Un singur test pentru cancer, infecții, diabet, și multe altele

Sângele, împreună cu eritrocitele, leucocitele și hormonii, conține fragmente mici de ADN care sunt eliminate din celule după moarte. De-a lungul timpul, datorită creșterii vitezei și eficienței aparatelor utilizate pentru a analiza aceste fragmente care conțin informație genetică, au apărut așa numitele teste de ADN fetal liber din sângele matern (cell-free DNA sau cfDNA).

Atunci când celulele mor, ele eliberează ADN în sânge și în acest fel se poate afla la ce nivel s-a produs o leziune în organism. Datorită faptului că testele de ADN liber circulant necesită doar prelevarea unei probe de sânge, ele ar putea ajuta la diagnosticarea facilă a unei palete largi de patologii în stadiile cele mai timpurii, când sunt mai ușor de tratat. De asemenea, testele ar putea înlocui necesitatea unor biopsii dureroase cu scopul de a monitoriza starea unui nou organ post-transplant.

Testul de ADN liber circulant a fost aplicat pentru prima oară în 2011, prin verificarea ADN-ului fetal în sângele femeii gravide, putându-se descoperi în primele luni de sarcină dacă fătul are sindrom Down sau alte patologii genetice similare. În ultimul timp, aceste teste din sângele matern au înlocuit din ce în ce mai mult investigațiile de tipul ecografie și analize de sânge.

Recent, oamenii de știință au cercetat ADN-ul liber circulant pentru a dezvolta așa numitele biopsii lichide, cu ajutorul cărora se pot analiza caracteristicile genetice ale tumorii sau se pot găsi semne de recurență ala tumorilor. Adesea, pe măsură ce cresc și se dezvoltă, tumorile elimină ADN în sânge. Acest ADN este diferit de ADN-ul normal, pentru că celulele tumorale conțin mutații. Prima biopsie lichidă a fost realizată în urmă cu 3 ani și încă nu face parte din testele de rutină. O companie afirmă că va distribui teste de biopsie lichidă la 1 milion de persoane în următorii 5 ani iar o alta a adunat aproximativ 1 miliard de dolari în scopul cercetării.

În prezent, se testează o metodă similară ADN-ului liber circulant pentru organele nou transplantate și cu risc de a fi respinse de sistemul imun al primitorului. La acest moment, starea unui organ transplantat este verificată prin biopsii repetate, care sunt costisitoare și invazive. Post-transplant, în organismul primitorului circulă mici fragmente de ADN provenite de la organul transplantat, ceea ce reprezintă un proces normal. Totuși, în cazul în care sistemul imun al primitorului atacă noul organ, nivelele de ADN continuă să crească pe parcurs ce celulele străine mor. Exita o companie numită CareDx care vinde deja un test ce detectează această modificare la pacienții cu transplant renal.

De asemenea, cercetătorii explorează posibilitatea că fragmentele de ADN să fie utilizate și pentru diagnosticarea bolilor cronice sau pentru descoperirea unei patologii înainte de apariția simptomelor. Din punct de vedere tehnic acest lucru este posibil dar beneficiul adus pacienților rămâne sub semnul întrebării.

Oamenii de știință de la Universitatea din Stanford au observat existența în sânge a materialului genetic provenit de la agenți infecțioși precum virușii. Cercetând dacă ADN-ul liber circulant ar putea indentifica infecțiile, aceștia au ajuns la concluzia că doar unul din 100.000 sau din 1.000.000 mici fragmente de ADN din sânge ar putea proveni într-adevăr de la viruși sau alți agenți patogeni.

Cercetătorii au inventat o metodă de amplificare a semnalului prin reducerea ADN-ului uman din probele de sânge. La începutul acestui an compania Karius a lansat un test care poate indentifica bacteriile, fungii, virușii sau paraziții la pacienții spitalizați, având capacitatea de a identifica infecțiile apărute la nivelul unor organe invaziv de biopsiat, precum plămânul și creierul. Testul este foarte util la pacienții cu infecții oculte sau la cei la care nu se poate realiza o intervenție chirurgicală datorită severității bolii.

La un pacient la care CT-ul și RMN-ul au arătat noduli la nivelul creierului și la care singura metoda prin care se putea determina cauza era biopsia din țesut cerebral, testul Karius a reușit să detecteze parazitul Toxoplasma Gondii, responsabil de toxoplasmoză. Testul este disponibil în 8 spitale din America iar compania își propune ca la sfârșitul acestui an să îl distribuie și în alte spitale.

În caz de sarcină, cancer și infecție, determinarea fragmentelor de ADN provenit de la făt, tumoare și respectiv, agentul infecțios nu este un proces dificil întrucât, în toate aceste trei cazuri, testul de ADN liber circulant analizează genomuri separate. Totuși, alte patologii sunt mai greu de identificat deoarece trebuie cercetat țesutul și organul de la care provine ADN-ul. În acest caz, secvențierea genomului nu este utilă pentru că toate celulele din organism au genomuri identice, fiind greu de spus dacă fragmentele de ADN provin de la rinichi, inimă sau stomac. O soluție ar fi observarea grupelor metil care se atașează la ADN și controlează activarea și represia genica. Aceste grupe metil au modele diferite în organe diferite și chiar între tipurile de celule ale aceluiași organ. Cercetătorii au realizat o mapare a metilării în organism astfel încât un fragment de ADN în sânge să poate fi urmărit până la origine, în funcție de modelul caracteristic.

Utilizând aceeași metodă, cercetătorii din Israel au publicat un studiu anul trecut care sugerează că persoanele cu diabet în curs de dezvoltare au valori ridicate ale ADN-ului liber circulant, deoarece celulele insulare pancreatice mor pe parcus ce boala evoluează. Testul de ADN liber circulant poate semnaliza suferința pancreasului înainte de a ajunge într-un stadiu avansat iar tratamentul poate fi instituit pentru a preveni acest lucru. De asemenea, oamenii de știință au descoperit în sângele pacienților cu scleroză multiplă activă ADN liber circulant provenind de la creier. Același ADN liber circulant de la creier a fost descoperit în sângele pacienților la care s-au produs leziuni cerebrale după un infarct miocardic.

Jay Shendure, genetician de la Universitatea din Washington vorbește despre ADN-ul liber circulant ca despre un adevărat stetoscop molecular pentru următorii 200 ani. El a dezvoltat o metodă alternativă pentru a determina proveniența ADN-ului liber circulant. La nivelul genomului, filamentele spiralate de ADN-ul sunt împachetate în mod diferit de la un țesut la altul, astfel încât după moartea celulară, ADN-ul este fragmentat în modele diferite. Spre exemplu, ADN-ul liber circulant provenind de la mușchiul inimii are dimensiuni diferite față de cel din neuroni.

Un studiu recent al cercetătorilor din Washington a utilizat modelele pentru a detecta sursa tumorilor la 5 pacienți cu cancer. Ei au aplicat metoda la 4-5% dintre cazurile de cancer invaziv în care originea inițială a tumorii este necunoscută, întrucât cunoașterea originii poate ajuta medicii să aleagă cel mai bun tratament.

Printre patologiile care ar putea fi descoperite cu ajutorul testelor de ADN liber circulant se numără accidentul vascular cerebral sau bolile autoimune precum lupusul. Totuși, pentru a fi precis, un test trebuie să fie accesibil și practic, ceea ce necesită o perfecționare continuă. Aceste teste oferă posibilitatea că în viitor o simplă probă de sânge să ajute la îmbunătățirii calității vieții.

Sursa: Scientific American