Les biopsies liquides sont des tests qui détectent des signes de cancer par un simple prélèvement sanguin. Contrairement aux biopsies traditionnelles, qui nécessitent d'éliminer un morceau de tissu, une biopsie liquide recherche généralement des mutations ou des changements de modification des fragments d'ADN à partir de cellules cancéreuses circulant dans le sang. Bien que les biopsies liquides soient un moyen prometteur et non invasif de détecter et de surveiller le cancer au fur et à mesure de sa progression, ils ne sont pas aussi sensibles ou précis pour les premiers stades de la maladie.
Des chercheurs de l'Université de Chicago ont maintenant développé un test de biopsie liquide plus sensible qui utilise l'ARN au lieu de l'ADN pour détecter le cancer. En utilisant des échantillons de sang de patients atteints d'un cancer colorectal, le test a pu détecter les premiers stades de la maladie avec une précision à 95%, améliorant considérablement les méthodes de test non invasives actuelles, disponibles dans le commerce.
Défis au diagnostic précoce
Lorsque les cellules tumorales meurent, elles se désintégrent et libèrent des particules de matériel génétique dans la circulation sanguine. Les biopsies liquides standard s'appuient sur cet ADN flottant, appelé ADN sans cellules circulant (CFDNA) pour détecter le cancer. Dans les premiers stades de la maladie, lorsque les cellules tumorales se développent et prospèrent, cependant, il n'y a pas beaucoup d'ADNc dans la circulation sanguine.
Cela a été un défi majeur pour le diagnostic précoce. Vous n'avez tout simplement pas assez d'ADN tumoral libéré dans le sang. C'était un défi pour nous et tout le monde de faire un diagnostic précoce du cancer du côlon, nous avons donc décidé de regarder l'ARN à la place. «
Chuan He, PhD, The John T. Wilson Distinguished Service Professeur de chimie et professeur de biochimie et de biologie moléculaire à Uchicago
Le Dr Il est l'auteur principal de la nouvelle étude, publié cette semaine Biotechnologie de la nature.
L'ARN est une forme transitionnelle de code génétique qui copie et réalise les instructions de l'ADN pour produire des protéines dont les cellules ont besoin. L'analyse de l'ARN est un bon indicateur indirect de l'activité génétique, car la présence d'ARN signifie que les cellules sont occupées à faire des choses et à construire des protéines.
Pour la nouvelle étude, l'étudiant diplômé Cheng-Wei Ju et Li-Sheng Zhang, PhD, un ancien postdoc dans le Dr He's Lab, qui est maintenant membre du corps professoral de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong, a commencé à étudier la possibilité d'utiliser l'ARN sans cellules en circulation (CFRNA), au lieu de l'ADNc, pour le diagnostic et la détection de cancer.
La mesure de l'abondance simple des molécules d'ARN dans le sang n'est cependant pas toujours fiable, car les quantités peuvent varier considérablement en fonction du moment et de la préparation des échantillons. Le Dr He's Lab est spécialisé dans l'étude des fonctions biologiques des modifications de l'ARN, les changements chimiques apportés aux molécules d'ARN qui modifient leur activité. Ainsi, pour la nouvelle étude, les chercheurs se sont concentrés sur l'analyse des niveaux de modification de l'ARN dans les échantillons de sang, qui restent relativement stables, peu importe la quantité d'ARN présente. Par exemple, si un transcrit d'ARN est modifié de 30%, ce pourcentage demeure le même qu'il soit mesuré à 100 ou 1 000 exemplaires.
Détecter les changements dans le microbiome
L'équipe a travaillé avec des échantillons de patients atteints de cancer colorectal fourni par le gastro-entérologue et collaborateur de longue date Marc Bissonnette, MD, professeur agrégé de médecine à Uchicago. À leur grande surprise, non seulement ils ont pu mesurer les modifications sur le CFRNA des cellules humaines, mais ils ont également pu détecter l'ARN à partir de microbes intestinaux. Des milliards de bactéries coexistent avec nous à l'intérieur du système digestif et en présence d'une tumeur cancéreuse, leur activité change également.
S'appuyant sur des recherches antérieures dans les plantes, le Dr He et son équipe savaient que les niveaux de modification de l'ARN reflètent l'état d'un organisme: plus l'organisme est actif, plus les modifications sont apportées à certains ARN pour maintenir cette activité. Ce même motif a également été observé dans les échantillons de cancer colorectal.
« Nous avons constaté que l'ARN libéré des microbes a des différences substantielles entre les patients cancéreux par rapport aux individus en bonne santé », a déclaré le Dr. « Dans l'intestin, lorsque vous avez une tumeur en croissance, le microbiome à proximité doit être remodelé en réponse à cette inflammation. Cela affecte les microbes à proximité. »
La population de microbiome se retourne également beaucoup plus rapidement que les cellules humaines, avec plus de cellules mourant plus souvent et libérant des fragments d'ARN dans la circulation sanguine. Cela signifie qu'un test mesurant des modifications sur l'ARN microbien peut détecter une éventuelle activité cancéreuse beaucoup plus tôt que les tests qui reposent sur l'ADN libéré par les cellules tumorales humaines.
Les tests commerciaux qui mesurent l'abondance de l'ADN ou de l'ARN dans les selles sont précis à environ 90% pour les stades ultérieurs du cancer, mais leur précision baisse en dessous de 50% pour les premiers stades. Le nouveau test basé sur la modification de l'ARN était près de 95% précis dans l'ensemble, et également précis aux premiers stades du cancer.
« C'est la première fois que les modifications d'ARN sont utilisées comme biomarqueur potentiel pour le cancer, et cela semble être beaucoup plus fiable et sensible par rapport à l'abondance de l'ARN », a déclaré le Dr,. « Être capable de détecter le cancer à ces premiers stades est sans précédent. »
L'étude, «Modifications de l'ARN sans cellules dérivé du microbiome dans les échantillons de cancer colorectal du plasma», a été soutenu par le Ludwig Center for Metastasis de l'Université de Chicago, la Fondation Rolfe, le National Institutes of Health, le Hong Kong Research Grant Conseil et le Howard Hughes Medical Institute.
Les auteurs supplémentaires incluent Ruitu Lyu, Han Li, Jiangbo Wei, Urszula Dougherty, Akushika Kwesi, Alexander Luna, Xuanhao Zhu, Xiaolong Cui, Bochen Jiang, Yiyi Ji, Peng Xia, Diana C. West-Szymanski, Chenxi Sun, Yuhao Zhong, Changu Christopher Lehmann et Eric Pamer d'Uchicago; Alberto J. Parra Vitela de l'Advocate Lutheran General Hospital; Shenghai Shen de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong; Yunzheng Liu du California Institute of Technology, Liangliang Wang de l'Académie chinoise des sciences; Yuzhi Xu de l'Université de New York; et Wei Zhang de la Northwestern University.
