Neue Blut-test verwendet DNA „Verpackung“ Muster zu erkennen, mehrere Krebsarten

Forscher an der Johns Hopkins Kimmel Cancer Center haben entwickelte eine einfache, neue Bluttest kann das Vorhandensein von sieben verschiedenen Arten von Krebs, indem Sie entdecken die einzigartigen Muster, die in der Fragmentierung der DNA in Form von Krebs-Zellen und zirkulieren in der Blutbahn.

In einer proof-of-concept-Studie, der test, genannt DELFI (DNA-Auswertung von Fragmenten, die für die frühe interception), genau erkannt das Vorhandensein von Krebs-DNA bei 57% , mehr als 99% der Blutproben von 208 Patienten mit verschiedenen Stadien von Brustkrebs, Dickdarm -, Lungen -, Eierstock -, Bauchspeicheldrüsen -, Magen-oder Gallengang-Krebs in den USA, Dänemark und den Niederlanden.

DELFI auch gut abgeschnitten in tests von Blutproben von 215 gesunden Menschen fälschlicherweise identifizieren von Krebs in nur vier Fällen. Der test verwendet maschinelles lernen, eine Art der künstlichen Intelligenz, zu erkennen, abnorme Muster der DNA-Fragmente im Blut von Patienten mit Krebs. Durch das Studium dieser Muster, die Ermittler sagten, Sie könnten identifizieren, die den Krebs‘ Gewebe von Ursprung bis zu 75% der Fälle.

Ein Bericht über die Forschung wird online veröffentlicht Mai 29, in der Natur.

Blut-tests, die so genannte „flüssige Biopsien“ für die Krebs-Früherkennung in der Regel Aussehen für Mutationen, das sind Veränderungen in der DNA-Sequenz innerhalb einer Krebszelle, oder für Methylierung, eine Chemische Reaktion, in dem eine methyl-Gruppe Hinzugefügt wird, um DNA, sagt senior Autor der Studie, Victor E. Velculescu, M. D., Ph. D., professor von Onkologie und co-Direktor des Krebs-Biologie-Programms bei Johns Hopkins Kimmel Cancer Center. Aber nicht alle Krebs-Patienten haben Veränderungen, die erkennbar mit diesen Methoden, sagt er, und es besteht ein großer Bedarf für verbesserte Methoden für die Früherkennung von Krebs.

DELFI, sagt er, nimmt einen anderen Ansatz, die Untersuchung der Art und Weise DNA verpackt wird im Kern von einer Zelle suchen, in der Blut auf die Größe und Menge von DNA aus verschiedenen Regionen des Genoms für die Hinweise auf der Verpackung.

Alessandro Leal, M. D., Blei-Autor der Studie und einen Ph. D. candidate an der Johns Hopkins University School of Medicine, erklärt, dass die Kerne von gesunden Zellen, DNA-Paket wie eine gut organisierte Koffer in die verschiedenen Regionen des Genoms sind sorgfältig platziert in verschiedenen Fächern. Im Gegensatz dazu, die Zellkerne von Krebszellen sind mehr wie chaotisch und unorganisiert Koffer, mit Elementen aus dem gesamten Genom geworfen willkürlich.

„Aus verschiedenen Gründen, ein Krebs-Genom ist unorganisiert in der Art, wie es verpackt ist, was bedeutet, dass, wenn Krebs Zellen sterben ab, Sie geben Ihre DNA in einer chaotischen Weise in die Blutbahn“, sagt Jillian Phallen, Ph. D., Blei-Autor auf der Studie und der Johns Hopkins Kimmel Cancer Center postdoctoral fellow. „Durch die Untersuchung dieser Zell-freier DNA (cfDNA), DELFI hilft bei der Identifizierung der Anwesenheit von Krebs durch die Erkennung von Anomalien in der Größe und Menge der DNA in den verschiedenen Regionen des Genoms auf der Grundlage, wie es verpackt ist.“

Die Forscher warnen, dass der test das Potenzial muss weiter validiert werden zusätzliche Studien, aber wenn das passiert, könnte es verwendet werden, um Bildschirm für Krebs, indem Sie eine Röhre von Blut von einem Individuum, das extrahieren der cfDNA, das Studium Ihrer genetischen Sequenzen und die Bestimmung der Fragmentierung Profil der cfDNA. Die Genom-weite Fragmentierung Muster von einem einzelnen kann dann verglichen werden mit der Referenz-Bevölkerung, um zu bestimmen, ob das Muster ist wahrscheinlich gesund oder abgeleitet von Krebs.

Robert B. Scharpf, Ph. D., senior-Autor auf der Studie und ein außerordentlicher professor von Onkologie, die besagt, dass die Genom-weite Fragmentierung Muster können zeigen Unterschiede im Zusammenhang mit bestimmten Geweben, diese Muster, wenn Sie gefunden werden, abgeleitet von Krebs, kann auch geben Sie die Quelle der Krebs, wie Brust -, Darm-oder Lungenkrebs.

DELFI gleichzeitig analysiert Millionen von Sequenzen von Hunderten bis tausenden von Regionen des Genoms, die Identifizierung von tumor-spezifischen Anomalien von minute cfDNA Mengen, sagt Scharpf.

Mit DELFI, fanden Forscher, dass genomweite cfDNA Fragmentierung profile sind unterschiedlich zwischen Krebs-Patienten und gesunden Personen. Stephen Cristiano, Hauptautor der Studie und ein Ph. D.-Kandidat in der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, sagt, dass bei Krebspatienten, die Fragmentierung Muster in cfDNA Ergebnis erscheinen von Mischungen von DNA-veröffentlicht von Blut-und tumor-Zellen, und zeigen Sie mehrere verschiedene genomische Unterschiede mit Zunahmen und Abnahmen in fragment-Größen in den verschiedenen Regionen.

Für die aktuelle Studie der Johns-Hopkins-Ermittler arbeiteten mit Kollegen aus Institutionen in den USA, Dänemark und den Niederlanden, die low-coverage whole genome sequencing von cfDNA von 208 Patienten, die mit Krebs, darunter 54 Brustkrebs-Patienten, 27 Patienten mit Dickdarmkrebs, 12 Patienten mit Lungenkrebs, 28 Patientinnen mit Ovarialkarzinom, 34 Pankreas-Krebs-Patienten, 27 Patienten mit Magenkrebs und 26 Gallengang Krebs-Patienten. Sie führte auch ganze Genom-Sequenzierung zu analysieren cfDNA von 215 gesunden Personen.

Alle Krebs-Patienten-Proben wurden vor jeder Behandlung, und die Mehrzahl der Proben (183) wurden von Menschen, deren Krankheit behandelt werden könnte, mit der chirurgischen Entfernung der Tumoren.

Insgesamt berichten die Forscher, gesunde Personen hatten ähnliche Fragmentierung profile, während Patienten mit Krebs mehr hatte, variable Fragmentierung profile, waren weniger wahrscheinlich übereinstimmen gesund-profile.

DELFI erkannt Krebs in 73% der Krebspatienten insgesamt, während misclassifying vier von 215 gesunden Personen (98% Spezifität). Von der Prüfung wurde festgestellt, dass 61%-75% Genauigkeit bei der Identifizierung der Gewebe von Ursprung der cfDNA. Bei DELFI und mutation-cfDNA-basierten Analysen kombiniert wurden, Ermittler konnte genau erkennen, 91% der Krebs-Patienten. Velculescu, Leal, Phallen, Scharpf, Cristiano und Kollegen sind in den Prozess der Skalierung und Ihre Analysen zu Studie DELFI ist die Leistung in tausenden von Proben. „Wir sind aufgefordert, über das Potenzial von DELFI da sieht es bei einem völlig unabhängigen Satz von cell-free-DNA-Merkmale, die von denen, gestellt haben Schwierigkeiten im Laufe der Jahre, und wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit unseren Mitarbeitern weltweit diesen test zur Verfügung, um Patienten“, sagt Velculescu.

Denn der test ist einfach zu verwalten, und setzt auf einfache und kostengünstige Labor-Methoden, Velculescu erwartet, dass die Prüfung könnte letztlich kostengünstiger sein als andere Krebs-screening-tests, einschließlich aus anderen aktuellen cfDNA-tests.

Weitere Wissenschaftler, die dazu beigetragen, die Arbeit sind Jakob Fiksel, Vilmos Adleff, Daniel C. Bruhm, Jamie E. Medina, Carolyn Hruban, James R. White, Doreen N. Palsgrove, Noushin Niknafs, Valsamo Anagnostou, Patrick Forde, Jarushka Naidoo, Kristen Marrone und Julie Brahmer von Johns Hopkins; Sarah Østrup Jensen, Mai-Britt Wurm Ørntoft und Claus Lindbjerg Andersen, Aarhus University Hospital in Dänemark; Karlijn L. van Rooijen, Geraldine R. Vink und Miriam Koopman von der University Medical Center der Universität Utrecht in Den Niederlanden; Anders Husted Madsen in Herning Regional Hospital in Dänemark; Cornelis J. H. van de Velde, Leiden University Medical Center in Den Niederlanden; Marcel Verheij, Annemieke Katzen, Remond J. A. Fijneman und Gerrit A. Meijer aus Den Niederlanden Cancer Institute; Brian D. Woodward und Hatim Husain der Moores Cancer Center an der University of California, San Diego; Cornelis J. A. Punt, des Academic Medical Center an der Universität von Amsterdam; Nicole C. T. van Grieken von der VU University Medical Center in Amsterdam; Julia S. Johansen Copenhagen University Hospital in Dänemark; und Hans JøJürgen Nielsen vom Hvidovre Hospital in Dänemark.

Die Arbeit wurde unterstützt von der Dr. Miriam und Sheldon G. Adelson Medical Research Foundation, die aufstehen, um Krebs-Dutch Cancer Society International Translationale Krebsforschung Dream-Team Grant (SU2C-AACR-DT1415), die Commonwealth-Stiftung, die Zigarette entschaedigungsfonds, die Burroughs Wellcome Fund und der Maryland, Genetik, Epidemiologie und Medizin-Training-Programm, das die AACR-Janssen Krebs Abfangen Research Fellowship, das Mark Foundation for Cancer Research, National Institutes of Health (Zuschüsse CA121113, CA006973, und CA180950), der Dänische Rat für Unabhängige Forschung (11-105240); der Dänische Rat für Strategische Forschung (1309-00006B), die Novo Nordisk Foundation (NNF14OC0012747 und NNF17OC0025052) und der Danish Cancer Society (R133-A8520-00-S41 und R146-A9466-16-S2).

Cristiano, Leal, Phallen, Fiksel, Adleff, Scharpf und Velculescu sind Erfinder an den Patentanmeldungen (62/673,516 und 62/795,900), vorgelegt von Der Johns Hopkins Universität in Bezug auf cell-free DNA für die Krebs-Früherkennung. Velculescu ist auch einer der Gründer der Delfi-Diagnostik und Personal Genome Diagnostics, ein Mitglied des scientific advisory boards und Aufsichtsräte, und besitzt Delfi-Diagnostik und Personal Genome Diagnostics Lager, die abhängig von bestimmten Beschränkungen unter Hochschulpolitik. Velculescu wurde ein Berater von Daiichi Sankyo, Janssen Diagnostics, Ignyta und Takeda Pharma. Die Bedingungen dieser Vereinbarungen sind verwaltet von Der Johns-Hopkins-Universität in übereinstimmung mit seinem Interessenkonflikt-Politik.