Онкологическую ДНК видно по её разрывам
Выйдя в кровь, ДНК злокачественных клеток рвётся в ней не так, как ДНК здоровых клеток.
При подозрении на онкологические заболевания берут анализ на онкомаркеры — так называют белки и пептиды, которые характерны для тех или иных видов злокачественных клеток и которые появляются в крови по мере того, как этих клеток становится больше. Однако поиск раковых белков не самый чувствительный и не самый универсальный способ диагностики. Лучше было бы искать ДНК из раковых клеток — её можно заметить раньше; но как именно её искать? Напрашивается ответ — по мутациям, но мутаций в опухолевых клетках много, даже слишком много.
Несколько лет назад мы писали про экспериментальный метод диагностики рака по анализу крови: в том методе предлагалось вместе с раковой ДНК искать и раковые белки. В новой статье, опубликованной недавно в Science Translational Medicine, сотрудники Висконсинского университета в Мадисоне предлагают определять раковую ДНК не по мутациям, то есть не по заменам одних генетических букв на другие и не по крупным генетическим перестройкам, а по разрывам самой молекулы ДНК.
И нормальные, и злокачественные клетки время от времени разрушаются, и их содержимое, включая ДНК, выходит в кровь. Огромные хромосомы вне клетки начинают рваться. Но места разрывов у ДНК из нормальных клеток и ДНК из злокачественных будут разные. На клеточной ДНК всегда сидит много белков: одни упаковывают длинные нити ДНК в компактные молекулярные «свёртки» и распаковывают, когда клетке нужна информация с того или иного участка генома, другие заняты тем, что считывают эту информацию, третьи ремонтируют ДНК от повреждений, и т. д. Разрывы в ДНК, которая вышла из клетки, будут зависеть от того, как на ней распределялись обслуживающие её белки, какие гены были в ней активны, а какие нет. Тогда по фрагментам ДНК можно будет понять, из какой клетки они пришли, из здоровой или из злокачественной, в которой гены работают не так, как в здоровой. Для этого даже не нужно анализировать фрагменты полностью, достаточно посмотреть на их концы.
Исследователи брали кровь почти у 1400 человек, среди которых были полностью здоровые, были пациенты с неонкологическими заболеваниями и были пациенты с одиннадцатью видами рака, от рака груди и яичников до меланомы, глиобластомы и рака жёлчных протоков. Сравнивая разрывы во внеклеточной кровяной ДНК, авторы работы убедились, что раковые фрагменты действительно отличаются от фрагментов, которые плавают в крови у людей без онкологических проблем. Более того, по количеству ДНК с «онкоразрывами» можно было даже понять, какая стадия рака у того человека, у которого взяли кровь. Полученные данные использовали для обучения машинного алгоритма, который теперь должен был отличить раковые фрагменты ДНК от нераковых в новых, неизвестных образцов крови. Алгоритм определил рак в 91% случаев, а начальную стадию болезни определял в 87% случаев.
Два года назад та же исследовательская группа публиковала похожую работу, в которой тоже говорилось о характерной раковой фрагментации ДНК, только не в крови, а в моче. Возможно, совместив анализ крови с анализом мочи, можно будет создать достаточно чувствительный онкотест, который, возможно, будет не просто определять злокачественные процессы в организме, но и указывать, где именно эти процессы протекают.
