Onderzoekers van het Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology (AIBN) van de University of Queensland hebben een unieke DNA-signatuur op nanoschaal ontdekt die alle kankers gemeen lijken te hebben.

Op basis van deze ontdekking, het team heeft een nieuwe technologie ontwikkeld waarmee kanker snel en gemakkelijk kan worden opgespoord vanuit elk weefseltype, bijv. bloed of biopsie.

De studie, die werd ondersteund door een subsidie ​​​​van de National Breast Cancer Foundation en is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie , onthult nieuw inzicht over hoe epigenetische herprogrammering bij kanker de fysische en chemische eigenschappen van DNA reguleert en zou kunnen leiden tot een geheel nieuwe benadering van point-of-care-diagnostiek.

"Omdat kanker een uiterst gecompliceerde en variabele ziekte is, het was moeilijk om een ​​eenvoudige handtekening te vinden die alle kankers gemeen hebben, maar onderscheiden van gezonde cellen, " legt AIBN-onderzoeker dr. Abu Sina uit.

Dit behandelen, Dr. Sina en Dr. Laura Carrascosa, die werken met professor Matt Trau bij AIBN, gericht op iets dat circulerend vrij DNA wordt genoemd.

Net als gezonde cellen, kankercellen zijn altijd bezig met afsterven en vernieuwen. Als ze sterven, ze exploderen in wezen en laten hun lading vrij, inclusief DNA, die dan circuleert.

"Er is een grote jacht geweest om te ontdekken of er een duidelijke DNA-signatuur is die alleen in de kanker zit en niet in de rest van het lichaam, " zegt dr. Carrascosa.

Dus onderzochten ze epigenetische patronen op het genoom van kankercellen en gezonde cellen. Met andere woorden, ze zochten patronen van moleculen, methylgroepen genoemd, die het DNA versieren. Deze methylgroepen zijn belangrijk voor de celfunctie omdat ze dienen als signalen die bepalen welke genen op een bepaald moment worden in- en uitgeschakeld.

In gezonde cellen deze methylgroepen zijn verspreid over het genoom. Echter, het AIBN-team ontdekte dat het genoom van een kankercel in wezen onvruchtbaar is, met uitzondering van intense clusters van methylgroepen op zeer specifieke locaties.

Deze unieke handtekening - die ze de kanker "methylscape" noemden, voor methylatielandschap - verscheen in elk type borstkanker dat ze onderzochten en verscheen in andere vormen van kanker, te, waaronder prostaatkanker, colorectale kanker en lymfoom.

"Vrijwel elk stukje kankerachtig DNA dat we onderzochten had dit zeer voorspelbare patroon, ’ zegt professor Trau.

Hij zegt dat als je een cel als een harde schijf ziet, dan suggereren de nieuwe bevindingen dat kanker bepaalde genetische programma's of apps nodig heeft om te kunnen werken.

"Het lijkt een algemeen kenmerk te zijn voor alle vormen van kanker, "zegt hij. "Het is een opzienbarende ontdekking."

Ze ontdekten ook dat wanneer geplaatst in oplossing, die intense clusters van methylgroepen zorgen ervoor dat DNA-fragmenten van kanker zich opvouwen tot driedimensionale nanostructuren die heel graag aan goud blijven plakken.

Hiervan profiteren, de onderzoekers ontwierpen een test die gouden nanodeeltjes gebruikt die onmiddellijk van kleur veranderen, afhankelijk van het al dan niet aanwezig zijn van deze 3D-nanostructuren van kanker-DNA.

"Dit gebeurt in één druppel vloeistof, "zegt Trau. "Je kunt het met het oog detecteren, zo simpel is het."

De technologie is ook aangepast voor elektrochemische systemen, die goedkope en draagbare detectie mogelijk maakt die uiteindelijk zou kunnen worden uitgevoerd met behulp van een mobiele telefoon.

Tot nu toe hebben ze de nieuwe technologie getest op 200 monsters van verschillende soorten kanker bij de mens, en gezonde cellen. In sommige gevallen, de nauwkeurigheid van kankerdetectie loopt op tot 90%.

"Het werkt voor van weefsel afgeleid genomisch DNA en van bloed afgeleid circulerend vrij DNA, ", zegt Sina. "Deze nieuwe ontdekking zou een game-changer kunnen zijn op het gebied van point-of-care-kankerdiagnostiek." Het is nog niet perfect, maar het is een veelbelovend begin en zal met de tijd alleen maar beter worden, zegt de ploeg.

"We weten zeker nog niet of het de Heilige Graal is of niet voor alle kankerdiagnostiek, " zegt Trau, "maar het ziet er echt interessant uit als een ongelooflijk eenvoudige universele marker van kanker, en als een zeer toegankelijke en goedkope technologie die geen ingewikkelde laboratoriumapparatuur vereist, zoals DNA-sequencing."