Жидкая биопсия — это анализ крови, который ищет признаки рака. В отличие от обычной биопсии, когда берут кусочек ткани, здесь изучают обрывки ДНК опухолевых клеток, плавающих в крови. Метод удобный, но на ранних стадиях болезни он часто ошибается: опухоль еще маленькая, и в кровь попадает слишком мало генетического материала.

Ученые из Чикагского университета придумали, как сделать тест точнее. Вместо ДНК они стали анализировать РНК — молекулы, которые клетки используют как инструкции для создания белков. Исследователи взяли кровь у пациентов с раком кишечника и смогли обнаружить болезнь на самых начальных этапах с точностью 95%. Это намного лучше, чем у существующих неинвазивных тестов.

Результаты опубликованы в издании Nature Biotechnology.

Почему рак так сложно поймать вовремя

Когда раковые клетки погибают, они выбрасывают в кровь кусочки своей ДНК. Но на ранних стадиях опухоль еще не распадается, и этих обрывков слишком мало.

Это главная проблема ранней диагностики, — говорит Чуань Хэ, профессор химии и один из авторов исследования. — Поэтому мы решили смотреть не на ДНК, а на РНК.

РНК — это рабочая копия генетического кода, которая напрямую участвует в создании белков. Если в крови есть РНК, значит, клетки активно работают. Но просто измерить количество РНК недостаточно: ее уровень сильно меняется в зависимости от времени забора крови и других условий. Поэтому ученые сосредоточились на химических метках РНК — модификациях, которые остаются стабильными независимо от количества молекул. Например, если у РНК есть метка на 30%, она сохранится и в ста, и в тысяче копий.

Неожиданная подсказка от микробов

Изучая образцы пациентов, исследователи обнаружили, что в крови есть не только человеческая РНК, но и РНК кишечных бактерий. Оказалось, что при раке состав микробов меняется, и их активность тоже. Чем агрессивнее ведет себя опухоль, тем больше модификаций появляется на бактериальной РНК.

Микробы в кишечнике реагируют на воспаление, вызванное опухолью, — объясняет Хэ. — Они начинают работать иначе, и это отражается на их РНК.

Бактерии размножаются и умирают быстрее человеческих клеток, поэтому их РНК попадает в кровь раньше, чем ДНК опухоли. Это позволяет обнаружить рак на самых ранних стадиях.

Сейчас коммерческие тесты, анализирующие ДНК или РНК в стуле, точны на 90% для поздних стадий, но на ранних угадывают лишь в половине случаев. Новый метод с анализом модификаций РНК показал 95% точности даже для начальных этапов болезни.

Впервые модификации РНК использовали как маркер рака, и это оказалось куда надежнее, чем просто подсчет молекул, — говорит Хэ. — Раньше никто не мог так четко ловить болезнь в зародыше.

Этот метод может перевернуть раннюю диагностику рака. Если его внедрят в клиники, врачи смогут находить опухоли до появления симптомов, когда лечение наиболее эффективно. Особенно важно это для рака кишечника — он долго развивается скрыто, а на поздних стадиях плохо поддается терапии.

Кроме того, анализ микробной РНК может помочь не только в диагностике, но и в понимании того, как опухоль взаимодействует с организмом. Возможно, в будущем это приведет к новым способам лечения через воздействие на микробиом.

Исследование проводилось на небольшой выборке пациентов с одним типом рака. Пока неясно, будет ли метод так же хорошо работать для других видов опухолей. Кроме того, анализ РНК-модификаций технически сложнее, чем стандартные тесты, и может оказаться дороже.

РНК-модификации — это химические изменения в молекулах РНК, которые влияют на их работу. Например, они могут ускорять или тормозить производство белков. Ученые сравнивают их с пометками на инструкции: даже если текст тот же, пометки решают, как быстро и в каком объеме его выполнят.

Ранее ученые разработали новый способ диагностики ретинобластомы.