Прорыв в области диагностики рака

Принцип применения биомаркеров в диагностике онкологических заболеваний основан на концепции, что развитие рака вызвано некой мутацией (или набором мутаций), например, инактивацией какого-либо важного гена. В результате в пораженном органе изменяется состав группы белков, в синтезе которых задействован мутировавший ген. Поскольку около 20% поверхностных белков клеток некоторых органов, включая предстательную железу, могут быть обнаружены и выделены из сыворотки крови, определение набора белков, специфичного для заболевания, представляет собой надежный метод диагностики.

В течение многих лет ученые используют разнообразные высокотехнологичные методы, пытаясь определить биомаркеры, которые достоверно указывают на наличие того или иного онкологического заболевания. Однако до настоящего момента эта задача не была решена: используемые дорогостоящие методы, которыми определяют опухолевые антигены в крови, часто дают недостоверные результаты, а другие методы диагностики вынуждают больных проходить болезненные процедуры.

Благодаря новому исследованию, проведенному группой специалистов из Швейцарского Федерального Технологического Университета Цюриха (Eidgenoessische Technische Hochschule Zürich или ETH Zurich), Университетской Больницы Цюриха (University Hospital Zurich) и Кантональной Больницы Святого Галлена (Cantonal Hospital of St.Gallen) станет возможно с помощью анализа крови достоверно диагностировать онкологическое заболевание и определять характеристики разнообразных типов рака. Разработанная стратегия является результатом пятилетних исследований. Она обладает высокой точностью и может быть использована как общеприменимая стратегия определения биомаркеров, достоверно выявляющая различные типы рака на ранней стадии заболевания. Более того, предложенная стратегия определения биомаркеров позволяет установить тип опухоли, что поможет выбрать лучший метод лечения больного. Результаты нового исследования были недавно опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ученые целенаправленно искали биомаркеры, указывающие на наличие рака предстательной железы. Отправной точкой начала исследовательской работы послужили сведения о гене Pten. Этот ген инактивирован у 60% больных раком предстательной железы, что вызывает, например, неконтролируемое деление клеток. На первом этапе экспериментов ученые инактивировали ген Pten только в клетках предстательной железы экспериментальных мышей, в результате чего у животных развивалось онкологическое заболевание. Затем исследователи идентифицировали сотни белков на поверхности мембран клеток предстательной железы здоровых мышей и мышей, больных раком, и провели сравнительный анализ. Это позволило определить структуру белков, которые характерны для клеток, содержащих мутантный ген Pten, а, значит, для раковых клеток предстательной железы.

Задачей второй части эксперимента было доказать, что эти результаты применимы к клеткам человека. Для этого ученые исследовали биоптаты и сыворотку крови больных раком предстательной железы и здоровых людей. На основании списка специфических белков, составленного благодаря изучению лабораторных мышей, было выделено 39 аналогичных белков человека, указывающих на наличие у обследуемого рака предстательной железы. Специалисты в области информатики проанализировали более 20 000 различных моделей белковых взаимодействий и определили четыре белка, выявление которых позволяет поставить правильный диагноз.

«Потом мы использовали полученный набор биомаркеров для исследования когорты пациентов, чью кровь ранее никогда не исследовали на предмет выявления онкомаркеров. Применение нового подхода позволило получить точные и воспроизводимые результаты и диагностировать у пациентов рак предстательной железы», - говорит профессор клеточной биологии Вильгельм Крек (Wilhelm Krek).

Необходимо провести расширенные клинические испытания для того, чтобы подтвердить точность диагностики с использованием новых биологических маркеров. Продвижением этого многообещающего проекта занимается биотехнологическая компания ETH Zurich, являющаяся дочерней компанией корпорации Proteomedix AG, и разрабатывающая сейчас диагностический набор, основанный на использовании предложенной новой стратегии определения биомаркеров.

Перспективные результаты нового исследования прекрасно демонстрируют, что междисциплинарный подход – порой единственный возможный путь, позволяющий добиться успеха.

По материалам:
ETH Zürich

Оригинальная статья:
I. Cima, R. Schiess, P. Wild, M. Kaelin, P. Schuffler, V. Lange, P. Picotti, R. Ossola, A. Templeton, O. Schubert, T. Fuchs, T. Leippold, S. Wyler, J. Zehetner, W. Jochum, J. Buhmann, T. Cerny, H. Moch, S. Gillessen, R. Aebersold, W. Krek. Cancer genetics-guided discovery of serum biomarker signatures for diagnosis and prognosis of prostate cancer. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011; DOI: 10.1073/pnas.1013699108