Một phương pháp mới để phục hồi lượng DNA khối u tuần hoàn nhiều hơn đáng kể trong mẫu máu có thể cải thiện độ nhạy của sinh thiết lỏng được sử dụng để phát hiện, theo dõi và hướng dẫn điều trị khối u.
Các khối u liên tục thải ra DNA từ các tế bào sắp chết, DNA này lưu thông trong máu của bệnh nhân một thời gian ngắn trước khi nhanh chóng bị phá vỡ. Nhiều công ty đã tạo ra các xét nghiệm máu có thể chọn ra DNA khối u này, có khả năng giúp các bác sĩ chẩn đoán, theo dõi ung thư hoặc chọn phương pháp điều trị.
Tuy nhiên, lượng DNA khối u lưu thông tại bất kỳ thời điểm nào là cực kỳ nhỏ, do đó, việc phát triển các xét nghiệm đủ nhạy để thu được tín hiệu nhỏ đó là một thách thức. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ MIT và Viện Broad của MIT và Harvard hiện đã tìm ra cách tăng cường đáng kể tín hiệu đó bằng cách tạm thời làm chậm quá trình thanh thải DNA khối u lưu thông trong máu.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển hai loại phân tử có thể tiêm khác nhau mà họ gọi là "tác nhân mồi", có thể can thiệp tạm thời vào khả năng của cơ thể trong việc loại bỏ DNA khối u đang lưu thông trong máu. Trong một nghiên cứu trên chuột, họ đã chỉ ra rằng những tác nhân này có thể tăng mức DNA đủ để tỷ lệ di căn phổi ở giai đoạn đầu có thể phát hiện được tăng từ dưới 10% lên trên 75%.
Cách tiếp cận này không chỉ cho phép chẩn đoán ung thư sớm hơn mà còn phát hiện nhạy hơn các đột biến khối u có thể được sử dụng để hướng dẫn điều trị. Nó cũng có thể giúp cải thiện việc phát hiện tái phát ung thư.
"Bạn có thể cho một trong những chất này một giờ trước khi lấy máu, và nó làm cho mọi thứ có thể nhìn thấy được mà trước đây không có. Ý nghĩa là chúng ta có thể cung cấp cho tất cả những người đang thực hiện sinh thiết lỏng, vì bất kỳ mục đích nào, nhiều phân tử hơn để hợp tác," Sangeeta Bhatia, Giáo sư Khoa học và Công nghệ Y tế John và Dorothy Wilson, Kỹ thuật Điện và Khoa học Máy tính tại MIT, đồng thời là thành viên của Viện Nghiên cứu Ung thư Tích hợp Koch và Viện Khoa học và Kỹ thuật Y tế của MIT cho biết.
Bhatia là một trong những tác giả cấp cao của nghiên cứu mới, cùng với J. Christopher Love, Giáo sư Kỹ thuật Hóa học Raymond A. và Helen E. St. Laurent tại MIT và là thành viên của Viện Koch và Viện Ragon của MGH, MIT, Harvard và Viktor Adalsteinsson, giám đốc Trung tâm Chẩn đoán Ung thư Gerstner tại Viện Broad.
Tiến sĩ Carmen Martin-Alonso '23, tiến sĩ Shervin Tabrizi của MIT và Viện Broad, và nhà khoa học Kan Xiong của Viện Broad là những tác giả chính của bài báo xuất hiện ngày hôm nay trên tạp chí Science .
Sinh thiết tốt hơn
Sinh thiết lỏng, cho phép phát hiện một lượng nhỏ DNA trong mẫu máu, hiện được sử dụng ở nhiều bệnh nhân ung thư để xác định các đột biến có thể giúp hướng dẫn điều trị. Tuy nhiên, với độ nhạy cao hơn, những xét nghiệm này có thể trở nên hữu ích cho nhiều bệnh nhân hơn. Hầu hết các nỗ lực nhằm cải thiện độ nhạy của sinh thiết lỏng đều tập trung vào phát triển các công nghệ giải trình tự mới để sử dụng sau khi lấy máu.
(adv)
Trong khi suy nghĩ các cách để làm cho sinh thiết lỏng có nhiều thông tin hơn, Bhatia, Love, Adalsteinsson và các học viên của họ đã nảy ra ý tưởng cố gắng tăng lượng DNA trong máu của bệnh nhân trước khi lấy mẫu.
"Một khối u luôn tạo ra DNA không có tế bào mới và đó là tín hiệu mà chúng tôi đang cố gắng phát hiện khi lấy máu. Tuy nhiên, các công nghệ sinh thiết lỏng hiện tại bị hạn chế bởi lượng vật liệu bạn thu thập trong ống máu, "Tình yêu nói. "Nơi công việc này can thiệp là suy nghĩ về cách tiêm trước thứ gì đó có thể giúp tăng cường hoặc nâng cao lượng tín hiệu có sẵn để thu thập trong cùng một mẫu nhỏ."
Cơ thể sử dụng hai chiến lược chính để loại bỏ DNA lưu thông khỏi máu. Các enzyme được gọi là DNase lưu thông trong máu và phá vỡ DNA mà chúng gặp phải, trong khi các tế bào miễn dịch được gọi là đại thực bào sẽ tiếp nhận DNA ngoài tế bào khi máu được lọc qua gan.
Các nhà nghiên cứu quyết định nhắm mục tiêu vào từng quá trình này một cách riêng biệt. Để ngăn DNase phá vỡ DNA, họ đã thiết kế một kháng thể đơn dòng liên kết với DNA tuần hoàn và bảo vệ nó khỏi các enzym.
Love cho biết: “Kháng thể là phương thức dược phẩm sinh học đã được chứng minh rõ ràng và chúng an toàn trong một số bối cảnh bệnh khác nhau, bao gồm cả các phương pháp điều trị ung thư và tự miễn dịch”. "Ý tưởng là liệu chúng ta có thể sử dụng loại kháng thể này để giúp bảo vệ DNA tạm thời khỏi sự thoái hóa bởi các nuclease đang lưu hành hay không? Và bằng cách đó, chúng tôi chuyển sự cân bằng sang nơi khối u tạo ra DNA nhanh hơn một chút so với khi bị thoái hóa." , tăng nồng độ khi lấy máu."
Tác nhân mồi khác mà họ phát triển là một hạt nano được thiết kế để ngăn chặn các đại thực bào chiếm lấy DNA ngoài tế bào. Những tế bào này có xu hướng nổi tiếng là ăn hết các hạt nano tổng hợp.
"DNA là một hạt nano sinh học, và điều hợp lý là các tế bào miễn dịch trong gan có thể tiếp nhận thứ này giống như chúng xử lý các hạt nano tổng hợp. Và nếu đúng như vậy thì chúng ta có thể sử dụng một hình nộm an toàn." hạt nano để đánh lạc hướng các tế bào miễn dịch đó và để lại DNA lưu thông để nó có thể ở nồng độ cao hơn", Bhatia nói.
Phát hiện khối u sớm hơn
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm chất mồi của họ ở những con chuột được cấy ghép tế bào ung thư có xu hướng hình thành khối u trong phổi. Hai tuần sau khi các tế bào được cấy ghép, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng các tác nhân mồi này có thể tăng lượng DNA khối u tuần hoàn được phục hồi trong mẫu máu lên tới 60 lần.
Sau khi lấy mẫu máu, nó có thể được thực hiện thông qua các loại xét nghiệm giải trình tự tương tự hiện được sử dụng trên các mẫu sinh thiết lỏng. Các xét nghiệm này có thể chọn ra DNA của khối u, bao gồm các trình tự cụ thể được sử dụng để xác định loại khối u và loại phương pháp điều trị nào sẽ hiệu quả nhất.
Phát hiện sớm ung thư là một ứng dụng đầy hứa hẹn khác của các tác nhân mồi này. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi chuột được cung cấp chất mồi hạt nano trước khi lấy máu, nó cho phép chúng phát hiện DNA khối u lưu hành trong máu của 75% số chuột có gánh nặng ung thư thấp, trong khi không con nào được phát hiện nếu không có sự tăng cường này.
Adalsteinsson nói: “Một trong những trở ngại lớn nhất đối với xét nghiệm sinh thiết lỏng ung thư là sự khan hiếm DNA khối u lưu hành trong mẫu máu”. "Do đó, thật đáng khích lệ khi thấy mức độ hiệu quả mà chúng tôi có thể đạt được cho đến nay và hình dung ra tác động mà điều này có thể gây ra cho bệnh nhân."
Sau khi tiêm một trong hai chất mồi, phải mất một hoặc hai giờ để nồng độ DNA tăng lên trong máu và sau đó chúng trở lại bình thường trong vòng khoảng 24 giờ.
"Khả năng đạt được hoạt tính cao nhất của các chất này trong vòng vài giờ, sau đó là sự đào thải nhanh chóng của chúng, có nghĩa là ai đó có thể đến văn phòng bác sĩ, nhận một chất như thế này và sau đó hiến máu cho xét nghiệm, tất cả đều trong vòng." một lần ghé thăm," Love nói. “Tính năng này là tín hiệu tốt cho tiềm năng áp dụng khái niệm này vào ứng dụng lâm sàng.”
Các nhà nghiên cứu đã thành lập một công ty có tên Amplifyer Bio với kế hoạch phát triển hơn nữa công nghệ này với hy vọng tiến tới các thử nghiệm lâm sàng.
Bhatia nói: “Một ống máu là một phương pháp chẩn đoán dễ tiếp cận hơn nhiều so với sàng lọc bằng nội soi hoặc thậm chí là chụp nhũ ảnh”. "Cuối cùng, nếu những công cụ này thực sự có khả năng dự đoán thì chúng ta sẽ có thể đưa thêm nhiều bệnh nhân vào hệ thống, những người có thể được hưởng lợi từ việc ngăn chặn ung thư hoặc điều trị tốt hơn."
Nguồn : Viện Công nghệ Massachusetts
