Injicerbare midler kunne forbedre flydende biopsi til kræftpåvisning og overvågning

Forskere har udviklet to midler, lavet af terapeutiske nanopartikler og antistoffer, som kunne gives til patienter kort før en blodprøve for at give læger mulighed for bedre at opdage tumor-DNA i blod ved hjælp af en teknologi kaldet flydende biopsi.

Flydende biopsier lover at transformere, hvordan kræftformer diagnosticeres, overvåges og behandles ved at detektere DNA, som tumorer udskiller i blodet. Men kroppens immunsystem udgør en betydelig udfordring. Immunceller i leveren og DNA-nedbrydende enzymer i blod fjerner cirkulerende tumor-DNA fra blodbanen inden for få minutter, hvilket gør dette DNA svært at fange og opdage i en blodprøve.

For at overvinde dette har et hold fra Broad Institute of MIT og Harvard og Massachusetts Institute of Technology (MIT) udviklet to injicerbare "priming agents", der kortvarigt bremser clearingen af ​​cirkulerende tumor-DNA fra kroppen, hvilket tillader niveauer af dette DNA at midlertidig stigning i blod og blive indsamlet til testning.

Holdet siger, at disse priming-midler kan forbedre ydeevnen af ​​flydende biopsier for cancer og potentielt andre sygdomme - svarende til, hvordan kontrastmidler gives til patienter for at forbedre medicinske billedscanninger. Deres resultater er offentliggjort i Science.

Viktor Adalsteinsson, direktør for Gerstner Center for Cancer Diagnostics ved Broad, Sangeeta Bhatia, et institutmedlem hos Broad, en professor ved MIT og direktør for Marble Center for Cancer Nanomedicine ved MIT's Koch Institute, og J. Christopher Love, et associeret medlem på Broad og en professor ved MIT's Koch Institute, er co-senior forfattere af undersøgelsen.

"Væskebiopsi kan fundamentalt ændre, hvordan kræft diagnosticeres og behandles, men kræver højere følsomhed," sagde Adalsteinsson. "For at forbedre følsomheden forsøgte vi for første gang at tage fat på biologien af ​​cirkulerende tumor-DNA-clearance, idet vi erkendte, at dette er en grundlæggende hindring opstrøms for de fleste flydende biopsi-tests, som, hvis de løses, i vid udstrækning kunne gavne patienterne."

Et af primingsmidlerne består af nanopartikler, der ligesom cirkulerende tumor-DNA forbruges af immunceller i leveren. "Vi troede, at vi kunne designe en sikker dummy nanopartikel til at distrahere disse immunceller og lade det cirkulerende tumor-DNA være i fred, så det kunne være i en højere koncentration i blodprøver," sagde Bhatia.

Det andet middel omfatter konstruerede antistoffer, der binder til tumor-DNA og beskytter dem mod ødelæggelse af cirkulerende enzymer. Begge strategier – terapeutiske nanopartikler og antistoffer – er allerede veletablerede former for medicin til brug hos mennesker.

"Eksisterende flydende biopsiteknologier er begrænset af mængden af ​​tumor-DNA, du har i blodrøret," sagde Love. "Så vi begyndte at tænke på, hvordan vi kunne injicere noget på forhånd for at hjælpe med at booste eller forbedre det signal."

Carmen Martin-Alonso, en kandidatstuderende i Bhatias laboratorium, stod i spidsen for designet af nanopartiklerne. Shervin Tabrizi, en postdoktor i Loves laboratorium og Gerstner Center på Broad og en strålingsonkolog ved Massachusetts General Hospital, tog føringen med at manipulere antistofferne. Og Kan Xiong, en forsker ved Gerstner Center på Broad, ledede et forsøg på at optimere analysen af ​​enkelte dråber museblod til cirkulerende tumor-DNA.

I museundersøgelser viste holdet, at administration af disse primende midler en til to timer før udtagning af en blodprøve hver øgede mængden af ​​cirkulerende tumor-DNA i en blodprøve med mere end 10 gange. Dette forbedrede følsomheden ved påvisning af kræft ved flydende biopsi hos mus med lav tumorbyrde fra under 10 % til mere end 75 %. Cirkulerende tumor-DNA-niveauer i dyrene vendte tilbage til baseline inden for en dag.

"Evnen til at få maksimal aktivitet af disse midler inden for et par timer, efterfulgt af deres hurtige clearance, betyder, at nogen kunne gå til deres læges kontor, modtage et middel som dette og derefter give deres blod til selve testen, alt inden for et besøg," sagde Love. "Denne funktion lover godt for potentialet til at omsætte dette koncept til klinisk brug."

Holdet siger, at deres priming-midler repræsenterer nye platformsteknologier, der i princippet kan forbedre flydende biopsier, ikke kun for kræft, men også for neurodegenerative sygdomme, stofskiftesygdomme, dybtfrøede infektionssygdomme og prænatal genetisk testning, såvel som til påvisning af andre sjældne analytter af klinisk betydning.

"At booste cirkulerende tumor-DNA i blod er kun toppen af ​​isbjerget," sagde Adalsteinsson. "Priming er en ny grænse, vi er glade for at videreudvikle inden for kræftdiagnostik og videre."

Flere oplysninger: Carmen Martin-Alonso et al., Priming-midler reducerer forbigående clearance af cellefrit DNA for at forbedre flydende biopsier, Science (2024). DOI:10.1126/science.adf2341. www.science.org/doi/10.1126/science.adf2341

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af Broad Institute of MIT og Harvard