Новий аналіз РНК у крові виявляє рак на ранніх стадіях та стійкість до лікування

Дослідники зі Стенфордської медичної школи досягли значного прориву в розробці нового методу діагностики раку та інших захворювань. Вони створили аналіз крові, який досліджує позаклітинну РНК — молекули, що вільно циркулюють у кровотоці після природного відмирання клітин різних тканин та органів, включаючи ракові пухлини.

Науковий колектив витратив понад шість років на розробку методів виявлення інформаційної РНК у крові. Цей підхід дозволяє не лише виявляти наявність раку на різних стадіях, але й відстежувати розвиток стійкості до протиракової терапії та оцінювати ступінь пошкодження здорових тканин.

Співкерівник дослідження, професор радіаційної онкології Максиміліан Дін порівнює цей метод з археологічними дослідженнями. За його словами, подібно до того, як археологи вивчають залишки давніх суспільств, науковці можуть багато дізнатися про стан організму пацієнта, досліджуючи фрагменти РНК, що виводяться через кров.

Особливість нового методу полягає в тому, що він аналізує саме інформаційну РНК, яка становить менше 5% від загального обсягу позаклітинної РНК у крові. Решта 95% припадає на рибосомну РНК, яка входить до складу клітинних структур, що виробляють білки. Інформаційна РНК є особливо цінною для діагностики, оскільки вона сигналізує про те, які гени експресуються у вигляді білків.

Дослідники зосередили свою увагу на приблизно 5000 генах, які зазвичай не експресуються у крові здорових людей. Такий підхід дозволив підвищити точність виявлення раку більш ніж у 50 разів. Зокрема, тест виявив РНК раку легень у 73% пацієнтів з цим захворюванням, включаючи випадки на ранніх стадіях.

Професор медицини, онкології та гематології Еш Алізаде пояснює, що аналіз рідкісних генів дозволяє зосередитися на найбільш релевантній підмножині РНК для виявлення захворювань. Це можна порівняти з роботою археологів, які концентруються на специфічних артефактах, наприклад, посуді чи столових приборах, щоб дізнатися про харчові звички давніх людей.

Важливою перевагою нового методу є його здатність виявляти резистентність до лікування раку, яка не пов'язана з генетичними мутаціями. Це особливо важливо, оскільки значна частина пацієнтів стикається з проблемою припинення дії терапії через адаптації, які змінюють поведінку клітин або їхній зовнішній вигляд під мікроскопом. Неінвазивний підхід може допомогти уникнути хірургічних біопсій та виявити резистентність на ранніх етапах, до появи значного навантаження хвороби на знімках або симптомів, таких як біль.

Перед тим як отримати достовірні результати з позаклітинної інформаційної РНК, дослідникам довелося подолати проблему впливу тромбоцитів — клітин крові, відповідальних за згортання, які містять РНК, але не містять ДНК. Для цього було розроблено комбінацію молекулярних та обчислювальних стратегій, які виключають вплив цих численних клітин на результати тесту.

Обчислювальний підхід до подолання забруднення тромбоцитами дозволяє методу працювати як з щойно зібраними зразками крові, так і з раніше зібраними та збереженими зразками. Це відкриває можливість аналізувати зразки крові з уже завершених клінічних випробувань для пошуку молекулярних сигнатур, які можуть передбачити реакцію на лікування.

Новий метод також виявився корисним для діагностики незлоякісних захворювань. Тест виявив підвищений рівень нормальної легеневої РНК у зразках крові пацієнтів, які перебували на штучній вентиляції легень через гострий респіраторний дистрес-синдром. У пацієнтів з COVID-19 кількість нормальної легеневої РНК у крові відображала тяжкість захворювання. Крім того, нормальна легенева РНК була виявлена у крові здорових курців, що може вказувати на мікроскопічні пошкодження легень, спричинені курінням.

У розробці методу брали участь науковці з провідних медичних установ США, включаючи Массачусетську загальну лікарню, Гарвардську медичну школу, Онкологічний центр Memorial Sloan Kettering, Онкологічний центр Fred Hutchinson та Вашингтонський університет. Результати дослідження опубліковані в престижному науковому журналі Nature.