Vloeibare biopsie met RNA-modificatieanalyse detecteert colorectale kanker in een vroeg stadium met 95% nauwkeurigheid

Vloeibare biopsieën zijn onderzoeken die met behulp van een eenvoudige bloedafname op zoek gaan naar tekenen van kanker. In tegenstelling tot traditionele biopsieën, waarbij een stukje weefsel wordt verwijderd, zoekt een vloeibare biopsie doorgaans naar mutaties, of veranderingen in modificaties, in DNA-fragmenten van kankercellen die in het bloed circuleren.

Vloeibare biopsieën zijn veelbelovend en bieden een niet-invasieve manier om kanker te detecteren en te monitoren tijdens de voortgang ervan. Ze zijn echter niet zo gevoelig en nauwkeurig in de vroege stadia van de ziekte.

Wetenschappers van de Universiteit van Chicago hebben een gevoeligere vloeistofbiopsietest ontwikkeld die RNA in plaats van DNA gebruikt om kanker op te sporen.

Met behulp van bloedmonsters van patiënten met colorectale kanker kon de test de vroegste stadia van de ziekte met 95% nauwkeurigheid detecteren. Dit overtreft aanzienlijk de bestaande commerciële niet-invasieve testmethoden.

Moeilijkheden bij vroege diagnose

Wanneer tumorcellen afsterven, vallen ze uiteen en komen er stukjes genetisch materiaal in de bloedbaan terecht. Standaard vloeibare biopsieën gebruiken dit zwevende DNA, circulerend celvrij DNA (cfDNA) genoemd, om kanker op te sporen.

In de beginfase van de ziekte, wanneer de tumorcellen nog actief groeien en zich vermenigvuldigen, is er echter nog maar heel weinig cfDNA in het bloed te vinden.

"Dit was een groot probleem voor vroege opsporing. Er is gewoon niet genoeg tumor-DNA in het bloed", aldus Chuan He, PhD, hoogleraar scheikunde en hoogleraar biochemie en moleculaire biologie aan de Universiteit van Chicago.
"Dit was voor ons allemaal een probleem bij het vroegtijdig opsporen van darmkanker, dus hebben we besloten om in plaats daarvan RNA te gebruiken."

Dr. He is de hoofdauteur van de studie "Modifications of microbiome-derived cell-free RNA in plasma discriminates colorectal cancer samples", gepubliceerd in Nature Biotechnology.

Waarom RNA?

RNA is een tussenvorm van genetische code die de instructies van DNA kopieert en uitvoert om de eiwitten te maken die cellen nodig hebben. RNA-testen zijn een goede indicator van genactiviteit, omdat de aanwezigheid van RNA betekent dat cellen actief bezig zijn met het aanmaken van eiwitten.

Voor de nieuwe studie begonnen de doctoraalstudenten Cheng-Wei Ju en Li-Sheng Zhang, een voormalig postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van He (nu hoogleraar aan de Hong Kong University of Science and Technology), met het onderzoeken van de mogelijkheid om circulerend celvrij RNA (cfRNA) te gebruiken in plaats van cfDNA voor de diagnose en detectie van kanker.

Het microbioom bestuderen

De studie toonde aan dat we niet alleen cfRNA-modificaties van menselijke cellen konden meten, maar ook RNA van darmmicroben. Miljarden bacteriën leven samen met ons in ons spijsverteringsstelsel, en hun activiteit verandert ook in de aanwezigheid van kanker.

"We ontdekten dat het RNA dat door microben wordt vrijgegeven, significante verschillen vertoonde tussen kankerpatiënten en gezonde mensen", aldus dr. He.
"In de darmen, wanneer een tumor begint te groeien, reorganiseert het aangrenzende microbioom zich als reactie op ontstekingen, en dit beïnvloedt de omliggende microben."

De populatie van het microbioom vernieuwt zich veel sneller dan menselijke cellen, waarbij meer cellen afsterven en RNA-fragmenten in de bloedbaan vrijgeven. Dit betekent dat een test die wijzigingen in microbieel RNA meet, potentiële tumoractiviteit veel eerder zou kunnen detecteren dan tests gebaseerd op DNA van menselijke tumorcellen.

Resultaten

• Bestaande commerciële testen die DNA of RNA in ontlasting meten, zijn voor ongeveer 90% nauwkeurig bij kanker in een vergevorderd stadium. In een vroeg stadium is de nauwkeurigheid echter minder dan 50%.

• Een nieuwe test op basis van RNA-modificaties liet een algehele nauwkeurigheid van bijna 95% zien, waaronder een hoge nauwkeurigheid in de vroegste stadia van kanker.

"Dit is de eerste keer dat RNA-modificaties zijn gebruikt als potentiële biomarker voor kanker, en het is veel betrouwbaarder en gevoeliger gebleken dan het meten van RNA-niveaus", aldus dr. He.
"Het vermogen om kanker in deze vroege stadia op te sporen is ongekend."