Flüssigbiopsie mit RNA-Modifikationsanalyse erkennt Dickdarmkrebs im Frühstadium mit 95-prozentiger Genauigkeit

Flüssigbiopsien sind Tests, die anhand einer einfachen Blutentnahme nach Anzeichen von Krebs suchen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Biopsien, bei denen ein Gewebestück entnommen wird, sucht eine Flüssigbiopsie typischerweise nach Mutationen oder Veränderungen in DNA-Fragmenten von Krebszellen, die im Blut zirkulieren.

Flüssigbiopsien stellen zwar eine vielversprechende, nichtinvasive Methode zur Erkennung und Überwachung des Fortschreitens einer Krebserkrankung dar, sind jedoch in den frühen Stadien der Erkrankung nicht so empfindlich und genau.

Wissenschaftler der Universität Chicago haben einen empfindlicheren Flüssigbiopsietest entwickelt, der zur Krebserkennung RNA statt DNA verwendet.

Anhand von Blutproben von Patienten mit Dickdarmkrebs konnte der Test die frühesten Stadien der Krankheit mit einer Genauigkeit von 95 % erkennen und war damit den bestehenden kommerziellen nicht-invasiven Testmethoden deutlich überlegen.

Schwierigkeiten bei der Frühdiagnose

Wenn Tumorzellen absterben, zerfallen sie und geben Teile ihres genetischen Materials in den Blutkreislauf ab. Standardmäßige Flüssigbiopsien nutzen diese schwimmende DNA, die sogenannte zirkulierende zellfreie DNA (cfDNA), zur Krebserkennung.

In den frühen Stadien der Krankheit, wenn die Tumorzellen noch aktiv wachsen und sich vermehren, ist jedoch nur sehr wenig cfDNA im Blut vorhanden.

„Das war ein großes Problem für die Früherkennung. Es ist einfach nicht genügend Tumor-DNA im Blut vorhanden“, sagte Dr. Chuan He, angesehener Professor für Chemie und Professor für Biochemie und Molekularbiologie an der Universität Chicago.
„Das war für uns alle ein Problem bei der Früherkennung von Darmkrebs, deshalb haben wir uns entschieden, stattdessen RNA zu verwenden.“

Dr. He ist der Hauptautor der in Nature Biotechnology veröffentlichten Studie „Modifications of microbiome-derived cell-free RNA in plasma discriminates colorectal cancer samples“.

Warum RNA?

RNA ist eine Zwischenform des genetischen Codes, die die Anweisungen der DNA kopiert und ausführt, um die von Zellen benötigten Proteine herzustellen. RNA-Tests sind ein guter Indikator für die Genaktivität, da das Vorhandensein von RNA bedeutet, dass Zellen aktiv arbeiten und Proteine aufbauen.

Für die neue Studie begannen die Doktoranden Cheng-Wei Ju und Li-Sheng Zhang, ein ehemaliger Postdoktorand in Hes Labor (jetzt Professor an der Hong Kong University of Science and Technology), die Möglichkeit zu untersuchen, zirkulierende zellfreie RNA (cfRNA) anstelle von cfDNA zur Krebsdiagnose und -erkennung zu verwenden.

Das Mikrobiom erforschen

Die Studie zeigte, dass wir nicht nur cfRNA-Modifikationen in menschlichen Zellen messen konnten, sondern auch RNA von Darmmikroben nachweisen konnten. Milliarden von Bakterien koexistieren mit uns in unserem Verdauungssystem, und auch ihre Aktivität verändert sich bei Krebs.

„Wir stellten fest, dass die von Mikroben freigesetzte RNA bei Krebspatienten und gesunden Menschen signifikante Unterschiede aufwies“, sagte Dr. He.
„Wenn im Darm ein Tumor zu wachsen beginnt, reorganisiert sich das benachbarte Mikrobiom als Reaktion auf die Entzündung, was sich auf die umliegenden Mikroben auswirkt.“

Die Mikrobiompopulation erneuert sich deutlich schneller als menschliche Zellen. Dabei sterben mehr Zellen ab und geben RNA-Fragmente in den Blutkreislauf ab. Das bedeutet, dass ein Test, der Veränderungen der mikrobiellen RNA misst, potenzielle Tumoraktivität deutlich früher erkennen könnte als Tests auf Basis der DNA menschlicher Tumorzellen.

Ergebnisse

• Bestehende kommerzielle Tests zur Messung von DNA oder RNA im Stuhl weisen bei Krebs im Spätstadium eine Genauigkeit von etwa 90 % auf, in frühen Stadien sinkt ihre Genauigkeit jedoch auf unter 50 %.

• Ein neuer Test auf Basis von RNA-Modifikationen zeigte insgesamt eine Genauigkeit von fast 95 %, darunter eine hohe Genauigkeit in den frühesten Stadien von Krebs.

„Dies ist das erste Mal, dass RNA-Modifikationen als potenzieller Biomarker für Krebs eingesetzt wurden. Es hat sich als wesentlich zuverlässiger und sensitiver erwiesen als die Messung des RNA-Spiegels“, sagte Dr. He.
„Die Fähigkeit, Krebs in diesen frühen Stadien zu erkennen, ist beispiellos.“