In recente jaren, een niet-invasieve biopsiemethode genaamd vloeibare biopsie is veelbelovend gebleken als een potentieel alternatief voor weefselbiopsie, momenteel de gouden standaard in de opsporing en diagnose van kanker. Een weefselbiopsiemonster - traditioneel verzameld via een chirurgische procedure waarvoor algemene anesthesie nodig kan zijn, gepaard gaat met het risico op complicaties die kunnen optreden bij elke operatie, van pijn tot infectie en longontsteking - wordt meestal getest op specifieke genetische variaties, ook wel mutaties genoemd, die informatie kan bieden over een duidelijke optimale behandeling voor die kanker.

vloeibare biopsieën, anderzijds, identificeer de aanwezigheid van tumor-DNA-fragmenten of cellen die circuleren in lichaamsvloeistoffen zoals bloed, urine of speeksel - circulerend tumor-DNA (ctDNA) genoemd - en bespaart patiënten onnodige schade. Helaas, de minieme hoeveelheid ctDNA in lichaamsvloeistoffen en hun kortstondige aard blijven een uitdaging voor real-life toepassingen.

Maar biotech-onderzoekers van de Tokyo University of Agriculture and Technology (TUAT) hebben een nanopore-techniek ontwikkeld die, bij laboratoriumtesten, potentieel heeft getoond om een ​​krachtig, snelle en eenvoudige tool voor mutatiedetectie.

De bevindingen werden op 9 augustus gepubliceerd, 2020, in het peer-reviewed tijdschrift Kleine methoden .

Nanoporiën metingen, een derde generatie genetische sequencing-technologie, passeert een DNA-molecuul door een gat op nanoschaal, of 'porie'. Terwijl het door de porie gaat, de DNA-nucleotidebasen (adenine [A], cytosine [C], guanine [G], of thymine [T]) veranderingen in elektrische lading veroorzaken die specifiek zijn voor elk van die basen en die kunnen worden gecatalogiseerd, net als het passeren van zand door een reeks zeven. Nanopore-technologie kan ook de translocatie waarnemen, of uitwisseling van genetisch materiaal, van korte DNA-strengen via een blokkering van de elektrische stroom wanneer de porie open is. In beide gevallen, meetruntimes van de tweede generatie duren 4-9 dagen. Maar nanoporiënmetingen gebeuren in realtime.

De snelle en goedkope nanopore-techniek wordt vaak gebruikt voor sequencing van het hele genoom, maar het gebruik ervan voor ctDNA-analyse blijft onderontwikkeld. Nanopore-sequencing is bedreven in lange leeslengtes (> 10, 000-50, 000 nt). Sequentiebepaling van ctDNA (~ 150 bp) vereist verwerking in een eerder stadium, zoals het geven van meerdere kopieën van het originele ctDNA om doelen uit te rekken. Hoewel er pogingen zijn gedaan om nanopore-technologie te gebruiken voor directe ctDNA-detectie, en in staat zijn om de aan- of afwezigheid van een enkele genetische mutatie te herkennen, tot dusver, ze hebben de positie van deze mutatie niet kunnen herkennen.

De TUAT-methode, gebaseerd op statistische analyse van de tijd die nodig is om de genetische code uit te pakken, en van het blokkeren van de stroom, waardoor zowel de aanwezigheid als de positie van een mutatie kan worden geïdentificeerd. Het is tot nu toe alleen gebruikt op korte stroken genetisch materiaal, of oligonucleotiden, niet in echte vloeibare biopsieën.

"Dit bevindt zich nog in de proof-of-concept-fase, maar het is opwindend, niet alleen omdat het eerdere detectie mogelijk zou maken, " zei Ryuji Kawano, een van de twee ingenieurs die de nieuwe methode hebben bedacht, "maar de techniek zou kunnen worden gebruikt om de mate van metastase [kankergroei] te beoordelen tot hoe goed geneesmiddelen tegen kanker werken."

De onderzoekers hopen nu samen te werken met medische instellingen om de locatie van mutaties in ctDNA van een groot aantal verschillende kankers te verifiëren en te catalogiseren om deze methode te ontwikkelen als een eenvoudige diagnostische methode voor een breed scala aan gevallen van de ziekte.