Wetenschappers hebben twee middelen ontwikkeld, gemaakt van therapeutische nanodeeltjes en antilichamen, die kort voor een bloedafname aan patiënten kunnen worden gegeven, zodat artsen tumor-DNA beter in bloed kunnen detecteren met behulp van een technologie die vloeibare biopsie wordt genoemd.

Vloeibare biopsieën beloven de manier waarop kanker wordt gediagnosticeerd, gecontroleerd en behandeld te transformeren door DNA te detecteren dat tumoren in het bloed afgeven. Maar het immuunsysteem van het lichaam vormt een aanzienlijke uitdaging. Immuuncellen in de lever en DNA-afbrekende enzymen in het bloed verwijderen binnen enkele minuten circulerend tumor-DNA uit de bloedbaan, waardoor dit DNA moeilijk te vangen en te detecteren is in een bloedtest.

Om dit te ondervangen heeft een team van het Broad Institute of MIT en Harvard en Massachusetts Institute of Technology (MIT) twee injecteerbare ‘priming agents’ ontwikkeld die de klaring van circulerend tumor-DNA uit het lichaam kortstondig vertragen, waardoor de niveaus van dit DNA kunnen stijgen. tijdelijke stijging van het bloed en worden verzameld voor onderzoek.

Het team zegt dat deze priming-middelen de prestaties van vloeibare biopsieën voor kanker en mogelijk andere ziekten zouden kunnen verbeteren, vergelijkbaar met de manier waarop contrastmiddelen aan patiënten worden gegeven om medische beeldvormingsscans te verbeteren. Hun bevindingen worden gepubliceerd in Science.

Viktor Adalsteinsson, directeur van het Gerstner Center for Cancer Diagnostics bij Broad, Sangeeta Bhatia, instituutslid bij Broad, professor bij MIT en directeur van het Marble Center for Cancer Nanomedicine bij MIT's Koch Institute, en J. Christopher Love, geassocieerd lid bij Broad en een professor aan het Koch Institute van MIT, zijn co-senior auteurs van het onderzoek.

"Vloeibare biopsie kan de manier waarop kanker wordt gediagnosticeerd en behandeld fundamenteel veranderen, maar vereist een hogere gevoeligheid", aldus Adalsteinsson. "Om de gevoeligheid te verbeteren, probeerden we voor het eerst de biologie van de klaring van circulerend tumor-DNA aan te pakken, waarbij we onderkenden dat dit een fundamentele hindernis is stroomopwaarts van de meeste vloeibare biopsietests die, indien opgelost, in grote lijnen ten goede zou kunnen komen aan patiënten."

Een van de priming agents bestaat uit nanodeeltjes, die, net als circulerend tumor-DNA, worden geconsumeerd door immuuncellen in de lever. "We dachten dat we een veilig dummy-nanodeeltje konden ontwerpen om die immuuncellen af ​​te leiden en het circulerende tumor-DNA met rust te laten, zodat het in een hogere concentratie in bloedmonsters zou kunnen voorkomen," zei Bhatia.

Het andere middel bestaat uit speciaal ontworpen antilichamen die zich binden aan tumor-DNA en deze beschermen tegen vernietiging door circulerende enzymen. Beide strategieën – therapeutische nanodeeltjes en antilichamen – zijn al gevestigde vormen van geneeskunde voor gebruik bij mensen.

"Bestaande vloeibare biopsietechnologieën worden beperkt door de hoeveelheid tumor-DNA die je in de bloedbuis hebt", zei Love. "Dus begonnen we na te denken over hoe we van tevoren iets konden injecteren om dat signaal te versterken."

Carmen Martin-Alonso, een afgestudeerde student in het laboratorium van Bhatia, leidde het ontwerp van de nanodeeltjes. Shervin Tabrizi, een postdoctoraal medewerker in Love's lab en het Gerstner Center aan de Broad en een radiotherapeut in het Massachusetts General Hospital, nam het voortouw bij het ontwikkelen van de antilichamen. En Kan Xiong, een onderzoekswetenschapper bij het Gerstner Center aan de Broad, leidde een poging om de analyse van enkele druppels muizenbloed te optimaliseren voor circulerend tumor-DNA.

In muisstudies toonde het team aan dat het toedienen van deze priming-agentia één tot twee uur vóór het afnemen van een bloedmonster de hoeveelheid circulerend tumor-DNA in een bloedmonster met meer dan het tienvoudige verhoogde. Dit verbeterde de gevoeligheid voor het detecteren van kanker door middel van vloeibare biopsie bij muizen met een lage tumorlast van minder dan 10% naar meer dan 75%. De circulerende tumor-DNA-niveaus bij de dieren keerden binnen een dag terug naar de basislijn.

“Het vermogen om binnen een paar uur de piekactiviteit van deze middelen te bereiken, gevolgd door hun snelle klaring, betekent dat iemand naar het kantoor van zijn arts kan gaan, een middel als dit kan ontvangen en dan zijn bloed kan afgeven voor de test zelf, allemaal binnen een paar uur. één bezoek”, zei Love. "Deze functie is een goed voorteken voor het potentieel om dit concept te vertalen naar klinisch gebruik."

Het team zegt dat hun priming agents nieuwe platformtechnologieën vertegenwoordigen die in principe vloeibare biopsieën kunnen verbeteren, niet alleen voor kanker, maar ook voor neurodegeneratieve ziekten, stofwisselingsstoornissen, diepgewortelde infectieziekten en prenatale genetische tests, evenals voor de detectie van andere schaarse ziekten. analyten van klinische betekenis.

"Het stimuleren van circulerend tumor-DNA in het bloed is slechts het topje van de ijsberg", aldus Adalsteinsson. "Priming is een nieuwe grens die we graag verder willen ontwikkelen in de kankerdiagnostiek en daarbuiten."

Meer informatie: Carmen Martin-Alonso et al. Primingmiddelen verminderen tijdelijk de klaring van celvrij DNA om vloeibare biopsieën te verbeteren, Wetenschap (2024). DOI:10.1126/science.adf2341. www.science.org/doi/10.1126/science.adf2341

Journaalinformatie: Wetenschap

Aangeboden door Broad Institute of MIT en Harvard