Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Nowa technika wczesnego wykrywania nowotworu z krwi

Recommended Posts

Naukowcy pracujący pod kierunkiem doktora Daniela De Carvalho z Princess Margaret Cancer Centre połączyli płynną biopsję, zmiany epigenetyczne oraz uczenie maszynowe i opracowali na tej podstawie test z krwi, który pozwala na wykrycie i sklasyfikowanie nowotworów na ich wczesnym etapie rozwoju.

Jesteśmy bardzo podekscytowani. Jednym z głównych problemów w leczeniu nowotworów jest ich wczesna diagnostyka. Na wczesnych etapach choroby to jak poszukiwanie igły w stogu siana, gdyż ilość nieprawidłowego DNA we krwi jest minimalna, mówi De Carvalho.

Prowadzony przez niego zespół naukowy skupił się nie na mutacjach DNA, a na zmianach epigenetycznych, dzięki czemu był w stanie zidentyfikować tysiące takich zmian unikatowych dla każdego nowotworu. Później, korzystając z metod analizy dużych zestawów danych i maszynowego uczenia się stworzyli zestaw cech charakterystycznych pozwalających na zidentyfikowanie nieprawidłowego DNA i określenie, z jakiego typu nowotworu pochodzi. W ten sposób problem „igły w stogu siana” został zamieniony w problem „tysięcy igieł w stogu siana”. Nowe podejście pozwala na znacznie łatwiejsze zidentyfikowanie choroby.

Technikę przetestowano początkowo na próbkach od 300 pacjentów, u których nowotwory występowały w sumie w 7 różnych miejscach (płuca, trzustka, piersi, szpik, pęcherz moczowy, nerki oraz okrężnica) i porównano je z próbkami od zdrowych osób. Okazało się, że w każdym przypadku udało się prawidłowo zidentyfikować nowotwór. Od czasu pierwszego testu badania powtórzono i już w sumie sprawdzono działanie nowej techniki na ponad 700 próbkach.

Następnym krokiem jest przeprowadzenie eksperymentów na większą skalę. Zespół De Carvalho chce teraz sprawdzić swoją technikę na tysiącach próbek pozyskanych od osób, których krew została pobrana na miesiące a nawet lata przed zdiagnozowaniem u nich nowotworu.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Terapia przeciwnowotworowa, której celem było usunięcie guza bez potrzeby odwoływania się do radio- i chemioterapii czy chirurgii, pomyślnie przeszła kolejny etap badań klinicznych. Rok po leczeniu u 13 z 15 pacjentów cierpiących wcześniej na nowotwór prostaty, nie wykryto śladów choroby.
      Terapia, opracowana na Rice University, jest prawdopodobnie pierwszą fototermalną terapią przeciwnowotworową, której pozytywne wyniki zostały opublikowane w piśmie recenzowanym. Jej opis ukazał się na łamach PNAS.
      W badaniach wzięło udział 16 mężczyzn w wieku 58–79 lat ze zlokalizowanym rakiem prostaty stwarzającym niskie i średnie ryzyko wzrostu i przerzutowania. Terapia polegała na zlokalizowanej ablacji za pomocą nanocząstek złota. Piętnastu pacjentom pierwszego dnia dożylnie podano nanocząstki złota, a drugiego dnia przeprowadzono zabieg ablacji. Wszyscy tego samego dnia wrócili do domu. Po 3, 6 i 12 miesiącach po zabiegu przeprowadzono badania pod kątem występowania u nich nowotworu. Jedynie u 2 z 15 mężczyzn wykryto guza.
      Wstrzyknięcie nanosfer ze złota i krzemu pozwoliło na precyzyjne usunięcie guza i oszczędzenie reszty prostaty. W ten sposób uniknęliśmy niekorzystnych skutków ubocznych i poprawiliśmy komfort życia pacjentów, którzy po tradycyjnych zabiegach mogliby mieć m.in. problemy z erekcją czy utrzymaniem moczu, powiedział główny autor badań, profesor Ardeshir Rastinehad.
      Badania kliniczne wciąż trwają i dotychczas wzięło w nich udział 44 pacjentów leczonych Nowym Jorku, Teksasie i Michigan.
      Autorkami nowej terapii są inżynier Naomi Halas i bionżynier Jennifer West. Przed około 20 laty postanowiły one skupić się na terapii bazującej na nanocząstkach i od około roku 2000 nad takim rozwiązaniem pracowały.
      Same nanocząstki, krzemowe sfery pokryte złotem, zostały stworzone przez Halas w 1997 roku. Uczona wykazała, że zmieniając grubość warstwy złota można spowodować, że nanocząstki będą reagowały na światło o różnej długości fali. Około 2000 roku wraz z West opracowała sposób niszczenia komórek nowotworowych poprzez podgrzanie nanocząstek za pomocą lasera o niskiej mocy pracującego w bliskiej podczerwieni. Ten zakres fali światła penetruje tkanki nie czyniąc im krzywdy. Panie zyskały rozgłos i założyły firmę Nanospectra Biosciences, której celem było przystosowanie nowej terapii do zastosowań klinicznych. W tym samym czasie ojciec pani Halas zachorował na nowotwór prostaty i widząc, jak cierpi w wyniku skutków ubocznych leczenia, uczona zdecydowała, że będzie prowadziła badania nanocząstek pod kątem opracowania terapii bez skutków ubocznych.
      Prace trwały tak długo m.in. z tego powodu, że West i Halas stworzyły zupełnie nową technologię i Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) nie wiedziała, jak się do niej odnieść. To były pierwsze nanocząstki, które rzeczywiście nadawały się do wprowadzenia do ludzkiego organizmu. Miałyśmy coś, co wyglądało jak kroplówka. FDA nie wiedziała, czy traktować je jak lek czy jako urządzenie. W pewnym momencie w FDA zastanawiano się nawet nad stworzeniem osobnego wydziału zajmującego się nanoterapiami, wspomina West.
      W końcu agencja zdecydowała się na regulowanie nowej terapii i uznanie jej za leczenie urządzeniem. Przed około 10 lat rozpoczęły się pierwsze testy kliniczne, których celem była ocena bezpieczeństwa terapii. Testy prowadzono na pacjentach z najbardziej zaawansowanymi stadiami rozwoju nowotworów głowy i szyi. W 2015 roku do obu pań dołączył doktor Rastinehad, który był jednym z autorów nowej techniki precyzyjnego obrazowania nowotworów prostaty. To on zaproponował wykorzystanie tej techniki – łączącej rezonans magnetyczny i ultradźwięki – jako platformy do minimalnie inwazyjnego precyzyjnego leczenia guzów prostaty za pomocą nanocząstek Halas i West.
      Ta praca pokazuje, jakie możliwości stoją za połączonymi siłami inżynierii i medycyny. Pozwalają one na praktyczne zastosowanie nowych technologii w medycynie klinicznej i poprawienie komfortu życia pacjentów, mówi West.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W ubiegłym tygodniu odbyła się 3-dniowa burza mózgów, w czasie której około 200 naukowców i przedstawicieli pacjentów chorujących na nowotwory dyskutowało o propozycji prezydenta Trumpa, który podczas styczniowego State of the Union zapowiedział przeznaczenie w ciągu 10 lat 500 milionów dolarów na badania nad nowotworami u dzieci. Jednym z głównych elementów planu jest utworzenie olbrzymiej bazy danych.
      Każdego roku nowotwory są diagnozowane u około 16 000 dzieci w USA. Nie wszystkie z nich przeżyją, a te, którym się to uda, często zmagają się ze skutkami ubocznymi leczenia. A gdyby wszystkie dane dotyczące takich dzieci, włącznie z datami ich urodzenia, wynikami testów genetycznych, informacjami o zażywanych lekach i wszelkimi danymi zdrowotnymi trafiły do jednej bazy danych, do której mieliby dostęp naukowcy zajmujący się badaniami nad nowotworami?
      Childhood Cancer Data Initiative (CCDI), jak taki projekt jest nazywany w National Cancer Institute (NCI), to ważna część planu zarysowanego przez prezydenta Trumpa. Mogłaby ona przynieść olbrzymie korzyści. Naukowcy mogliby dzięki niej opracować mniej szkodliwe metody leczenia czy w końcu dowiedzieć się, dlaczego u około 10% małych pacjentów chorujących na białaczkę choroba albo nie reaguje na leczenie, albo nawraca. Taka baza pomogłaby też w zwalczaniu rzadkich nowotworów, na które obecnie nie ma lekarstwa, gdyż naukowcy mogąc przeanalizować większą liczbę przypadków mogliby wyciągnąć jakieś wnioski.
      Jednak, jak zauważa szef NCI, Doug Lowy, gdyby stworzenie takiej bazy było prosto, to już byśmy ją stworzyli.
      Problem w tym, że dane medyczne dzieci i młodych dorosłych cierpiących na nowotwory są porozrzucane po wielu niekompatybilnych bazach danych. Znajdują się one m.in. w stanowych rejestrach osób cierpiących na nowotwory, bazach zawierających zsekwencjonowane genomy guzów nowotworowych, które są tworzone na potrzeby konkretnych projektów badawczych, znajdziemy je w bazie bazie Children's Oncology Group NCI, która prowadzi testy kliniczne. Wiele innych użytecznych danych pacjentów znajduje się w prywatnych praktykach lekarskich, różnych szpitalach, klinikach. Bardzo często nie są one zdigitalizowane, więc trzeba by te informacje ręcznie wprowadzić do systemów komputerowych. Osobny problem to dane z badań obrazowych, które trzeba by umieścić w takiej bazie wraz z odpowiednimi opisami i oznaczeniami. Żeby stworzyć taką jednolitą bazę trzeba  podjąć wiele decyzji dotyczących tego, jak głęboko sięgać w przeszłość. Czy na przykład, NCI powinna tworzyć profile genetyczne posiadanych przez siebie próbek guzów nowotworowych itp. itd.
      Eksperci, którzy uczestniczyli we wspomnianej burzy mózgów, zgodzili się co do tego, że w pierwszym etapie prac NCI musi stworzyć spis wszystkich istniejących baz danych i magazynów próbek. Pojawiła się też sugestia, że Instytut powinien w ciągu roku opracować sposób na połączenie pięciu największych istniejących pediatrycznych onkologicznych baz danych w jedną. Inny pomysł to wprowadzenie przez NCI numerów identyfikacyjnych pacjentów tak, by możliwe było ich śledzenie w różnych bazach. Jeszcze inny pomysł to stworzenie federalnej bazy danych badań przedklinicznych na zwierzętach, na wzór już istniejącej bazy danych badań klinicznych.
      Najbardziej jednak śmiałą propozycją było wpisanie każdego pacjenta nowotworowego do długoterminowego projektu danych populacyjnych. Niektórzy uczestnicy spotkania ostrzegali jednak przed „wynajdywaniem prochu na nowo”. Zauważyli, że istnieją już rozbudowane projekty badań populacyjnych, które obejmują wiele tysięcy ludzi. Nie ma sensu uwzględnianie w nich każdego człowieka, gdyż spowoduje to znaczące zwiększenie kosztów.
      National Cancer Institute zapowiada zebranie wszystkich pomysłów i przygotowanie podsumowania spotkania. Na razie wielką niewiadomą jest, jakie decyzje zapadną w Kongresie. Administracja prezydenta domaga się, by w budżecie na rok 2020 uwzględniono 50 milionów USD na rozpoczęcie prac nad CCDI. Kwota ta została uwzględniona w propozycji budżetowej Izby Reprezentantów, jednak Senat nie zaprezentował jeszcze projektu swojego budżetu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Latem zeszłego roku Jeff Weakley z Florydy zauważył wybrzuszenie na swojej stopie. Ponieważ ostatnimi czasy więcej biegał, myślał, że to pęcherz. Początkowo w ogóle się tym nie przejął, ale gdy zmiana nadal rosła, otworzył ją i ku swojemu zaskoczeniu znalazł fragment zęba rekina, który ugryzł go w 1994 r. podczas surfowania przy Flagler Beach.
      Najpierw Weakley chciał sobie zrobić z fragmentu zęba wisiorek, w pewnym momencie przeczytał jednak, że analizując DNA z zęba wyjętego z nogi ofiary, naukowcy z Florida Program for Shark Research zidentyfikowali gatunek rekina odpowiedzialnego za pogryzienie u wybrzeży stanu Nowy Jork. Pomysł z wisiorkiem został więc błyskawicznie zarzucony i Weakley skontaktował się z Florydzkim Muzeum Historii Naturalnej.
      Byłem bardzo podekscytowany możliwością identyfikacji rekina, bo zawsze chciałem wiedzieć [co mnie wtedy ugryzło]. Przez chwilę się wahałem, bo pomyślałem, że mogą mi powiedzieć, że padłem ofiarą makreli albo ryby z rodziny belonowatych, a to byłoby naprawdę upokarzające.
      Koniec końców okazało się jednak, że mężczyzna został ugryziony przez żarłacza czarnopłetwego (Carcharhinus limbatus).
      Choć tak naprawdę właściwie nikt nie był zaskoczony wynikiem (gdy do pogryzienia dochodzi na Florydzie, często odpowiada za nie właśnie C. limbatus), czymś niespodziewanym okazał się stan samego DNA. Przez ponad 24 lata układ odpornościowy Weakleya powinien je zniszczyć, dlatego Gavin Naylor i Lei Yang, menedżer jego laboratorium, oceniali szanse na powodzenie przedsięwzięcia jako bardzo małe lub żadne. Okazało się jednak, że byli w błędzie.
      Najpierw Yang oczyścił ząb, usunął część szkliwa i wyskrobał miazgę. Potem wyekstrahował z tkanki DNA i je oczyścił. Po kilku kolejnych etapach wstępnej obróbki porównał docelowe sekwencje z 2 bazami danych genetycznych rekinów i płaszczek. W ten sposób okazało się, że Weakley, wydawca magazynu Florida Sportsman, padł ofiarą żarłacza czarnopłetwego.
      Ponieważ w ok. 70% przypadków nie wiadomo, jaki gatunek dopuścił się pogryzienia, pozyskanie dokładniejszych danych pozwoliłoby opracować nowe strategie unikania takich sytuacji - podkreśla Yang.
      Po wypadku Weakley bardzo szybko, bo w ciągu paru tygodni, wrócił do wody. Zabezpieczał tylko stopę wodoodpornym bandażem i specjalnym butem. Po ćwierćwieczu co tydzień surfuje i łowi ryby, a napotkane rekiny traktuje jak psy, które potrafią dopiec w czasie joggingu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Opracowany na Uniwersytecie w Tampere sztuczny nos pomaga neurochirurgom zidentyfikować w trakcie operacji tkankę nowotworową i precyzyjniej usunąć guzy. Wyniki badań ukazały się właśnie w Journal of Neurosurgery.
      Resekcja elektrochirurgiczna z wykorzystaniem takich narzędzi, jak nóż elektrochirurgiczny z koagulatorem czy diatermia chirurgiczna, jest obecnie bardzo rozpowszechniona w neurochirurgii. Niszczone tkanki są rozpraszane w postaci dymu operacyjnego.
      Dzięki metodzie opracowanej na Uniwersytecie w Tampere dym chirurgiczny trafia do systemu pomiarowego, który identyfikuje złośliwą tkankę i odróżnia ją od tkanki zdrowej.
      W obecnej praktyce klinicznej złotym standardem śródoperacyjnej identyfikacji guza jest badanie histopatologiczne z brzegów resekcji [ang. frozen sections] - opowiada Ilkka Haapala. Patolog ogląda wycinek pod mikroskopem, a później powiadamia o wyniku zespół operacyjny.
      Nasza metoda zapewnia obiecującą metodę identyfikacji złośliwej tkanki w czasie rzeczywistym. Pozwala też badać kilka próbek z różnych punktów guza. Dodatkowym plusem [sztucznego nosa] jest to, że można go podłączyć do aparatury już obecnej na sali operacyjnej.
      Fińska technologia bazuje na różnicowej spektrometrii ruchliwości jonów DMS (od ang. differential mobility spectrometry).
      W ramach studium przeanalizowano 694 próbki tkanek; pobrano je z 28 guzów mózgu i okazów kontrolnych.
      W skład wykorzystanego do eksperymentów sztucznego nosa wchodzi system uczenia maszynowego, który analizuje związki lotne za pomocą technologii DMS, a także nóż elektrochirurgiczny.
      Biorąc pod uwagę wszystkie próbki, trafność klasyfikacyjna systemu sięgała 83%. W warunkach zawężonej analizy, kiedy glejaki porównywano do próbek kontrolnych, trafność klasyfikacyjna systemu wzrastała już jednak do 94% (czułość wynosiła 97%, a specyficzność 90%).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Uniwersytecie Stanforda powstały syntetyczne proteiny, które rozpoznają komórki nowotworowe i uruchamiają w nich mechanizm apoptozy (zaprogramowanej śmierci komórkowej), oszczędzając przy tym zdrowe komórki.
      Nowa technika nazwana przez jej twórców RASER (rewiring of aberrant signaling to effector release) wykorzystuje dwie proteiny. Pierwsza z nich jest aktywowana w obecności sygnału permanentnego wzrostu komórkowego, który jest obecny w wielu rodzajach nowotworów, a druga z protein jest nośnikiem zaprogramowanej przez naukowców reakcji, którą może być np. zapoczątkowywanie apoptozy komórki nowotworowej.
      Co prawda eksperymenty z techniką RASER były prowadzone w kontrolowanym środowisku laboratoryjnym, jednak naukowcy uważają, że może to doprowadzić do pojawienia się nowego typu celowanej terapii antynowotworowej, podczas której odpowiednio spreparowane proteiny będą precyzyjnie niszczyły komórki nowotworowe, co pozwoli uniknąć efektów ubocznych pojawiających się w innych metodach leczenia.
      Udało się nam przeprogramować komórkę nowotworową, by zachowywała się tak, jak sobie życzymy, mówi profesor neurobiologii i bioinżynierii Michael Lin. Zawsze poszukiwaliśmy sposobu, by zabić komórki nowotworowe, ale oszczędzić zdrowe komórki. Komórki nowotworowe pojawiają się jako skutek nieodpowiednich sygnałów, przez które się rozrastają w sposób niekontrolowany, zatem włamaliśmy się do komórek nowotworowych, by wykorzystać ten sygnał w pożytecznym celu.
      Wiele nowotworów polega na sygnałach pochodzących z receptorów obecnych na ich powierzchni. Te ścieżki sygnałowe są używane przez zdrowe komórki do wzrostu w odpowiedzi na czynniki zewnętrzne, np. na zranienie. Jednak w komórkach nowotworowych proteiny receptorów są często zmutowane lub dochodzi do ich nadmiernej ekspresji, przez co receptor „ciągle włączony” i bez przerwy wysyła do komórki sygnał prowadzący do jej wzrostu.
      Badacze ze Stanforda skupili się na dwóch receptorach z rodziny ErbB – EGFR i HER2. Często napędzają one nowotwory mózgu, piersi i płuc. Wiele leków działa poprzez blokowanie kaskady sygnałowej rozpoczynanej przez receptory. Jednak leki nie nie odróżniają komórek nowotworowych od komórek zdrowych i również w nich blokują szlaki sygnałowe.
      Nie mamy leku, który potrafiłby odróżnić prawidłowo działający szlak sygnałowy od nadmiernie aktywnego. Wiedzieliśmy, że potrzebujemy odpowiedniej strategii, ale do niedawna nią nie dysponowaliśmy, mówi Lin.
      Naukowcy najpierw zaprojektowali sztuczną proteinę złożoną z dwóch naturalnych protein. Jedna z nich łączy się z aktywnym receptorem ErbB, a druga wycina odpowiednią sekwencję aminokwasów. Następnie stworzyli drugą proteinę, która łączy się z wewnętrzną stroną błony komórkowej i niesie ze sobą odpowiedni „ładunek”, który w docelowej komórce wywołuje zaprogramowaną reakcję. Gdy pierwsza z protein połączy się z aktywnym receptorem ErbB, wycina z drugiej proteiny sekwencję „ładunku”, ten trafia do wnętrza komórki i rozpoczyna się zaprojektowany przez naukowców proces.
      Gdy receptor jest ciągle aktywny, a tak się dzieje w komórkach nowotworowych, uwolniony ładunek akumuluje się z czasem w komórce. W końcu jest go tak dużo, że rozpoczyna się pożądany proces. W ten sposób jest on uruchamiany wyłącznie w komórkach nowotworowych, wyjaśniają uczeni.
      Po licznych próbach i dostrajaniu nowej techniki, naukowcy byli w stanie precyzyjnie atakować konkretne komórki nowotworowe zależne od aktywności receptora ErbB. Rozpoczęto więc testy z proteiną uruchamiającą apoptozę.
      Uczeni porównali skuteczność techniki RASER z dwoma powszechnie stosowanymi technikami walki z dającymi przerzuty rakiem piersi – chemioterapią oraz leczeniem środkami blokującymi receptory ErbB. Badania prowadzono na różnych laboratoryjnych kulturach. Część stanowiły kultury komórek raka piersi i płuc, w których szlak sygnałowy ErbB był nadaktywny, część kultury komórek raka piersi z normalną aktywnością ErbB, a część prawidłowe komórki piersi i płuc.
      Badania wykazały, że chemioterapia z użyciem karboplatyny i paklitakselu zabijała wszystkie komórki bez wyjątku. Terapia inhibitorem ErbB dawała niejednoznaczne wyniki i nie były one wiarygodnie skorelowane z poziomem aktywności receptora ErbB. Tylko technika RASER zabiła te komórki, które wykazywały nadmierną aktywność ErbB, a oszczędziła te o normalnej aktywności receptora.
      Uczonych czeka jeszcze sporo pracy zanim sprawdzą, czy RASER działa na komórkach ludzkiego guza. Wśród wyzwań przed jakimi stoją będzie znalezienie sposobu na dostarczenie sztucznych protein do guza czy zrozumienie, jak na ich obecność w organizmie zareaguje układ odpornościowy.
      Jednak profesor Lin jest optymistą. Mamy sporą wiedzę na temat genomu nowotworu, szlaków sygnałowych i interakcji komórek nowotworowych z układem odpornościowym. W końcu powinniśmy połączyć tę wiedzę, by opracować sposób na poradzenie sobie z jednymi z najpoważniejszych problemów zdrowotnych, przed jakimi stają ludzie. RASER to technika zarówno indywidualna jak i ogólna, po raz pierwszy możemy zaatakować chore komórki oszczędzając te zdrowe.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...