Было обнаружено, что простой, но высокочувствительный анализ крови позволяет точно диагностировать и классифицировать различные типы опухолей головного мозга, что приводит к более точному диагнозу, менее инвазивным методам и лучшему планированию лечения пациентов в будущем.
Открытие, опубликованное в журнале Nature Medicine 22 июня 2020 года, описывает неинвазивный и простой способ классификации опухолей головного мозга. Это исследование также представлено практически сегодня на престижном пленарном заседании, посвященном открытию Ежегодного собрания Американской ассоциации исследований рака 2020 года: превращение науки в спасательную помощь.
Основной проблемой при лечении рака головного мозга является точная диагностика различных типов рака головного мозга и опухолей в диапазоне от низкосортных (которые могут выглядеть почти нормальными под микроскопом) до агрессивных опухолей. Степень рака используется для определения прогноза и помощи в планировании лечения.
Современные методы диагностики и установления подтипа рака мозга на основе молекулярной информации основаны на инвазивных хирургических методах получения образцов тканей, что является процедурой высокого риска и вызывает беспокойство у пациентов.
Возможность диагностировать и классифицировать тип опухоли головного мозга без необходимости взятия образца ткани является революционной и меняет практику. В некоторых случаях операция может даже не потребоваться.
"Если бы у нас был лучший и более надежный способ диагностики и подтипа опухолей, мы могли бы преобразовать лечение пациентов," говорит доктор. Геларе Заде, медицинский директор Института мозга Крембила, руководитель отделения хирургической онкологии онкологического центра принцессы Маргарет, старший научный сотрудник Исследовательского института рака принцессы Маргарет, профессор хирургии Университета Торонто и соавтор исследования.
"Это окажет огромное влияние на то, как мы лечим эти виды рака и на то, как мы планируем наше лечение."
Доктор. Заде работал со старшим научным сотрудником доктором. Даниэль Де Карвалью из Онкологического центра принцессы Маргарет, мировой лидер в области эпигенетики рака, применяемой для раннего обнаружения, классификации и новых терапевтических вмешательств.
Доктор. Лаборатория де Карвалью специализируется на типе эпигенетической модификации, называемой метилированием ДНК, которая играет важную роль в регуляции экспрессии генов (включение или выключение генов) в клетках. В раковых клетках нарушаются паттерны метилирования ДНК, что приводит к нерегулируемому росту рака.
Доктор. Де Карвальо ранее разработал метод жидкой биопсии, основанный на метилировании ДНК, чтобы профилировать сотни тысяч этих эпигенетических изменений в молекулах ДНК, циркулирующих в крови. Эти фрагменты называются циркулирующей опухолевой ДНК или цтДНК. Объединив эту новую технологию с машинным обучением, его команда смогла разработать высокочувствительный и точный тест для обнаружения и классификации нескольких солидных опухолей.
Работая вместе, доктора. Заде и Де Карвалью решили использовать тот же подход в сложном применении классификации внутричерепных опухолей головного мозга. Клиницисты и ученые отслеживали происхождение и тип рака, сравнивая образцы опухолей пациентов с патологией рака головного мозга с анализом бесклеточной ДНК, циркулирующей в плазме крови 221 пациента.
Используя этот подход, они смогли сопоставить циркулирующую втДНК плазмы с ДНК опухоли, подтвердив их способность идентифицировать ДНК опухоли головного мозга, циркулирующую в крови этих пациентов. Затем, используя подход машинного обучения, они разработали компьютерную программу для классификации типа опухоли головного мозга исключительно на основе циркулирующей опухолевой ДНК.
До этого считалось невозможным обнаружить рак мозга с помощью анализа крови из-за непроницаемого гематоэнцефалического барьера, говорит доктор. Заде. Этот барьер существует между кровеносными сосудами головного мозга и его тканью, защищая мозг от любых токсинов в крови.
"Но поскольку этот тест настолько чувствителен к улавливанию даже небольшого количества высокоспецифичных сигналов, полученных из опухоли в крови, теперь у нас есть новый, неинвазивный способ обнаружения и различения распространенных опухолей головного мозга – то, что долгое время считалось невозможным. Это действительно тур де силы," объясняет доктор. Заде.
Доктор. Даниэль Де Карвалью, канадский научный руководитель эпигенетики рака и адъюнкт-профессор Университета Торонто, добавляет, что область выявления опухолеспецифических изменений в ctDNA с помощью новых, более чувствительных тестов в различных жидкостях организма, таких как кровь и моча, теперь находится в стадии разработки. в поворотный момент, потому что передовые технологии могут обнаруживать и анализировать даже самые маленькие следы специфичных для рака молекулярных сигнатур из огромного количества циркулирующих неопухолевых фрагментов ДНК.
"Возможность отображать эпигенетические модификации в масштабах всего генома в сочетании с мощными вычислительными подходами привели нас к этой переломной точке," говорит доктор. Де Карвальо.
"Молекулярная характеристика опухолей путем профилирования эпигенетических изменений в дополнение к генетическим мутациям дает нам более полное представление об измененных характеристиках опухоли и открывает возможности для более специфических, чувствительных и независимых от опухоли тестов."
В сопроводительном документе, также опубликованном в журнале Nature Medicine 22 июня 2020 г., д-р. Карвалью и его сотрудники из Института рака Дана-Фарбер при Гарвардском университете показывают, что один и тот же анализ крови может точно идентифицировать рак почки по циркулирующей бесклеточной ДНК, полученной либо из плазмы, либо из мочи.