I ricercatori hanno sviluppato un esame del sangue altamente sensibile in grado di rilevare una proteina chiave prodotta dalle cellule tumorali.

Il test è promettente per la diagnosi precoce del cancro, riferiscono i ricercatori.

La maggior parte dei tumori diventa mortale se mantiene un basso profilo e non causa sintomi finché non è troppo avanzato per essere trattato. I tumori ovarici e gastroesofagei sono tra i più noti per questa subdola progressione della malattia, che spesso porta a diagnosi in stadio avanzato.

A differenza di molti test sul cancro che hanno una portata limitata, sono costosi o si basano su un campionamento tissutale invasivo, il nuovo metodo è un rilevatore multi-cancro a basso costo in grado di rilevare la presenza della proteina rivelatrice, nota come LINE-1-ORF1p , in una piccola quantità di sangue in meno di due ore.

"Il test ha un potenziale rivoluzionario come test diagnostico precoce per i tumori letali", afferma Michael P. Rout, capo del Laboratorio di biologia cellulare e strutturale presso la Rockefeller University. “Questi tipi di strumenti di rilevamento ultrasensibili sono pronti a migliorare i risultati dei pazienti in modi trasformativi”.

Rilevazione dei biomarcatori del cancro

Il rilevamento dei biomarcatori del cancro è un campo giovane e in crescita. Esistono numerosi biomarcatori di questo tipo, ma possono presentare degli inconvenienti. Alcuni richiedono biopsie chirurgiche. Altri vengono impiegati solo dopo la comparsa dei sintomi, quando può essere troppo tardi per un intervento efficace. La maggior parte sono normali proteine ​​umane che presentano variabilità da persona a persona, rendendo difficile interpretare un singolo valore. E molti sono mirati a un cancro specifico, restringendo il campo di applicazione.

Ma recentemente potrebbe essere emerso un nuovo importante biomarcatore per il rilevamento precoce. Quella proteina, nota come LINE-1 ORF1p, è arrivata sul radar dei ricercatori circa dieci anni fa. LINE-1 è un retrotrasposone, un elemento simile a un virus presente in ogni cellula umana che si replica attraverso un meccanismo di copia e incolla, risultando in una nuova copia in una nuova posizione nel genoma. ORF1p è una proteina prodotta ad alti livelli nel cancro.

"I trasposoni sono normalmente espressi nello sperma, nell'uovo e durante l'embriogenesi, quindi ci sono alcune circostanze in cui si ha un'espressione non patobiologica dei trasposoni", afferma il coautore John LaCava, professore associato di ricerca specializzato nella ricerca LINE-1. "Ma altrimenti, questi 'geni saltellanti' vengono messi a tacere all'interno del genoma, perché la loro attività crea stress e insulti nella cellula."

La maggior parte delle volte, il corpo tiene sotto controllo la LINEA-1.

"Esistono strati di meccanismi che impediscono alla LINE-1 di essere espressa e di produrre ORF1p, quindi possiamo utilizzare la presenza della proteina come indicatore di una cellula malata che non ha più il controllo sul suo trascrittoma", afferma LaCava. "Non dovresti trovare ORF1p nel flusso sanguigno di una persona sana."

Negli ultimi cinque anni, dice, "è diventato abbondantemente chiaro che queste proteine ​​diventano molto elevate nella maggior parte dei tumori", compresi molti dei tumori più comuni e letali dell'esofago, del colon, del polmone, della mammella, della prostata, delle ovaie, dell'utero, pancreas, testa e collo.

Poiché le cellule del carcinoma producono ORF1p fin dall'inizio della malattia, i ricercatori hanno cercato a lungo un test sensibile e accurato per rilevare l'ORF1p il più precocemente possibile. La capacità di individuarlo nei pazienti prima che il cancro abbia la possibilità di diffondersi potrebbe potenzialmente salvare vite umane.

Nanocorpi personalizzati di lama

I ricercatori del Rockefeller hanno collaborato con i ricercatori principali del Mass General Brigham, del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dell'Università di Harvard e del Dana-Farber Cancer Institute, insieme ad altre istituzioni partner, per progettare un test rapido ed economico in grado di rilevare ORF1p in plasma, che rappresenta più della metà del contenuto del sangue umano.

Il nuovo studio utilizza una tecnologia di rilevamento basata su una singola molecola nota come Simoa, sviluppata dal coautore David Walt, di Harvard. Il team Rockefeller ha contribuito con nanocorpi personalizzati derivati ​​e ingegnerizzati llamas per agire come reagenti di cattura che intrappolano la proteina ORF1p e come sonde sensibili per rilevarla.

“Abbiamo sviluppato questi reagenti come parte della nostra missione di catturare e descrivere le associazioni molecolari di ORF1p con altre proteine ​​nei tumori del colon-retto”, afferma LaCava. “Sapevamo che la maggior parte dei tumori del colon-retto hanno un’abbondanza di proteine ​​LINE-1, quindi abbiamo pensato che le interazioni che formano potrebbero disregolare le normali funzioni cellulari in modo da avvantaggiare il cancro. L'isolamento delle particelle LINE-1 ci ha permesso di osservare più da vicino queste interazioni. Successivamente, è stato chiaro che i nostri collaboratori di Harvard avrebbero potuto utilizzare gli stessi reagenti per lo sviluppo del loro test sui biomarcatori, quindi li abbiamo condivisi”.

I ricercatori hanno scoperto che il test era estremamente accurato nel rilevare l’ORF1p nei campioni di sangue di pazienti affetti da una varietà di tumori, inclusi tumori ovarici, gastroesofagei e del colon-retto. La produzione costa meno di $ 3 e restituisce risultati rapidi.

"Siamo rimasti scioccati dal modo in cui questo test ha funzionato su tutti i tipi di cancro", afferma Martin Taylor, del dipartimento di patologia del Massachusetts General Hospital e autore principale dello studio pubblicato sulla rivista. Scoperta del cancro.

I ricercatori hanno anche analizzato il plasma di 400 persone sane di età compresa tra 20 e 90 anni che avevano donato il sangue alla Mass General Brigham Biobank; ORF1p non era rilevabile nel 97-99% di essi. Delle cinque persone che avevano ORF1p rilevabile, sei mesi dopo si è scoperto che la persona con il livello più alto aveva un cancro alla prostata avanzato.

Risposta alla terapia del cancro

Un altro potenziale utilizzo del test è monitorare la risposta di un paziente alla terapia antitumorale. Se un trattamento è efficace, il livello di ORF1p nel sangue del paziente dovrebbe diminuire, afferma LaCava. In una parte dello studio, i ricercatori hanno studiato 19 pazienti in cura per cancro gastroesofageo; nelle 13 persone che hanno risposto al trattamento, i livelli di ORF1p sono scesi al di sotto del limite di rilevamento del test.

Il monitoraggio della proteina potrebbe potenzialmente essere incorporato nell’assistenza sanitaria di routine, afferma LaCava. “Durante un periodo sano della tua vita, potresti misurare i livelli di ORF1p per stabilire una linea di base. Quindi il tuo medico terrà d'occhio eventuali picchi nei livelli di ORF1p, che potrebbero essere indicativi di un cambiamento nel tuo stato di salute. Anche se potrebbero esserci alcune piccole fluttuazioni dell’ORF1p qua e là, un picco sarebbe motivo di un’indagine più approfondita”.

I risultati dello studio illustrano anche l'immenso potenziale dei reagenti nanobody generati attraverso lo studio dell'interattomica, afferma Rout. L'Interactomics cerca di comprendere le interazioni dinamiche di milioni di singoli componenti in una cellula, in particolare le sue proteine ​​e gli acidi nucleici. Queste interazioni formano complessi macromolecolari che trasmettono informazioni e controllano i comportamenti cellulari. I cambiamenti patogeni in queste interazioni sono alla base di tutte le malattie.

"C'è un bisogno essenziale di strumenti molto migliori per rivelare e sezionare gli interattomi che sta solo iniziando a essere soddisfatto", afferma Rout. “A tal fine, collaboriamo spesso con altre istituzioni allo sviluppo di reagenti come i nostri nanocorpi derivati ​​​​dai lama. I prodotti risultanti non sono semplici strumenti di ricerca: hanno un enorme potenziale nelle mani dei medici”.

Fonte: studio originale