By 
Проривне дослідження Центру геномної регуляції (CRG) у Барселоні виявило, що різні типи раку залишають чіткі молекулярні «відбитки», які можна виявити на ранніх стадіях. Ці відбитки пальців, вбудовані в рибосоми клітин, тепер можна ідентифікувати з майже ідеальною точністю за допомогою невеликих портативних пристроїв всього за кілька годин. Це відкриття, опубліковане в Molecular Cell, прокладає шлях до створення революційних неінвазивних діагностичних тестів, здатних виявляти рак швидше та раніше, ніж будь-коли раніше.
Рибосоми та їх прихована складність
Дослідження зосереджено на рибосомах, клітинному механізмі, відповідальному за виробництво білка. Довгий час вважалося, що рибосоми мають єдину структуру в організмі людини, але тепер було показано, що вони мають прихований рівень складності. Дослідники виявили крихітні хімічні модифікації молекул рибосомальної РНК (рРНК), які змінюються залежно від типу тканини, стадії розвитку та стану захворювання.
«Наші рибосоми не всі однакові. Вони спеціалізуються на різних тканинах і несуть унікальні сигнатури, які відображають те, що відбувається всередині нашого тіла», — пояснила старший автор дослідження Єва Новоа, науковий співробітник Центру геномної регуляції.
Молекулярні відбитки, клітинне здоров’я та хвороби
Рибосоми складаються з білків і рРНК, причому рРНК становить приголомшливі 95% від загальної кількості РНК у клітинах людини. Ці молекули зазнають хімічних модифікацій, які впливають на функцію рибосом, створюючи унікальні «епітранскриптомні відбитки пальців», специфічні для різних тканин.
Дослідники проаналізували рРНК зі зразків людини та миші, взятих із таких органів, як мозок, серце, печінка та яєчка. Вони виявили, що ці відбитки пальців можуть надати велику кількість інформації про здоров’я та хвороби клітин.
Молекулярний підпис раку
Дослідження показало, що ракові клітини мають чіткі відбитки рРНК, особливо у випадках раку легенів і яєчок.
«Ракові клітини «гіпомодифіковані», тобто вони постійно втрачають деякі з цих хімічних позначок», — сказав провідний автор Іван Міленкович, докторант CGR. «Ми думали, що це може бути потужним біомаркером».
Щоб перевірити цю гіпотезу, команда дослідила зразки тканин 20 пацієнтів з ранньою стадією раку легенів. Вони підтвердили, що рРНК в ракових клітинах постійно демонструвала гіпомодифікації.
Відбитки пальців для раннього виявлення раку
Використовуючи ці унікальні сигнатури, дослідники розробили алгоритм, здатний відрізняти ракову тканину від здорової. Ця модель досягла майже ідеальної точності, знаменуючи значний прогрес у пошуках раннього виявлення раку.
«Більшість видів раку легенів діагностуються лише на пізніх стадіях розвитку. Тут ми могли виявити це набагато раніше, ніж зазвичай, що одного разу могло б допомогти пацієнтам виграти цінний час», — пояснив Міленкович.
Революційна технологія: секвенування нанопор
Дослідження стало можливим завдяки нанопоровому прямому секвенуванню РНК, передовій технології, яка дозволяє проводити прямий аналіз молекул рРНК разом з усіма їхніми хімічними модифікаціями. Цей метод забезпечує значну перевагу перед традиційними методами секвенування, які часто усувають ці модифікації під час обробки.
«Це дозволяє нам побачити модифікації такими, якими вони є, у їхньому природному контексті», — зазначив Новоа.
Пристрої для секвенування нанопор досить малі, щоб поміститися в долоню, і можуть обробляти зразки РНК у режимі реального часу. Така мобільність і ефективність означають, що дослідники можуть аналізувати мінімальну кількість тканини. Дослідження показало, що сканування лише 250 молекул РНК було достатнім для диференціації здорових клітин від ракових.
«Можливо розробити швидкий, високоточний тест, який шукатиме рибосомальний відбиток раку, використовуючи мінімальну кількість тканини», – додав Новоа.
Перетворення стільникового сміття на золоту жилу
До появи секвенування нанопор рибосомну РНК часто відкидали як надлишкову інформацію під час дослідницьких експериментів. Однак це дослідження перетворило те, на що колись не звертали уваги, на скарбницю діагностичного потенціалу.
«Вчені зазвичай позбавлялися рибосомальних РНК, оскільки вважали це зайвою інформацією, яка заважала нашим експериментам. Перемотаючи кілька років вперед, ми витягли ці дані зі звалища й перетворили їх на золоту жилу», — пояснив Novoa. Здатність аналізувати модифікації рРНК в їх природному стані відкриває нові можливості для розуміння клітинних процесів і виявлення захворювань.
Майбутнє неінвазивного виявлення раку
У довгостроковій перспективі дослідники прагнуть розробити діагностичні методи, здатні виявляти рибосомальні відбитки раку через циркулюючу РНК у зразках крові. Такий підхід усуне потребу в інвазивних біопсіях тканин, зробивши процес більш доступним і менш болючим для пацієнтів.
Проте дослідники попереджають, що потрібна додаткова робота, перш ніж технологію можна буде застосовувати в клінічних умовах. «Ми лише дряпаємо поверхню», — каже Міленкович. «Нам потрібні масштабніші дослідження, щоб підтвердити ці біомаркери в різних популяціях і типах раку».
Майбутні напрямки дослідження раку
Одне з найбільш інтригуючих питань, яке піднімає дослідження, полягає в тому, чому модифікації рРНК змінюються в ракових клітинах. Розуміння того, чи сприяють ці зміни прогресуванню раку, може призвести до інноваційної терапії, спрямованої на скасування шкідливих модифікацій. Виявивши механізми, відповідальні за додавання або видалення цих хімічних позначок, дослідники сподіваються відкрити нові способи боротьби з раком у його молекулярному корінні.
«Ми повільно, але впевнено розгадуємо цю складність», — сказав Novoa. «Це лише питання часу, коли ми зможемо зрозуміти мову клітини».
Новий горизонт раннього виявлення раку
Ця новаторська робота закладає основу для трансформаційних діагностичних інструментів, які можуть революціонізувати виявлення та лікування раку. Використовуючи рибосомні відбитки пальців і потужність секвенування нанопор, дослідники відкривають нові можливості для ранньої, швидшої та точнішої діагностики раку. Потенціал рятувати життя шляхом своєчасного втручання підкреслює важливість цього прориву в боротьбі з раком.
Comments