersebut sangat akurat dalam mendeteksi ORF1p dalam sampel darah pasien dengan berbagai jenis kanker, termasuk kanker ovarium, gastroesophageal, dan kolorektal. Biaya produksinya kurang dari $3 dan memberikan hasil yang cepat.

“Kami terkejut dengan seberapa baik tes ini bekerja pada semua jenis kanker,” kata Martin Taylor, dari departemen patologi di Rumah Sakit Umum Massachusetts dan penulis utama studi tersebut di jurnal tersebut. Penemuan Kanker.

Para peneliti juga menganalisis plasma 400 orang sehat berusia 20-90 tahun yang mendonorkan darahnya ke Mass General Brigham Biobank; ORF1p tidak terdeteksi pada 97-99% diantaranya. Dari lima orang yang memiliki ORF1p yang terdeteksi, orang dengan tingkat ORFXNUMXp tertinggi ditemukan enam bulan kemudian menderita kanker prostat stadium lanjut.

Respon terapi kanker

Potensi kegunaan lain dari tes ini adalah memantau bagaimana pasien merespons terapi kanker. Jika pengobatan efektif, tingkat ORF1p dalam darah pasien akan turun, kata LaCava. Dalam salah satu bagian penelitian, para peneliti mempelajari 19 pasien yang dirawat karena kanker gastroesophageal; pada 13 orang yang merespons pengobatan, kadar ORF1p turun di bawah batas deteksi pengujian.

Melacak protein berpotensi dimasukkan ke dalam perawatan kesehatan rutin, kata LaCava. “Selama masa sehat dalam hidup Anda, tingkat ORF1p Anda dapat diukur untuk menetapkan garis dasar. Kemudian dokter Anda akan mewaspadai lonjakan kadar ORF1p, yang dapat menjadi indikasi perubahan kondisi kesehatan Anda. Meskipun mungkin ada beberapa fluktuasi kecil ORF1p di sana-sini, lonjakan tersebut akan menjadi alasan untuk penyelidikan lebih dalam.”

Hasil penelitian ini juga menggambarkan potensi besar reagen nanobody yang dihasilkan melalui studi interaksikomik, kata Rout. Interaktomik berupaya memahami interaksi dinamis jutaan komponen individu dalam sel, khususnya protein dan asam nukleat. Interaksi ini membentuk kompleks makromolekul yang mengirimkan informasi dan mengontrol perilaku seluler. Perubahan patogenik dalam interaksi ini mendasari semua penyakit.

“Ada kebutuhan penting akan alat yang lebih baik untuk mengungkap dan membedah interaksi yang baru mulai dipenuhi,” kata Rout. “Untuk mencapai tujuan tersebut, kami sering berkolaborasi dengan institusi lain dalam pengembangan reagen seperti nanobodi turunan llama. Produk yang dihasilkan bukan sekedar alat penelitian—mereka memiliki potensi yang sangat besar di tangan para dokter.”

Sumber: Studi asli