Назад
Недавнее исследование ученых Университета Нагоя показало, что микроРНК в моче могут быть перспективным биомаркером для диагностики опухолей мозга.
Результаты исследования, опубликованные в журнале ACS Applied Materials & Interfaces, показали, что обычные анализы мочи могут помочь в раннем обнаружении и лечении опухолей мозга, что, возможно, приведет к повышению выживаемости пациентов.
Ранняя диагностика опухолей головного мозга часто затруднена, отчасти потому, что большинство людей проходят КТ или МРТ головного мозга только после появления неврологических нарушений, таких как нарушение подвижности конечностей и неспособность говорить. Когда опухоли мозга обнаруживаются с помощью КТ или МРТ, во многих случаях они уже достигли слишком больших размеров, чтобы их можно было полностью удалить, что может снизить выживаемость пациентов. С этой точки зрения, крайне необходимы точные, простые и недорогие методы раннего обнаружения опухолей мозга.
В качестве диагностического биомаркера раковых опухолей микроРНК в последнее время привлекают значительное внимание. МикроРНК выделяются из различных клеток и существуют в стабильном и неповрежденном состоянии во внеклеточных везикулах в биологических жидкостях, таких как кровь и моча. Исследователи Университета Нагоя сосредоточились на микроРНК в моче как биомаркере опухолей мозга. "Мочу можно легко собрать, не создавая нагрузки на организм человека", - говорит доцент Университета Нагоя Ацуси Нацуме, автор исследования.
"Жидкостная биопсия на основе мочи не была полностью апробирована для пациентов с опухолями мозга, потому что ни одна из традиционных методик не может эффективно извлечь микроРНК из мочи с точки зрения разновидностей и количества. Поэтому мы решили разработать устройство, способное это сделать". Разработанное ими новое устройство оснащено 100 миллионами нанопроводов из оксида цинка, которые можно стерилизовать и производить массово, и поэтому оно подходит для реального медицинского использования. Устройство может извлекать значительно большее количество и разнообразие микроРНК из одного миллилитра мочи по сравнению с традиционными методами.
Анализ микроРНК, собранных с помощью этого устройства из мочи пациентов с опухолями мозга и лиц, не страдающих раком, показал, что многие микроРНК, дериватов опухолей мозга, действительно существуют в моче в стабильном состоянии. Далее исследователи изучили, могут ли микроРНК мочи служить биомаркером опухолей мозга, используя свою диагностическую модель, основанную на экспрессии микроРНК в образцах мочи пациентов с опухолями мозга и лиц без рака.
Результаты показали, что модель может дифференцировать пациентов от лиц без рака с чувствительностью 100% и специфичностью 97%, независимо от злокачественности и размера опухолей.
Таким образом, исследователи пришли к выводу, что микроРНК в моче является перспективным биомаркером опухолей головного мозга. Они надеются, что их результаты будут способствовать ранней диагностике агрессивных видов рака мозга, таких как глиобластомы, а также других видов рака.
Доктор Нацуме говорит: "В будущем, благодаря сочетанию искусственного интеллекта и телемедицины, люди смогут узнавать о наличии рака, а врачи смогут узнавать состояние раковых больных всего лишь по анализу небольшого количеству их ежедневной мочи".
Yotaro Kitano et al. Модель диагностики опухолей центральной нервной системы на основе микроРНК в моче с использованием Nanowire Scaffolds (аннотация).
Не существует точных методов массового скрининга для раннего выявления опухолей центральной нервной системы (ЦНС). В последнее время большое внимание уделяется жидкостной биопсии для менее инвазивного скрининга рака. В отличие от других видов рака, опухоли ЦНС требуют усилий для поиска биомаркеров из-за наличия гематоэнцефалического барьера, который ограничивает молекулярный обмен между паренхимой и кровью. Кроме того, из-за отсутствия удовлетворительного способа сбора биомаркеров в моче, жидкостная биопсия на основе мочи не была полностью изучена, несмотря на то, что она имеет некоторые преимущества по сравнению с биопсией на основе крови или спинномозговой жидкости.
В данном исследовании мы разработали массово производимое и стерилизуемое устройство на основе нанопроволоки, которое может эффективно извлекать микроРНК из мочи. МикроРНК мочи пациентов с опухолями ЦНС (n = 119) и лиц без рака (n = 100) были проанализированы с помощью микрочипов для получения комплексных профилей экспрессии микроРНК. Для выяснения происхождения микроРНК мочи пациентов с опухолями ЦНС были созданы органоиды глиобластомы. Выведенные из органоидов глиобластомы дифференциально экспрессированные микроРНК (differentially expressed microRNAs - DEMs) включали 73,4% DEMs в моче пациентов с материнскими опухолями, но включали только 3,9% DEMs в моче нераковых людей, что позволило предположить, что многие микроРНК, деривативов опухолей ЦНС, могут быть идентифицированы непосредственно в моче.
Мы построили диагностическую модель на основе экспрессии идентифицированных микроРНК и обнаружили, что она способна дифференцировать больных и не больных раком людей с чувствительностью и специфичностью 100 и 97%, соответственно, в независимом массиве данных. Наши результаты показывают, что микроРНК мочи, выделенные с помощью нанопроволочного устройства, представляют собой хорошо подходящую стратегию для массового скрининга опухолей ЦНС.
