Gli scienziati hanno sviluppato due agenti, costituiti da nanoparticelle terapeutiche e anticorpi, che potrebbero essere somministrati ai pazienti poco prima di un prelievo di sangue per consentire ai medici di rilevare meglio il DNA tumorale nel sangue utilizzando una tecnologia chiamata biopsia liquida.
Le biopsie liquide promettono di trasformare il modo in cui i tumori vengono diagnosticati, monitorati e trattati rilevando il DNA che i tumori rilasciano nel sangue. Ma il sistema immunitario del corpo rappresenta una sfida significativa. Le cellule immunitarie nel fegato e gli enzimi che degradano il DNA nel sangue rimuovono il DNA tumorale circolante dal flusso sanguigno in pochi minuti, rendendo difficile la cattura e il rilevamento di questo DNA in un esame del sangue.
Per superare questo problema, un team del Broad Institute del MIT e di Harvard e Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha sviluppato due “agenti di priming” iniettabili che rallentano brevemente la rimozione del DNA tumorale circolante dal corpo, consentendo ai livelli di questo DNA di essere eliminati. aumentare temporaneamente nel sangue ed essere raccolti per i test.
Il team afferma che questi agenti di priming potrebbero migliorare le prestazioni delle biopsie liquide per il cancro e potenzialmente altre malattie, in modo simile al modo in cui gli agenti di contrasto vengono somministrati ai pazienti per migliorare le scansioni di immagini mediche. I loro risultati sono pubblicati su Science.
Viktor Adalsteinsson, direttore del Gerstner Center for Cancer Diagnostics a Broad, Sangeeta Bhatia, membro dell'istituto a Broad, professore al MIT e direttore del Marble Center for Cancer Nanomedicine presso il Koch Institute del MIT, e J. Christopher Love, un membro associato at Broad e un professore del Koch Institute del MIT, sono co-autori senior dello studio.
"La biopsia liquida cambierà radicalmente il modo in cui il cancro viene diagnosticato e trattato, ma richiede una maggiore sensibilità", ha affermato Adalsteinsson. "Per migliorare la sensibilità, abbiamo cercato di affrontare per la prima volta la biologia della clearance del DNA tumorale circolante, riconoscendo che questo è un ostacolo fondamentale a monte della maggior parte dei test di biopsia liquida che, se risolto, potrebbe apportare grandi benefici ai pazienti."
Uno degli agenti di priming è costituito da nanoparticelle che, come il DNA tumorale circolante, vengono consumate dalle cellule immunitarie del fegato. "Abbiamo pensato di poter progettare una nanoparticella fittizia sicura per distrarre quelle cellule immunitarie e lasciare intatto il DNA tumorale circolante in modo che potesse trovarsi in una concentrazione più elevata nei campioni di sangue", ha detto Bhatia.
L’altro agente comprende anticorpi ingegnerizzati che si legano al DNA tumorale, proteggendolo dalla distruzione da parte degli enzimi circolanti. Entrambe le strategie, ovvero le nanoparticelle terapeutiche e gli anticorpi, sono forme di medicina già consolidate per l'uso negli esseri umani.
"Le attuali tecnologie di biopsia liquida sono limitate dalla quantità di DNA tumorale presente nella provetta di sangue", ha detto Love. "Così abbiamo iniziato a pensare a come iniettare qualcosa in anticipo per potenziare o potenziare quel segnale."
Carmen Martin-Alonso, una studentessa laureata nel laboratorio di Bhatia, ha guidato la progettazione delle nanoparticelle. Shervin Tabrizi, un associato post-dottorato nel laboratorio di Love e nel Gerstner Center del Broad e oncologo radioterapista presso il Massachusetts General Hospital, ha preso l'iniziativa di progettare gli anticorpi. E Kan Xiong, ricercatore presso il Gerstner Center at the Broad, ha condotto uno sforzo per ottimizzare l'analisi di singole goccioline di sangue di topo per individuare il DNA tumorale circolante.
Negli studi sui topi, il team ha dimostrato che la somministrazione di questi agenti di priming una o due ore prima del prelievo di un campione di sangue aumentava la quantità di DNA tumorale circolante in un campione di sangue di oltre 10 volte. Ciò ha migliorato la sensibilità nel rilevare il cancro mediante biopsia liquida nei topi con un basso carico tumorale da meno del 10% a più del 75%. I livelli circolanti di DNA tumorale negli animali sono tornati ai valori basali entro un giorno.
"La capacità di ottenere il picco di attività di questi agenti entro un paio d'ore, seguito dalla loro rapida eliminazione, significa che qualcuno potrebbe andare allo studio del proprio medico, ricevere un agente come questo e poi donare il proprio sangue per il test stesso, il tutto in pochi minuti." una visita", ha detto Love. "Questa caratteristica fa ben sperare per il potenziale di tradurre questo concetto in uso clinico."
Il team afferma che i loro agenti di priming rappresentano nuove tecnologie di piattaforma che potrebbero in linea di principio migliorare le biopsie liquide non solo per il cancro ma anche per le malattie neurodegenerative, i disordini metabolici, le malattie infettive profonde e i test genetici prenatali, nonché per il rilevamento di altri scarsi analiti di rilevanza clinica.
"Aumentare la circolazione del DNA tumorale nel sangue è solo la punta dell'iceberg", ha detto Adalsteinsson. "Il priming è una nuova frontiera che siamo entusiasti di sviluppare ulteriormente nella diagnostica del cancro e oltre."
Ulteriori informazioni: Carmen Martin-Alonso et al, Gli agenti di priming riducono temporaneamente la clearance del DNA libero da cellule per migliorare le biopsie liquide, Scienza (2024). DOI:10.1126/science.adf2341. www.science.org/doi/10.1126/science.adf2341
Informazioni sul giornale: Scienza
Fornito dal Broad Institute del MIT e Harvard
