Циркулирующие в кровотоке ДНК обнаружены учеными более 60 лет назад. До недавнего времени они наиболее успешно использовались для диагностики генетически обусловленных заболеваний плода. Однако сегодня клиницисты стали рассматривать их в качестве перспективных опухолевых маркеров. Оказалось, что содержание свободных нуклеиновых кислот в крови человека при ряде заболеваний (воспалительных, онкологических и пр.) повышено. Так, в крови онкобольных находят фрагменты ДНК погибших опухолевых клеток. В целом пациенты со злокачественными опухолями имеют более высокое содержание циркулирующей ДНК, чем здоровые люди, что обусловлено дополнительным поступлением в кровоток фрагментов ДНК, выделяющихся из опухолевых клеток.
Так что ДНК сегодня стали называть одним из самых ценных источников диагностической информации. В Европе уже одобрен тест на основе анализа циркулирующей ДНК для ранней диагностики рака толстой кишки. Однако до недавнего времени ученые не могли сильно продвинуться в этом направлении: ДНК из опухоли, конечно, находится в крови пациента, но раздроблена на мелкие фрагменты, которые трудно обнаружить стандартными способами. Но сегодня именно эта фрагментация, а точнее, общая картина фрагментов ДНК в крови может указывать на наличие болезни и даже на ее происхождение из конкретного органа и ткани.
Сегодня этот феномен описан уже двумя независимыми группами ученых. В декабре 2015 года в международном научном журнале BMC Genomics опубликована работа команды исследователей из российского биомедицинского холдинга «Атлас», Института Химической и Фундаментальной Медицины СО РАН и Орегонского университета (США). А на днях группа ученых под руководством известного генетика Jay Shendure из Вашингтонского университета выпустила свою статью в научном журнале СЕLL.
Суть описанного феномена: ДНК, выделяемая гибнущими клетками в кровь (так называемая внеклеточная ДНК) может быть использована для «удаленного» определения активности генов в отдельных тканях, в том числе в опухолях. Это возможно благодаря специальным методам анализа «рисунка» естественной фрагментации такой ДНК. Оказалось, что этот «рисунок» может отражать статус экспрессии генов в тех клетках, из которых ДНК попала в кровь. Ученые уверены, что это открывает новые возможности для неинвазивной диагностики широкого спектра заболеваний человека, в том числе для ранней диагностики опухолей и подбора эффективных противораковых препаратов. Более того, дальнейшее развитие технологии позволит анализировать эпигенетические биомаркеры с помощью рутинных ПЦР-методов (то есть, по обычному анализу крови), что существенно снизит стоимость и упростит диагностику. «Основная задача теста – выявить рак на максимально ранней стадии, упростить саму процедуру первичного скрининга онкологии, сделать этот процесс более выгодным с экономической точки зрения. Задачи определить статус опухоли мы перед собой не ставили – при обнаружении онкологии пациент отправляется на дополнительные исследования к врачу-онкологу, где уже и определяется стадия заболевания. Но у данного теста достаточно широкий спектр возможностей. Помимо ранней диагностики с его помощью можно будет отслеживать эффективность предложенной доктором терапии и таким образом подобрать максимально подходящее для конкретного человека лечение», - рассказал «МК» руководитель независимой группы исследователей в области онкодиагностики Владислав Милейко.
Ученые также отмечают, что свободно циркулирующие фрагменты опухолевой ДНК потенциально позволяют получить гораздо более полную информацию о генетических характеристиках опухоли. Так, количество циркулирующей ДНК зависит от опухолевой массы в организме пациента – чем больше опухоль, тем больше клеток, подвергшихся апоптозу и некрозу, в ДНК. При этом, в отличие от биопсии, по ДНК можно определить все органы, вовлеченные в раковый процесс, в связи с чем анализ уже называют «тотальной» жидкой биопсией опухоли. Важно и то, что проводить такую «биопсию» можно многократно, что позволит врачам следить за ходом заболевания.
Такие исследования могут помочь сложным пациентам, проводить которым биоспию просто невозможно. Например, недавно на Европейской Конференции по Раку Легкого в Женеве, ученые сообщили, что опухолевая ДНК, циркулирующая в плазме крови пациентов с раком легкого, может предоставить информацию о патогенных мутациях, что может помочь оптимизировать терапию этих пациентов в том случае, если невозможно получить образец опухолевой ткани. Ученые уже провели исследования среди больных раком легкого с мутацией в гене EGER – в 89% случаев результаты анализов, проведенных двумя методами (биопсией и по циркулирующей ДНК) совпали. «Внеклеточная ДНК, обнаруживаемая в плазме крови онкологических пациентов, представляет собой прекрасный инструмент для выявления генетических нарушений, которые обычно определяют с помощью исследования опухолевой ткани. Это отражает один из самых поразительных феноменов в биологии», – говорит доктор Рафаэль Роселл из Каталонского Института Онкологии в Барселоне, эксперт ESMO в области рака легкого.
Еще одно открытие ученых — в анализе ПЦР больных раком носоглотки всегда находят последовательности вирусной ДНК. Что объяснимо: этот вид онкологии ассоциирован с вирусом Эпштейна-Барр. Это открытие в ближайшее будущзее позволит создать надежный скрининг-тест. А динамика изменений числа копий вирусной ДНК поможет вести мониторинг заболевания и оценивать эффективность лечения.
Ученые отмечают, что генодиагностика рака, основанная на анализе циркулирующих ДНК в биологических жидкостях организма уже на пороге широкого внедрения в клиническую практику.
