Milliókat menthetne meg a vérből való rákszűrés

2016. június 08.
Óriási előrelépést hozna a rák diagnosztikájában, kezelésében és szűrésében, ha megbízhatóan ki lehetne mutatni a fejlődő daganatból a vérbe kerülő anyagokat.

Számos laboratóriumban dolgoznak olyan vértesztek előállításán, amellyel igen korai, még kezelhető formájában lehetne felfedezni a betegséget. Az mta.hu összeállítása.



A rákellenes kezelések sikere nagyban függ attól, mennyire korán sikerül felismerni a daganatot. Csakhogy a test belsejének rejtekében növekvő szövetszaporulat gyakran semmiféle nyilvánvaló tünetet nem produkál. Amíg el nem éri azt a méretet, amely mellett már a környező szöveteket, szerveket elnyomva fájdalmat, funkciózavart vagy egyéb panaszokat okoz, felismerésére valamilyen más okból elvégzett vizsgálat „melléktermékeként", illetve szűrővizsgálat révén kerülhet sor. Mire magának a daganatnak a tünetei orvoshoz viszik a beteget, a rákos sejtek már valószínűleg számos genetikai változatot hoztak létre, ami megnehezíti a megfelelő terápia kiválasztását.

Így aztán akár a daganatos betegség első jelentkezéséről, akár egy korábbi tumor kiújulásáról van szó, létfontosságú a mielőbbi felismerés és a daganat genetikai jellemzőinek felderítése. De hogyan azonosítsunk egy daganatot, amely még semmilyen érzékelhető jelét nem adja a létezésének? És hogyan vegyünk a genetikai elemzéshez mintát egy daganatból, amelyről azt sem tudjuk, létezik, nemhogy a helyét ismernénk?

Ráksejtek DNS-e a vérben
Bert Vogelstein, a Johns Hopkins Egyetem tumorgenetikai és rákgyógyászati központjának (Ludwig Center for Cancer Genetics and Therapeutics, ) igazgatója világszerte sok más kutatóval együtt úgy gondolja, hogy a fenti kérdésekre adott válasz a vérben rejtőzik.

A daganatokat ugyanis nemcsak fokozott osztódás, hanem a normálisnál magasabb sejtpusztulási ráta is jellemzi, és a széteső tumorsejtekből kiszabaduló DNS bekerül a vérkeringésbe.
Ez a keringő tumor-DNS (cirkuláló tumor-DNS vagy ctDNS) nemcsak a rejtett daganat létéről, de genetikai jellemzőiről is árulkodik.

Vogelstein laboratóriuma csak egy az egyre sokasodó kutatóhelyek közül, amelyek a rák jelentkezésének vagy kiújulásának felismerését, illetve a ráksejtek folytonos változásának nyomon követését lehetővé tévő vérteszt kidolgozásán munkálkodnak. A vér könnyen és viszonylag fájdalommentesen hozzáférhető, tehát a vérminta mint „folyékony biopszia" ideális helyettesítője lehetne a daganatból szúrás vagy műtét útján kinyert hagyományos szövetmintának. Ráadásul a daganat a vérben már jóval azelőtt nyomot hagy, hogy bármely egyéb módszerrel kimutatható lenne.

Ám mint a legtöbb, első pillantásra eszményinek tűnő megoldás, a vérből történő daganatdiagnosztika is számos kihívást rejt magában. Legjobb lenne a rákot akkor felfedezni és a kezelését megkezdeni, amikor még csak kisszámú sejt alkotja; ám egy pár ezer vagy tízezer sejtből álló sejthalmaz szinte kimutathatatlanul csekély mennyiségű DNS-t bocsát ki a vérbe. Minél apróbb a daganat, annál valószínűbb, hogy a „kiáltása" elvész az összes keringő szabad DNS hangzavarában. Tovább nehezíti a keresést, hogy a daganat ismerete nélkül nem tudhatjuk, melyek azok a genetikai elváltozások, amelyek a tumor-DNS-t megkülönböztetik a jóval nagyobb mennyiségben jelen lévő, nem tumoros keringő DNS-től. Tehát nem elég meghallanunk a tumor kiáltását a fülsiketítő háttérzajban: meg is kell ismernünk a hangját.
A keringő szabad DNS diagnosztikus célra történő felhasználásának kezdetei az 1990-es évek végére nyúlnak vissza. Dennis Lo, aki ma a Hongkongi Kínai Egyetem professzora, akkoriban főleg a magzati rendellenességek noninvazív - minimális beavatkozást igénylő - kimutatása iránt érdeklődött. Először kidolgozta annak módját, hogy miként lehet a magzati DNS-t az anya vérében azonosítani, majd alig tíz év alatt kifejlesztette a Down-szindróma anyai vérmintán alapuló szűrővizsgálatát. Ám mindeközben figyelme egyre inkább a daganatok véralapú diagnosztikája felé fordult. A tumoreredetű DNS még a magzati DNS-nél is kisebb mennyiségben kerül a keringésbe, ám a szekvenálási (DNS-olvasási) technológia egyidejű fejlődése egyre érzékenyebb detektálásra adott módot.


Szinte valamennyi daganatnál megtalálták
A daganat csekély mennyiségű DNS-ből való kimutatására akkor kínálkozik a legjobb lehetőség, ha tudjuk, hogy a daganatsejtek milyen genetikai elváltozást hordoznak.
Ebben az esetben minden olyan keringő DNS-töredék, amely a tumorra specifikus mutációt hordoz, a daganat létezéséről árulkodik, s a mutáns DNS mennyisége még annak méretéről is tájékoztat.
2007-ben Vogelstein csapata ezt a megközelítést alkalmazta a vastagbélrák noninvazív nyomon követésére 18 páciens esetében. Az általuk alkalmazott eljárás a DNS azon tulajdonságát használta ki, hogy az egyszálú DNS-molekulák erősen és fajlagosan kötődnek a velük komplementer bázissorrendű DNS-hez. Miután a vérből izolált valamennyi DNS-darabkát polimeráz-láncreakció segítségével megsokszorozták, parányi mágneses gyöngyökhöz rögzített oligonukleotid-„csalikat" használva „kihalászták" a mutációt hordozó töredékeket. A mágneses gyöngyöket azután elválasztották a keveréktől, és meghatározták a kinyert DNS-darabok mennyiségét.
A betegekből először a daganat műtéti eltávolítása előtt, majd azt követően vettek vérmintát. A vérteszt a betegek többségénél a sebészi beavatkozás után is jelezte a tumoreredetű DNS jelenlétét, noha annak mennyisége a műtét előttinek törtrészére csökkent. A műtét után fennmaradó ctDNS arról tanúskodott, hogy a daganatot nem sikerült maradéktalanul eltávolítani, és csakugyan: ezeknél a pácienseknél egytől egyig kiújult a betegség. Azon keveseknél azonban, akiknek a véréből a műtét után elvégzett teszt nem mutatott ki tumoreredetű DNS-t, a daganat nem tért vissza.

Vogelsteinék azóta kimutatták, hogy nemcsak a végbélrákból, hanem szinte valamennyi daganatféleségből kiszabadulnak és kerülnek a vérbe beszédes DNS-darabkák. A csoport 2014-ben bejelentette, hogy az általuk vizsgált, 640 daganatos betegből álló csoportban a vérminták 75 százaléka tartalmazott ctDNS-t. Az előrehaladott hasnyálmirigy-, petefészek-, vastagbél- és emlőrákok jellemzően több ctDNS-t bocsátanak ki, míg az agy-, vese- és prosztatatumorok viszonylag kevesebbet, bár az előrehaladott esetekben a találati arány itt is elérte az 50 százalékot.

Tüdőrák kezelése vérvizsgálat alapján
A tumorból származó DNS többet is elárulhat a daganatról annak puszta létezésénél és méreténél: mivel a tumorra jellemző mutációk is kiolvashatók belőle, ezek alapján megjósolható lehet, hogy a daganat várhatóan válaszolni fog-e egy adott gyógyszeres kezelésre. Az EU központi gyógyszerhatósága, az Európai Gyógyszerügynökség 2015-ben engedélyezett egy szűrővizsgálatot, amely a tüdőrákos betegek véréből határozza meg a daganat válaszkészségét a gefitinib nevű szerre. A gefitinib csak azokra a daganatsejtekre hat, amelyek egy bizonyos mutációt hordoznak, így a vérből kimutatott mutáns DNS indikációt jelent a gyógyszer alkalmazására. Ez azért is jelent fontos előrelépést, mert a tüdőtumorokból nem könnyű szövetmintához jutni: a szúrás nemcsak fájdalmas, de olykor eredménytelen is lehet, ha a kinyert szövetdarab nem tartalmaz elegendő tumorsejtet a diagnosztikus értékeléshez.

Előbb lehet észlelni a gyógyszer-rezisztenciát
Ugyanilyen lényeges, hogy a vérbe kiszabaduló tumor-DNS segítségével követhetővé válik a daganat genetikai jellemzőinek változása a kezelés hatására. Minél jobb - értsd: a tumorsejtek minél nagyobb hányadát elpusztító - gyógyszerekkel rendelkezünk, annál erősebb szelekciós előnyt élveznek azok az alpopulációk, amelyek képesek kitérni a csapás elől. A kezelés nyomán ezért a daganatsejtek újabb és újabb, a gyógyszernek egyre inkább ellenálló genetikai változatokat hoznak létre. Ha a vér ctDNS-frakciójában új, rezisztenciára valló mutációk jelennek meg, az jelzés lehet a fennálló kezelés intenzitásának módosítására, egyúttal a mutációk elemzése segíthet a következő kezelés kiválasztásában.

A londoni Rákkutató Intézet munkatársai Delila Tandefelt vezetésével bebizonyították, hogy a ctDNS vizsgálata alapján hónapokkal hamarabb észrevehető a gyógyszer-rezisztencia kialakulása, mint a hagyományos klinikai követés - pl. CT-felvételek - útján. Az általuk vizsgált prosztatarákos betegeket az abirateron nevű gyógyszerrel kezelték, de amint a vérükben megjelent a rezisztenciára valló mutáns ctDNS, rögtön átálltak egy másik szerre.

Emberéletek millióit menthetné meg
Bár ezek a kezdeti eredmények a maguk nemében kétségkívül lenyűgözőek, a területen dolgozók érzik, hogy egyelőre csak a könnyen leszakítható gyümölcsöt szüretelik.
A valódi kihívást ugyanis nem a már daganattal diagnosztizált és kezelés alatt álló betegek megfigyelése, hanem a klinikailag tünetmentes népesség szűrése jelenti.
Mivel még a jómódú országokban is a rákos megbetegedések csaknem fele (az angol Cancer Research UK 2014-es adatai szerint az esetek 46 százaléka) kései, előrehaladott stádiumban kerül felismerésre, egy korai diagnózist lehetővé tévő vérvizsgálat emberéletek millióit menthetné meg.

Ha tudjuk, hogy a szervezetben daganat lakozik, és a molekuláris jellemzőit is ismerjük, viszonylag könnyen tervezhetünk tesztet a kimutatására. De mit tegyünk, ha mindez az ismeret nem áll a rendelkezésünkre? Ha nem azonosítottunk egyetlen keresett specifikus mutációt sem, valamennyi lehetséges mutációra nyitva kell tartanunk a szemünket. Ráadásul egy korai stádiumú daganat elenyészően kevés ctDNS-t bocsát ki, s így kell az ismeretlen mutáció után kutatnunk. „A vérrel az a gond, hogy tele van mindenféle dologgal, miközben a daganatból származó anyag alig akad benne" - összegzi szemléletesen a problémát Daniel Haber, a bostoni székhelyű Massachusettsi Általános Kórház rákközpontjának igazgatója.

Ismeretlen mutációk után kutatni egy, a kimutathatóság határán billegő mintában esélytelenebb feladat, mint tűt keresni a szénakazalban - ám szerencsére a kérdést más módon is meg lehet közelíteni. A daganatok a mutációkon kívül egyéb gyanús dolgokat is művelnek a DNS-ükkel, például előszeretettel veszítik el vagy sokszorozzák meg kromoszómáik egy-egy szakaszát.

Ha a vérben keringő összes DNS-t feltérképezzük, és kiderül, hogy egyes DNS-szakaszok a vártnál magasabb vagy alacsonyabb arányban fordulnak benne elő, az a mutációkhoz hasonlóan egy daganat árulkodó jele lehet.
Vogelsteinék 2012-ben összesen 10, kései stádiumú mell- vagy vastagbélrákos betegtől vett vérmintán végezték el a fenti elemzést. Mind a 10 betegben megtalálták a tumorokra jellemző DNS-szerkezeti eltéréseket, míg a 10 egészséges kontrollalany egyikének vérmintája se mutatott efféle elváltozást. Az azonban sajnos nem garantált, hogy a módszer a korai rák kimutatására is alkalmas, amikor a tumor-DNS még alulreprezentált a vérben; hovatovább a szerkezeti eltérések puszta megállapítása semmit sem mond arról, hogy csakugyan baljós vagy csupán ártalmatlan változatokról van-e szó.

De hol van a daganat?
S ezzel még nem értünk a végére a nehézségeknek. Ha a vizsgálat valóban elég érzékeny lesz ahhoz, hogy a legapróbb daganatot is kimutassa, olykor óhatatlanul hamis pozitív eredményt szolgáltat majd. Ahhoz, hogy a tévedés esélyét kizárjuk, a diagnózist más módszerrel, például képalkotó eljárással is meg kell erősíteni - ez viszont visszavezet a kimutathatósági mérethatár problémájához. És még ha olyan szerencsések vagyunk is, hogy a számtalan lehetséges mutáció közül éppen a megfelelőre vadászunk, és rábukkanunk a vérben a ráksejtek molekuláris lenyomatára, honnan tudjuk majd, hol keressük a daganatot a szervezetben? Néha a mutáció milyensége informatív: a KRAS gén elváltozása például leginkább a tüdő, a hasnyálmirigy és a vastagbél rákjaira jellemző. Máskor viszont a mutáció semmit sem árul el a daganat hollétéről: idesorolhatók például a p53 gén mutációi, amelyek szinte bármilyen daganatban előfordulhatnak.

A vérlemezkék segíthetnek
A jó hír az, hogy a ctDNS-en kívül a daganatok más nyomokat is hagynak a vérben. Nemcsak a széteső tumorsejtek DNS-e kerül a vérbe, hanem olykor teljes, élő ráksejtek is a keringésbe sodródnak.
Nemcsak a széteső tumorsejtek DNS-e kerül a vérbe, hanem olykor teljes, élő ráksejtek is a keringésbe sodródnak.
Bár a rákos betegek vérében csupán minden milliárd vérsejtből egy származik a daganatból, és ezek is inkább csak az előrehaladott betegségben jelennek meg, a mutáns DNS-hez hasonlóan e ritka sejtek - ezúttal fehérjetermészetű ellenanyaggal - kihalászhatók és összegyűjthetők. Márpedig a komplett tumorsejtek lényegesen többet elárulnak a daganatról, mint egy-egy DNS-darab. Hasonlóan értékes információt szolgáltathatnak a vérlemezkék, amelyek a daganat közelében elhaladva RNS-darabkákat gyűjtenek be a tumorsejtektől.
Ezeknek az RNS-töredékeknek a leolvasásával sokat megtudhatunk a daganatsejtek lehetséges helyéről és működésük belső titkairól. Thomas Wurdinger és munkatársai az amszterdami Vrije Egyetem orvostudományi központjában a vérlemezkék által begyűjtött RNS elemzése alapján 96 százalékos biztonsággal el tudták különíteni a daganatos páciensek vérmintáit az egészséges kontrollokéitól; sőt, az esetek 71 százalékában a daganat helyét is eltalálták. Ott vannak aztán az exoszómák, a daganatsejtekről lefűződő apró sejthártyatasakok, amelyek mintegy mintát vesznek a sejt DNS-, RNS- és fehérjeállományából.

Tavaly a Texasi Egyetem houstoni rákközpontjában sikeresen különböztették meg hasnyálmirigyrákos és egészséges emberek vérmintáit pusztán a keringő exoszómák fehérjetartalma alapján.
Bár a ctDNS-tesztek érzékenysége és pontossága még sok kívánnivalót hagy maga után, a többi keringő tumorszármazék diagnosztikus célú azonosítása pedig még gyerekcipőben jár, már most jól látható, hogy a vérnek mint folyékony biopsziának idővel egyre nagyobb lesz a szerepe a daganatos betegségek kezdeti felismerésében és kezelésük követésében. Vogelstein rámutatott: a daganat kialakulása felé vezető első genetikai elváltozások és a betegség klinikai horizonton való megjelenése között 20-30 év is eltelhet. „Az Egyesült Államokban várhatóan nagyjából 55 ezer ember hal meg az idén vastagbélrákban, és valamennyien azért halnak meg, mert a daganatuk nem került felismerésre a kialakulásától számított első 27 év alatt" - nyomatékosította mondandóját, érzékeltetve, hogy a véralapú szűrővizsgálatok már a mai, tökéletlen állapotukban is mennyire értékes eszközei lehetnek a daganatok elleni küzdelemnek.
(Az összeállításhoz felhasználtuk a New Scientist 2016. március 16-ai számában megjelent, How a simple blood test could spot cancer earlier című cikket.)


Lépések a tumorok korai diagnosztizálására
Nagy Bálint, az MTA doktora kommentárja
A megbetegedési és halálozási statisztikák élén a tumoros megbetegedések állnak. Az új esetek száma 2012-ben elérte a 14 milliót, a halálozások száma a 8,2 milliót. Az új betegek száma a következő két évtizedben várhatóan 70%-kal fog növekedni (WHO Cancer Reports 2014). Ezek az adatok mutatják, hogy a korai diagnosztikában és a kezelések monitorizálása során is lépéseket kell tenni a rohamosan növekvő számú betegpopuláció korszerű, hatékony ellátása érdekében.
Erre jó példa a „folyadék biopszia" mintavételi eljáráson alapuló diagnosztikai és prognosztizáló módszerek kifejlesztése. A „szabad" DNS jelenlétét már 1947-ben leírta Mandel és Métais, de felfedezésük sokáig nem keltett különösebb érdeklődést. Leon és munkatársai 1977-ben elkezdték alkalmazni a „szabad" DNS-t a tumordiagnosztikában és a kezelés monitorizálásban, de az utóbbi néhány évig nem történt áttörés a területen. Ellenben Dennis Lo a magzati diagnosztikában már 1997-ben sikeresen alkalmazta az anyai vérben 5-10%-ban jelen lévő „szabad" DNS-t a magzat nemének és RhD vércsoportjának meghatározására a nem invazív módon nyert mintákból.
Nagy volt az érdeklődés a magzati triszómiák kimutatása iránt, erre azonban csak az új generációs szekvenálási módszerek (NGS) bevezetése adta meg a lehetőséget 2011-ben. Az NGS már a klinikai gyakorlatba is bevezetésre került - elnevezése Non-Invasive Prenatal Testing (NIPT). Annak ellenére, hogy több százezer mintáról állnak rendelkezésre klinikai adatok, és a módszer specificitása és szenzitivitása eléri a 99,9%-ot a 21. kromoszóma triszómiájának a kimutatására, az NIPT még nem „NIPD", azaz diagnosztika. A pozitív eredményeket a hagyományos invazív módon (amniocentézis, méhlepény-biopszia) nyert minták kariotipizálásával meg kell erősíteni, mert még mindig ez az „arany standard" módszer.
A tumorok diagnosztikája ennél sokkal bonyolultabb, és nagyon kevés adat áll rendelkezésre a „folyadék biopsziával" nyert minták feldolgozása során nyert eredményekről és klinikai tapasztalatokról. A tumordiagnosztika területén még nagyon messze vagyunk az NIPT-vel elért 99,9%-os specificitástól és szenzitivitástól.
Napjainkban a tumorok hagyományos invazív eljárással nyert szövettani és molekuláris diagnosztikai vizsgálata a standard elfogadott diagnosztikai eljárás.
Ez lehetőséget nyújt olyan genotipizálások elvégzésére is, amelyek segítik a célzott terápia kiválasztását. Az elmúlt években a „folyadék biopszia" nagy reményeket nyújt a cirkuláló tumor-DNS (ctDNS) molekulák felhasználásával a korai tumordiagnosztika és a terápia felállításához. Ezek a nukleinsavak az apoptotizáló és a keringő tumorsejtekből származnak.
A ctDNS a tumorsejtekből jut a vérbe, és az eredeti tumor mutációit tartalmazza. Az új generációs szekvenálók kifejlesztésével napjainkban lehetőség nyílik a genetikai eltérések specifikus és érzékeny kimutatására a nem invazív módon vett mintákból. Ez jelentősen segítheti a jelenlegi tumordiagnosztikát, lehetőséget nyújthat a tumor korai kimutatására, a prognózis és a kezelés meghatározására, a személyre szabott gyógyítás bevezetésére.
A tumorok genotipizálása nagyon fontossá vált a kezelések során, főként az immunoterápia alkalmazásakor. A klinikai gyakorlatban a genotipizálás szöveti biopsziákból történik, ez a minta azonban nem alkalmas a tumor heterogenitásának és állandó változásainak valós idejű monitorizálására, erre jobban megfelel a vérből izolált ctDNS. Számos tanulmány bizonyította, hogy a ctDNS gyorsan képes előjelezni a terápia kimenetelét, és fontos információt nyújt a klinikusnak a további kezelések megtervezéséhez.
Súlyos probléma a terápiarezisztencia kialakulása, ez a kezelések sikertelenségének legfőbb oka.
A legújabb eredmények felhívják a figyelmet arra, hogy a folyadék biopsziával nyert minták felhasználásával a tumorrezisztencia a jelenleginél jóval korábban jelezhető.
A folyadék biopsziával nyert mintákból izolált ctDNS lehetőséget nyújthat a jövőben a tumorok korai diagnosztizálásához és a genotipizálások eredményeinek felhasználásával a kezelések hatékonyabbá tételéhez, a kezelés hatékonyságának a monitorizálásához, a személyre szabott terápia bevezetéséhez.
A módszer elterjedéséhez és elfogadtatásához szükséges a ctDNS keletkezésének, a sejtekből történő kibocsátás és véráramba kerülés biológiájának a jobb és pontosabb megismerése. Napjainkban még kevés adat áll rendelkezésre a klinikai és analitikai validitásról, továbbá a klinikai hasznosságról. Nem szabad elfeledkezni arról sem, hogy a vérből izolálható „szabad" nukleinsavak magukba foglalják a microRNS-, mRNS- és nem kódoló long RNS- (nclRNS-) molekulákat is, amelyek további segítséget nyújthatnak abban, hogy megismerjük a tumoros megbetegedések kialakulásának molekuláris mechanizmusát, megkönnyíthetik a korai diagnosztizálást, és a kezelésekben is új utat nyithatnak.
Tátrai Péter
Forrás: euroastra.hu

megosztás
hozzászólások
kapcsolódó hírek
korábbi híreink
Orbán Viktor (3), szerencsejatek (630), Hanse (2), sárkányrepülő (1), ló (1), táplálkozás (1), Balatoni Limnológiai Intézet (1), advent (224), fagylalt (6), Művészetek völgye (7), monitormagazin (107), pápa (1), Astellas-díj (2), közétkeztetés (4), választás (46), marko peter (22), vendégéjszaka (2), jövőkutatás (1), közmunka (1), Burgonyakutatási Központ (2), Musica Antiqua (2), muzeum (55), hitel (5), Nagymező Gyenesdiás (1), Szeiler (63), Tarkarét Biofarm (1), időkép.hu (2), Joós Adél (1), alakformálás (6), Koncz Zsuzsa (1), országgyűlési képviselő (33), Carbona (9), Zala Megyei Közgyűlés (3), női gombolkodó (5), diák (4), KFT (1), tavasz (1), TDM (3), Alsópáhok (51), Polgár Zsolt (1), megemlékezés (10), La Montanara (1), repülőtér (21), pálinka (2), bor (26), utca embere (8), Komoróczi Lajos (3), helikon (41), Magyarország tortája (1), fájdalommentes (3)