Proteín glypican-1 v exozómoch je sľubným markerom pre včasnú diagnostiku rakoviny pankreasu • Vyacheslav Kalinin • Vedecké správy o "prvkoch" • Onkológia, molekulárna biológia, genetika

Proteín glypican-1 v exozómoch je sľubným markerom pre včasnú diagnostiku rakoviny pankreasu

Obr. 1. GPC1 rozlišuje rakovinu pankreasu od benígneho ochorenia. Exozómy izolované z krvi pacientov s rakovinou pankreasu alebo s prekanceróznymi léziami nesú GPC1 proteoglykán zabudovaný do membrány. Súčasne u pacientov s benígnymi ochoreniami pankreasu GPC1 nepresahuje normálnu úroveň typickú pre zdravých darcov. Obrázok zo synoprie k diskutovanému článku vpríroda

Bola vyvinutá neinvazívna metóda diagnostiky rakoviny pankreasu, ktorá umožňuje takmer 100% rozpoznať ochorenie v rôznych štádiách, vrátane prekancerózneho stavu. Princíp metódy spočíva v detekcii exozómov v krvi (mikročastice, ktoré produkujú rakovinové bunky), ktoré nesú glypican-1 proteín. Komparatívna jednoduchosť a účinnosť novej metódy pravdepodobne umožní, aby sa použila na skríning a diagnostiku rakoviny pankreasu v dobre vybavených klinických laboratóriách.

Rakovina pankreasu je jedným z najagresívnejších ľudských rakovín. Hlavným problémom je, že neexistujú spoľahlivé spôsoby, ako diagnostikovať túto rakovinu včas, a symptómy sa objavia, keď je situácia už smrteľná.Metódy navrhnuté na diagnostiku, relatívne jednoduché a lacné imunologické a zložité a drahé, ako je počítačová tomografia a zobrazovanie pomocou magnetickej rezonancie, buď neumožňujú rozpoznať rakovinu v počiatočných štádiách ochorenia, alebo dávajú veľa falošne pozitívnych alebo falošne negatívnych výsledkov. Enzýmová imunotestová metóda (pozri ELISA, ELISA, Eng. Enzýmovo viazaný imunosorbentný test, ELISA) najznámejšieho biomarkeru tejto rakoviny, uhľohydrátového antigénu CA19-9, u mnohých pacientov s rakovinou nevykazuje prebytok normálnej hladiny. Zároveň približne polovica pacientov bez rakoviny vykazuje zvýšenú hladinu CA19-9. Tomografia zvyčajne poskytuje spoľahlivý výsledok len vtedy, ak nádor už dosiahol značnú veľkosť.

Pri hľadaní spoľahlivých markerov na diagnostiku rakoviny pankreasu sa autori obrátili na glypican-1 (GPC1), komplexný cicavčí proteín z triedy proteoglykánov (obrázok 1). Spolu s ostatnými piatimi glypikanmi obsahuje GPC1 heparinsulfát. Bolo známe, že pri rakovine pankreasu a prsníka je expresia GPC1 zvýšená a stimuluje reprodukciu a metastáz rakovinových buniek. To znamená, že GPC1 je súčasťou mechanizmu na riadenie bunkového rastu a delenia.

Vzhľadom k tomu, imunologická detekcia GPC1 v krvnej plazme, ako diagnostické metódy rakoviny nemá lepší ako ostatní, bol sledovaný GPC1 pre extracelulárny vačky – o veľkosti častíc 50-150 nm, obklopených lipidovú dvojvrstvovou membránou a nosných proteínov a nukleových kyselín bunky. Takéto častice – exozómy – sú vylučované do krvi rôznymi bunkami tela. K identifikácii GPC1, vložené do lipidovej membrány, exosomy (crExos) cirkulujúcej v krvnej plazme sa koncentruje z vysokorýchlostné centrifugáciou, sorbovaného na nanočastice boli inkubované s protilátkami proti GPC1 a analyzované pomocou transmisný elektrónové mikroskopie a prietokovej cytometrie.

Liek CrExos bol izolovaný z krvnej plazmy pacientov s rakovinou prsníka alebo rakovinou pankreasu (PDAC) a na porovnanie s plazmou zdravých darcov. Koncentrácia lieku crExos u pacientov bola významne vyššia ako u zdravých. A ak v tomto prípade bol podiel crExos pozitívny na GPC1 0,3-4,7% (priemerne 2,3%), u pacientov s rakovinou prsníka bol vyšší ako kontrolný v 75% prípadov a pri rakovine pankreasu bol u všetkých 190 študovaných pacientov (obrázok 2).Preto existuje silná korelácia medzi crExos, GPC1 pozitívnym a rakovinou, najmä v prípade PDAC.

Obr. 2. Cirkulujúce exozómy nesúce GPC1 ako neinvazívny marker rakoviny pankreasu. Os osi – zdravých darcov (zdravých), pacientov s rakovinou prsníka (rakovina prsníka) a pacientov s rakovinou pankreasu (PDAC). zvislá – Percento exosóm nesúcich GPC1. hviezdičky – stupeň spoľahlivosti rozdielov (vysoký). Obrázok z diskutovaného článku v príroda

Okrem toho boli lieky crExos študované u pacientov s benígnymi ochoreniami pankreasu as novotvarmi (nádormi) pred rakovinou. U benígnych ochorení podiel GPC1-pozitívneho crExosu neprevýšil podiel kontrol. A v prípadoch prekurzora rakoviny – intraepiteliálnej neoplázie pankreatických kanálikov – bol výrazne vyšší (obrázok 3).

Obr. 3. Percento exosómov nesúcich GPC1 u zdravých darcov (zdravých darcov), pacientov s benígnymi ochoreniami (BPD) a rakoviny s PDAC pankreasu. zvislá – Percento exosóm nesúcich GPC1. hviezdičky – stupeň spoľahlivosti rozdielov (4 – vysoký, 1 – nízky). Obrázok z diskutovaného článku v príroda

U pacientovktorí podstúpili chirurgickú operáciu na odstránenie chorého pankreasu, hladina GPC1-pozitívnych crExosov korelovala s prítomnosťou a veľkosťou nádoru as dobou trvania ich prežitia.

Obr. 4. Schéma na odber krvných vzoriek na izoláciu exosómov. CTT – modelové myši so vznikom rakoviny pankreasu (7) a kontrolných myší (6). Červené pomlčky označil čas krvi (týždeň). PanIN je prekancerózny stav (intraepiteliálna neoplázia pankreatických kanálikov), PDAC je vyvíjajúca sa rakovina. Obrázok z diskutovaného článku) v príroda

Aby sa zistilo, ako skoro je možné určiť vývoj rakovinového nádoru pomocou GPC1-pozitívneho crExosu, experimenty sa uskutočnili na modelových myšiach reprodukujúcich ľudský PDAC. V priebehu vývoja nádoru, ktorý zahŕňal prekancerózny stav – intraepiteliálnu neopláziu pankreatických kanálikov – krv bola odobratá z myší a analyzovaná pomocou crExos (obrázok 4).

Obr. 5. Cirkulujúce exozómy nesúce GPC1 môžu predpovedať rakovinu pankreasu u modelových myší. zvislá – Percento exosóm nesúcich GPC1. Os osi – vzorky krvi z kontrolnej vzorky (C) a experimentálnych myší (E), odobraté tak, ako je znázornené na obr. 3. hviezdičky – stupeň spoľahlivosti rozdielov (vysoký). Obrázok z diskutovaného článku v príroda

Zvýšenie počtu GPC1-pozitívnych crExos bolo pozorované aj v prekanceróznom štádiu (obrázok 5), oveľa skôr ako rastúci nádor mohol byť rozpoznaný použitím magnetického rezonančného zobrazenia (obrázok 6).

Obr. 6. Magnetické rezonančné zobrazenie vyvíjajúceho sa rakoviny pankreasu u modelovej myši. РКТ – modelová myš, ovládanie – ovládanie. Hranice nádoru sú ohraničené červená čiara, Obrázok z diskusie v príroda

Teda sa autori podarilo vyvinúť neinvazívnu diagnostickú metódu, ktorá umožňuje rozpoznať rakovinu pankreasu v rôznych štádiách, vrátane prekancerózneho stavu. Diagnóza na základe analýzy pľúc a pankreasu Exosom obsah v poslednej dobe, a to bez ohľadu na diskutovaných štúdií už uvedené inými autormi (R. Jakobsen et al, 2015. exosomatických proteíny ako potenciálny diagnostické markery pri pokročilom karcinóme nemalobunkového pľúcneho;. B. Madhavan et al., 2015. Kombinované hodnotenie citlivosti a špecifickosti diagnózy rakoviny pankreasu a biomarkerov sérum-exozóm miRNA). V týchto štúdiách sa však použili analytické metódy, ktoré boli oveľa zložitejšie a drahšie ako v skúmanej štúdii a pravdepodobnosť zistenia rakoviny bola 75% a 93%.

Dôležitou inováciou v práci, o ktorej sa diskutuje, je zistenie vysoko informatívneho markera GPC1 na exozómoch cirkulujúcich v krvi. Ďalšie možnosti diagnostiky poskytujú prítomnosť mutantného génu v exozómoch mRNA, ktoré autori uviedli v mnohých prípadoch. KRASpovažuje za hnaciu silu rakovinových nádorov. Ako aplikovateľný je predložený prístup pre iné formy a typy rakoviny, je ešte potrebné zistiť. Pre rakovinu prsníka preto autori nedosiahli určité výsledky. Komparatívna jednoduchosť vyvinutého spôsobu umožní jeho použitie na skríning a diagnostiku rakoviny pankreasu a potom aj iné druhy rakoviny v dobre vybavených klinických laboratóriách.

zdroj:
1) Sonia A. Melo a kol. Glypican-1 identifikuje rakovinu predčasnej rakoviny pankreasu // Nature. 2015. V. 523, str. 177-182.
2) Clotilde Théry. Rakovina: diagnostika extracelulárnymi vezikulami // Nature. 2015. V. 523. P. 161-162. (Populárna synopsa k diskutovanému článku.)

Vyacheslav Kalinin


Like this post? Please share to your friends:
Pridaj komentár

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: