Новий метод аналізу крові зміг одночасно виявити ознаки чотирьох видів раку — печінки, легень, яєчників або шлунка — та розрізнити кілька захворювань печінки та інших органів. Новий підхід заснований на аналізі дрібних фрагментів ДНК, що потрапляють у кров після загибелі клітин, але є суттєво дешевшим за аналогічні тести. Науковці сподіваються, що їхня розробка допоможе створити універсальні тести для раннього виявлення одразу декількох захворювань. Дослідження опублікували у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Що заважало використовувати аналізи крові в діагностиці раку?
Науковці протягом довгого часу намагаються діагностувати рак за менш інвазивними та більш швидкими методами: наприклад, замість біопсії тканин і МРТ використовувати аналіз крові на ознаки ракових клітин. Один із таких методів, який спершу створили для діагностики інфаркту, допоміг виявити рак у людей без хвороб серця. Лікарі навіть змогли використати менструальну кров, щоб виявити ознаки раку шийки матки з такою ж точністю, як і від аналізу гінекологічного мазка.
Дослідники давно припускають, що для неінвазивної діагностики можна використовувати позаклітинну ДНК, або cfDNA. Фрагменти такої ДНК утворюються після загибелі клітин і ще протягом якогось часу циркулюють у крові. Вони надходять із різних тканин і органів, тому можуть містити інформацію про те, що відбувається в усьому тілі. Особливий інтерес для дослідників становлять закономірності метилювання цієї ДНК — додавання до неї хімічних міток, розташування яких відрізняється у різних тканинах і змінюється внаслідок хвороб.
Проблема полягає в тому, що більшість cfDNA походить від загиблих клітин крові, тоді як фрагменти з пухлин або ушкоджених органів можуть бути дуже рідкісними. Наприклад, на ранніх стадіях раку частка пухлинної cfDNA може складати менш як 0,1 відсотка. Тому такі тести дуже дорогі та трудомісткі й часто орієнтовані на пошук ознак одного чи максимум кількох захворювань. Щоб подолати це обмеження, команда Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі розробила новий метод аналізу крові.
Як змінили підхід до діагностики раку в новому дослідженні?
Науковці запропонували метод аналізу MethylScan, який дозволяє обійти проблему «засмічення зразків» непухлинною ДНК. Він охоплює близько 154 тисяч ділянок геному, які у здорових людей зазвичай містять мало метильних міток. Під час аналізу зразок обробляють спеціальними ферментами, що розщеплюють такі неметильовані або слабко метильовані фрагменти, які створюють «фоновий шум». У результаті залишаються переважно більш метильовані ділянки ДНК, серед яких можуть бути й фрагменти пухлинного походження.
Такий підхід дозволив зафіксувати пухлинний сигнал навіть тоді, коли ракова ДНК становила лише 0,05 відсотка від загальної кількості. Технологію випробували на 1061 зразку плазми та 899 зразках тканин, приблизно половина з яких була отримана від пацієнтів з підтвердженим раком печінки, легень, яєчників або шлунка, а інша — від пацієнтів без раку, які мали доброякісні пухлини або інші захворювання. Загалом модель дуже добре відрізняла зразки людей з раком від зразків без нього: показник точності становив 0,938, де 1,0 відповідає майже ідеальному розрізненню, а 0,5 — випадковому вгадуванню. За налаштування, яке давало лише близько двох відсотків хибнопозитивних результатів, тест виявляв 63,3 відсотка всіх випадків раку і 55,3 відсотка випадків на ранніх стадіях.
Також система правильно визначала, з якого з чотирьох досліджених органів походить пухлина, у 91,7 відсотка випадків для всіх стадій і майже 90 відсотків для ранніх. Це важливо для подальшої діагностики: мультиракові тести мають не лише вказувати, що в організмі є ознаки злоякісного процесу, а й підказувати, де саме шукати його джерело. Крім діагностики онкологічних захворювань, метод спробували застосувати й для розрізнення хвороб печінки. Модель розрізняла гепатити B і C, алкогольне ураження печінки та неалкогольне жирове переродження печінки із загальною точністю 84,7 відсотка.
Як аналіз крові застосовуватимуть далі?
Автори дослідження вважають, що в майбутньому такі підходи можуть стати основою аналізів, які одночасно перевірятимуть організм на кілька станів. Наприклад, за допомогою MethylScan вони виявили ознаки ушкодження тканин: у пацієнтів із хворобами печінки або раком печінки зростала частка «печінкової» cfDNA, а в людей із раком легень — «легеневої».
Водночас вони застерігають, що для таких систем потрібні великі навчальні вибірки, а особливості метилювання можуть відрізнятися між різними групами людей і впливати на результати. Окрім цього, хоча метод здатен виявляти принаймні частину випадків раку на ранніх стадіях, його чутливість на цьому етапі ще не є достатньою, щоб говорити про безпомилковий скринінг.
Як аналізи крові використовують для виявлення хвороб
🩸 Оскільки аналізи крові на гепатит C часто вартісні та займають багато часу, науковці розробили систему, яка видає результат за один візит до лікаря.
✅ А у США схвалили аналіз крові для швидкого визначення хвороби Альцгеймера без потреби в МРТ. Його використають на пацієнтах, що вже мають прояви хвороби, для підтвердження діагнозу.
🧬 Водночас аналіз крові на рідкісні спадкові захворювання мітохондрій допоміг виявити їх із більшою точністю, ніж навіть генетичний тест.