Το φυλάκιο κατά του καρκίνου: καθολικοί δείκτες μόνο για τον καρκίνο

ΜΙΝΙ ΚΡΙΤΙΚΗ

Το φυλάκιο κατά του καρκίνου: καθολικοί δείκτες μόνο για τον καρκίνο

Chengchen Qian1, Xiaolong Zou2, Wei Li1,3, Yinshan Li4, Wenqiang Yu5

1Shanghai Epiprobe Biotechnology Co., Ltd, Shanghai 200233, Κίνα;2 Τμήμα Γενικής Χειρουργικής, το Πρώτο Συνεργαζόμενο Νοσοκομείο του Ιατρικού Πανεπιστημίου Harbin, Harbin 150001, Κίνα.3Shandong Epiprobe Medical Laboratory Co., Ltd, Heze 274108, Κίνα;4 Λαϊκό Νοσοκομείο της Αυτόνομης Περιφέρειας Ningxia Hui, Ιατρικό Πανεπιστήμιο Ningxia, Yinchuan 750002, Κίνα;5 Shanghai Public Health Clinical Center & Department of General Surgery, Huashan Hospital & Cancer Metastasis Institute & Laboratory of RNA Epigenetics, Institutes of Biomedical Sciences, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China

ΑΦΗΡΗΜΕΝΗ

Ο καρκίνος είναι η κύρια αιτία θανάτου παγκοσμίως.Η έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου μπορεί να μειώσει τη θνησιμότητα όλων των τύπων καρκίνου.Ωστόσο, λείπουν αποτελεσματικοί βιοδείκτες έγκαιρης ανίχνευσης για τους περισσότερους τύπους καρκίνου.Η μεθυλίωση του DNA ήταν πάντα ένας κύριος στόχος ενδιαφέροντος επειδή η μεθυλίωση του DNA συνήθως συμβαίνει πριν από άλλες ανιχνεύσιμες γενετικές αλλαγές.Κατά τη διερεύνηση των κοινών χαρακτηριστικών του καρκίνου χρησιμοποιώντας έναν νέο οδηγό προσδιορισμού θέσης για τη μεθυλίωση του DNA, μια σειρά καθολικών δεικτών μόνο για καρκίνο (UCOMs) έχουν αναδειχθεί ως ισχυροί υποψήφιοι για αποτελεσματική και ακριβή έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου.Ενώ η κλινική αξία των σημερινών βιοδεικτών καρκίνου μειώνεται από τη χαμηλή ευαισθησία ή/και χαμηλή ειδικότητα, τα μοναδικά χαρακτηριστικά των UCOM εξασφαλίζουν κλινικά σημαντικά αποτελέσματα.Η επικύρωση του κλινικού δυναμικού των UCOM σε καρκίνους του πνεύμονα, του τραχήλου της μήτρας, του ενδομητρίου και του ουροθηλίου υποστηρίζει περαιτέρω την εφαρμογή των UCOM σε πολλαπλούς τύπους καρκίνου και διάφορα κλινικά σενάρια.Στην πραγματικότητα, οι εφαρμογές των UCOM βρίσκονται επί του παρόντος υπό ενεργό διερεύνηση με περαιτέρω αξιολόγηση στην έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου, τη βοηθητική διάγνωση, την αποτελεσματικότητα της θεραπείας και την παρακολούθηση υποτροπών.Οι μοριακοί μηχανισμοί με τους οποίους τα UCOM ανιχνεύουν καρκίνους είναι τα επόμενα σημαντικά θέματα που πρέπει να διερευνηθούν.Η εφαρμογή των UCOM σε σενάρια πραγματικού κόσμου απαιτεί επίσης εφαρμογή και βελτίωση.

ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ

Ανίχνευση καρκίνου;προσυμπτωματικός έλεγχος καρκίνου;Μεθυλίωση DNA;επιγενετική καρκίνου;βιοδείκτες καρκίνου

Γιατί χρειαζόμαστε επειγόντως νέα βιοδείκτες;

Μετά την καταπολέμηση του καρκίνου για περισσότερο από έναν αιώνα, ο καρκίνος εξακολουθεί να είναι η πιο θανατηφόρα βιολογική απειλή για την ανθρωπότητα.Ο καρκίνος παραμένει μια παγκόσμια ανησυχία για την υγεία με 19,3 εκατομμύρια νέες περιπτώσεις και σχεδόν 10 εκατομμύρια θανάτους που υπολογίζονται το 20201. Το 2020 εκτιμάται ότι διαγνώστηκαν 4,6 εκατομμύρια νέες περιπτώσεις καρκίνου στην Κίνα, αντιπροσωπεύοντας το 23,7% των νέων περιπτώσεων καρκίνου παγκοσμίως σύμφωνα με το GLOBOCAN1.Επιπλέον, περίπου 3 εκατομμύρια θάνατοι αποδόθηκαν στον καρκίνο στην Κίνα το 2020, που ήταν το 30% των παγκόσμιων θανάτων που σχετίζονται με τον καρκίνο1.Αυτά τα στατιστικά έδειξαν ότι η Κίνα κατέχει την πρώτη θέση όσον αφορά τη συχνότητα εμφάνισης και το ποσοστό θνησιμότητας από καρκίνο.Επιπλέον, το ποσοστό επιβίωσης 5 ετών από τον καρκίνο είναι 40,5%, το οποίο είναι 1,5 φορές χαμηλότερο από το ποσοστό 5ετούς επιβίωσης στις Ηνωμένες Πολιτείες2,3.Η συγκριτικά χαμηλότερη επιβίωση και τα υψηλότερα ποσοστά θνησιμότητας στην Κίνα από ό,τι σε χώρες με υψηλότερους δείκτες ανθρώπινης ανάπτυξης υποδηλώνουν ότι απαιτείται επειγόντως ένα αποτελεσματικό και οικονομικά αποδοτικό σύστημα πρόληψης και επιτήρησης του καρκίνου.Η έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου είναι ένα από τα πιο κρίσιμα στοιχεία σε ένα σύστημα υγειονομικής περίθαλψης.Η έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου μπορεί να βελτιώσει την πρόγνωση και την επιβίωση σε πρώιμο στάδιο σε όλους σχεδόν τους τύπους καρκίνου4.Οι επιτυχημένες στρατηγικές προσυμπτωματικού ελέγχου έχουν οδηγήσει σε σημαντική μείωση της επίπτωσης και των ποσοστών θνησιμότητας από καρκίνους του τραχήλου της μήτρας, του μαστού, του παχέος εντέρου και του προστάτη.

Ωστόσο, η έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου δεν είναι εύκολη υπόθεση.Η διερεύνηση της βιολογίας και της πρόγνωσης του πρώιμου καρκίνου, ο εντοπισμός και η επικύρωση αξιόπιστων βιοδεικτών έγκαιρης ανίχνευσης και η ανάπτυξη προσβάσιμων και ακριβών τεχνολογιών έγκαιρης ανίχνευσης ήταν πάντα τα μεγαλύτερα εμπόδια στη διαδικασία4.Η ακριβής ανίχνευση του καρκίνου μπορεί να διακρίνει τις καλοήθεις από τις κακοήθεις βλάβες, γεγονός που βοηθά στην αποφυγή περιττών διαδικασιών και διευκολύνει την περαιτέρω διαχείριση της νόσου.Οι τρέχουσες στρατηγικές πρώιμης ανίχνευσης περιλαμβάνουν βιοψίες με βάση το ενδοσκόπιο, ιατρική απεικόνιση, κυτταρολογία, ανοσοπροσδιορισμούς και τεστ βιοδεικτών5-7.Όντας παρεμβατικές και δαπανηρές, οι βιοψίες που βασίζονται σε ενδοσκόπιο φέρουν εγγενώς μεγάλο βάρος ως σημαντική ιατρική διαδικασία που βασίζεται σε επαγγελματικό προσωπικό.Όπως και η κυτταρολογία, και οι δύο μέθοδοι προσυμπτωματικού ελέγχου εξαρτώνται από τους επαγγελματίες του ιατρού και βασίζονται στην προσωπική κρίση με απόδοση που απέχει πολύ από την ιδανική8.Αντίθετα, οι ανοσοπροσδιορισμοί είναι εξαιρετικά ανακριβείς, δεδομένων των υψηλών ψευδώς θετικών ποσοστών.Η ιατρική απεικόνιση, ως προληπτική τακτική, απαιτεί ακριβό εξοπλισμό και εξειδικευμένους τεχνικούς.Ως εκ τούτου, η ιατρική απεικόνιση είναι εξαιρετικά περιορισμένη λόγω της χαμηλής προσβασιμότητας.Για όλους αυτούς τους λόγους, οι βιοδείκτες φαίνεται να είναι η καλύτερη επιλογή για την έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου.

Αλληλογραφία στους: Yinshan Li και Wenqiang Yu

Email: liyinshan@nxrmyy.com and wenqiangyu@fudan.edu.cn

Αναγνωριστικό ORCID: https://orcid.org/0009-0005-3340-6802 και

https://orcid.org/0000-0001-9920-1133

Λήψη 22 Αυγούστου 2023.δεκτό στις 12 Οκτωβρίου 2023.

δημοσιεύθηκε ηλεκτρονικά στις 28 Νοεμβρίου 2023.

Διαθέσιμο στο www.cancerbiomed.org

©2023 Βιολογία και Ιατρική Καρκίνου.Creative Commons

Attribution-NonCommercial 4.0 International License

Οι βιοδείκτες κατηγοριοποιούνται επί του παρόντος ως πρωτεΐνες, δείκτες μετάλλαξης DNA, επιγενετικοί δείκτες, χρωμοσωμικές ανωμαλίες, δείκτες RNA που προέρχονται απευθείας από όγκους ή θραύσματα όγκου που λαμβάνονται έμμεσα από σωματικά υγρά.Οι πρωτεϊνικοί δείκτες είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι βιοδείκτες στον προσυμπτωματικό έλεγχο και τη διάγνωση του καρκίνου.Οι πρωτεϊνικοί βιοδείκτες, ως βιοδείκτες διαλογής, περιορίζονται από την τάση να επηρεάζονται από καλοήθεις βλάβες, γεγονός που οδηγεί σε υπερδιάγνωση και υπερθεραπεία, όπως έχει αναφερθεί για την α-εμβρυοπρωτεΐνη και το ειδικό αντιγόνο του προστάτη (PSA)9,10.Οι δείκτες RNA περιλαμβάνουν πρότυπα γενετικής έκφρασης και άλλους μη κωδικοποιητικούς δείκτες RNA. Ένας συνδυασμός δεικτών RNA γενετικής έκφρασης μπορεί να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας δείγματα ούρων, η ευαισθησία των οποίων δεν ήταν καθόλου ικανοποιητική (60%) για τους πρωτογενείς όγκους και η ανίχνευση μπορεί να επηρεάζονται από την εύκολη αποικοδόμηση του RNA στο κανονικό περιβάλλον11.Τόσο οι γενετικοί όσο και οι επιγενετικοί δείκτες αντιμετωπίζουν το πρόβλημα του επιπολασμού στους όγκους και του περιορισμού στους τύπους καρκίνου.

Η μεθυλίωση του DNA είναι ισχυρός υποψήφιος ως βιοδείκτης πρώιμης ανίχνευσης από τότε που συνδέθηκε για πρώτη φορά με τον καρκίνο από τον Feinberg το 198312. Εκτροπές μεθυλίωσης του DNA παρατηρούνται σε όλα τα στάδια του καρκίνου, ήδη από το προκαρκινικό στάδιο.Η ανώμαλη υπερμεθυλίωση του DNA λαμβάνει χώρα συνήθως σε νησίδες CpG σε προαγωγείς γονιδίων για την εξουδετέρωση των ογκοκατασταλτών13,14.Μελέτες έχουν επίσης προτείνει ότι η μη φυσιολογική υπερμεθυλίωση του DNA εμπλέκεται στην ανοδική ρύθμιση των αναπτυξιακών ρυθμιστών15.Η κοιλάδα μεθυλίωσης του DNA, η οποία συνδέεται συνήθως με αναπτυξιακούς ρυθμιστές και υπερμεθυλιωμένους καρκίνους, μπορεί να αλλάξει τον τρόπο έκφρασης γονιδίου σε έναν πιο σταθερό τρόπο εξαρτώμενο από τη μεθυλίωση του DNA και να μειώσει τη σύνδεση με τη μεθυλιωμένη ιστόνη H3K27me3 και τις σχετικές πρωτεΐνες πολυκομβών16,17.

Μεταξύ του μεγάλου αριθμού δημοσιευμένων δεικτών μεθυλίωσης DNA, αρκετοί έχουν κάνει το ντεμπούτο τους με επιτυχία στην αγορά.Ωστόσο, οι τρέχοντες εμπορικοί δείκτες μεθυλίωσης DNA και τα διαγνωστικά πάνελ δεν έχουν ακόμη ξεκλειδώσει πλήρως τη δυνατότητα έγκαιρης ανίχνευσης του καρκίνου για πολλούς λόγους18.Ενώ ως επί το πλείστον δείχνουν αποδεκτές επιδόσεις χρησιμοποιώντας πληροφορίες βάσης δεδομένων, αυτοί οι βιοδείκτες συνήθως αποδίδουν λιγότερο ιδανικά στον πραγματικό κόσμο λόγω του γεγονότος ότι τα δείγματα του πραγματικού κόσμου είναι συχνά πιο περίπλοκα και όχι τόσο αντιπροσωπευτικά όσο εκείνα που επιλέγονται στις βάσεις δεδομένων.Η έγκαιρη ανίχνευση πολυκαρκινικής μεθυλίωσης με βάση την αλληλουχία επόμενης γενιάς έχει αποδειχθεί ότι έχει ευαισθησία μόλις 16,8% και 40,4% στους καρκίνους σταδίου Ι και ΙΙ, αντίστοιχα19.Οι δοκιμές πρώιμης ανίχνευσης απαιτούν μεγαλύτερη σταθερότητα και ακριβέστερους βιοδείκτες.

Ανακάλυψη καθολικού δείκτη μόνο καρκίνου (UCOM) με χρήση αλληλουχίας εντοπισμού θέσης οδηγού (GPS)

Παρά τις δεκαετίες έρευνας για τον καρκίνο, δεν έχει επιτευχθεί ικανοποιητική πρόληψη και θεραπεία.Απαιτούνται νέες μεθοδολογίες για να μπορέσουν οι ερευνητές να αξιολογήσουν διεξοδικά τον καρκίνο.Τα τελευταία 23 χρόνια, 6 χαρακτηριστικά του καρκίνου, όπως η αποφυγή της απόπτωσης, η εισβολή ιστού και η μετάσταση, κ.λπ., έχουν επεκταθεί σε 14, συμπεριλαμβάνοντας χαρακτηριστικά όπως ο μη μεταλλαγμένος επιγενετικός επαναπρογραμματισμός και τα πολυμορφικά μικροβιώματα20,21.Καθώς αποκαλύπτονται περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τον καρκίνο, εισάγονται περισσότερες προοπτικές στην έρευνα για τον καρκίνο.Η έρευνα για τον καρκίνο μπήκε σταδιακά σε μια νέα εποχή σε δύο κατευθύνσεις (κοινότητα και ατομικότητα).Με την ανάπτυξη της ογκολογίας ακριβείας τα τελευταία χρόνια, το επίκεντρο της έρευνας για τον καρκίνο στρέφεται προς την εξατομικευμένη στοχευμένη θεραπεία και την ετερογένεια του καρκίνου22.Έτσι, οι βιοδείκτες του καρκίνου που εντοπίστηκαν πρόσφατα έχουν επικεντρωθεί κυρίως σε συγκεκριμένους τύπους καρκίνου, όπως ο PAX6 καρκίνος του τραχήλου της μήτρας23 και ο BMP3 για τον καρκίνο του παχέος εντέρου24.Η απόδοση αυτών των βιοδεικτών ειδικών για τους τύπους καρκίνου ποικίλλει, αλλά εξακολουθεί να μην είναι δυνατό για τα ευπαθή άτομα να υποβληθούν σε προληπτικό έλεγχο για όλους τους καρκίνους ταυτόχρονα λόγω του περιορισμού της λήψης βιολογικών δειγμάτων και του υψηλού κόστους.Θα ήταν ιδανικό εάν μπορούσαμε να εντοπίσουμε έναν μοναδικό, ισχυρό βιοδείκτη που είναι αποτελεσματικός για όλους τους τύπους καρκίνου σε αρχικό στάδιο.

Για να επιτευχθεί ένας τέτοιος ιδανικός στόχος, ένας καλύτερος υποψήφιος βιοδείκτης πρέπει να επιλεγεί από τη λίστα των πιθανών τύπων βιοδεικτών.Οι εκτροπές μεθυλίωσης του DNA, μεταξύ όλων των γενετικών και επιγενετικών προφίλ, είναι γνωστό ότι σχετίζονται με τον καρκίνο και είναι μερικές από τις πιο πρώιμες, αν όχι πρώτες, ανωμαλίες που σχετίζονται με τον καρκίνο που εμφανίζονται χρονολογικά.Η διερεύνηση της μεθυλίωσης του DNA ξεκίνησε νωρίς, αλλά έχει παρεμποδιστεί από την έλλειψη ερευνητικών μεθόδων.Μεταξύ 28 εκατομμυρίων πιθανών μεθυλιωμένων θέσεων CpG στο γονιδίωμα, ένας διαχειρίσιμος αριθμός πρέπει να ανιχνευθεί και να ευθυγραμμιστεί με το γονιδίωμα για να κατανοηθεί καλύτερα η ογκογένεση.Η αλληλουχία διθειώδους ολικού γονιδιώματος (WGBS), η οποία θεωρείται το χρυσό πρότυπο της αλληλουχίας μεθυλίωσης του DNA, μπορεί να καλύψει μόνο το 50% των Cs στα καρκινικά κύτταρα λόγω της φύσης της επεξεργασίας με όξινο θειώδες που σπάει θραύσματα DNA και μειώνει την πολυπλοκότητα του γονιδιώματος κατά τη διάρκεια ο μετασχηματισμός του Cs-σε-Ts25.Άλλες μέθοδοι, όπως τα τσιπ 450k, καλύπτουν μόνο το 1,6% της μεθυλίωσης του γονιδιώματος.Με βάση 450 χιλιάδες δεδομένα, ένα πάνελ ανίχνευσης μεθυλίωσης DNA έχει ευαισθησία 35,4% για 6 τύπους καρκίνου σταδίου Ι26.Οι περιορισμοί των τύπων καρκίνου, η κακή απόδοση και ο θόρυβος που δημιουργούνται από τις μεθόδους ανίχνευσης στην αναλυτική διαδικασία έχουν γίνει τα μεγαλύτερα εμπόδια για τα πάνελ ανίχνευσης καρκίνου.

Για να διερευνήσουμε καλύτερα τα επιγενετικά πρότυπα των κυττάρων κατά την ογκογένεση και τη μετάσταση, αναπτύξαμε ένα μοναδικό GPS για την ανίχνευση μεθυλίωσης DNA σε όλο το γονιδίωμα, το οποίο καλύπτει έως και το 96% των θέσεων CpG σε 0,4 δισεκατομμύρια αναγνώσεις25.Το GPS είναι μια διμερής μέθοδος προσδιορισμού αλληλουχίας που χρησιμοποιεί ένα άκρο 3' θραύσματος DNA μη μετατρέψιμων μεθυλο-κυτοσινών μετά από επεξεργασία διθειώδους που καθοδηγεί την ευθυγράμμιση του υπολογισμού της μεθυλίωσης του DNA του άκρου 5' μέσω της αλληλουχίας άκρου ζεύγους (Εικόνα 1)25.Ο οδηγός κλώνος μεθυλ-κυτοσίνης, που λειτουργεί ως κλώνος προτύπου, βοηθά στην ευθυγράμμιση της περιοχής υψηλής GC που ανακτά τα πιο εγκαταλειμμένα δεδομένα αλληλουχίας στο παραδοσιακό WGBS.Το χαρακτηριστικό υψηλής κάλυψης του GPS παρέχει μια τεράστια ποσότητα πληροφοριών μεθυλίωσης DNA, που μας επιτρέπει να εξετάσουμε τα προφίλ μεθυλίωσης του καρκίνου με πολύ υψηλότερη ανάλυση σε περιοχές που δεν είχαν ερευνηθεί προηγουμένως.

Το GPS μας παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για τη διερεύνηση της ομοιογένειας του καρκίνου, το οποίο μπορεί να απλοποιήσει σημαντικά την έρευνα για τον καρκίνο και ενδεχομένως να βρει μια καθολική εξήγηση για την ογκογένεση και τη μετάσταση.Κατά την ανάλυση των δεδομένων GPS των καρκινικών κυτταρικών σειρών, ένα μοναδικό φαινόμενο συναντήθηκε συχνά.Υπήρχε ένας αριθμός περιοχών που φάνηκε να είναι ανώμαλα υπερμεθυλιωμένες σε πολλαπλούς τύπους δειγμάτων καρκίνου.Αυτό το απροσδόκητο εύρημα επικυρώθηκε στη συνέχεια για να χρησιμεύσει ως UCOM.Περισσότερα από 7.000 δείγματα από 17 τύπους καρκίνου στη βάση δεδομένων The Cancer Genome Atlas (TCGA) έχουν αναλυθεί, μεταξύ των οποίων εντοπίσαμε το πρώτο UCOM, το HIST1H4F, ένα γονίδιο που σχετίζεται με τις ιστόνες και είναι υπερμεθυλιωμένο σε όλους τους τύπους καρκίνου27.Στη συνέχεια, βρέθηκε μια σειρά UCOM και επικυρώθηκε στη βάση δεδομένων TCGA, στη βάση δεδομένων Gene Expression Omnibus (GEO) και σε κλινικά δείγματα πραγματικού κόσμου.Μέχρι στιγμής, τα HIST1H4F, PCDHGB7 και SIX6 έχουν βρεθεί και επικυρωθεί ως UCOM.Η απροσδόκητη ανακάλυψη των UCOM προσφέρει μια ισχυρή απάντηση στην ανάγκη για έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου.Τα UCOM παρέχουν μια λύση για την ανίχνευση ενός μόνο δείκτη πολλαπλών καρκίνων.

Χαρακτηριστικά των UCOM

Μετά την επικύρωση, τα UCOM έχουν αποδειχθεί ότι παρουσιάζουν τέσσερα κύρια χαρακτηριστικά που επιτρέπουν στα UCOM να ξεπεράσουν την αποτελεσματικότητα των σημερινών βιοδεικτών (Εικόνα 2).

Μοναδικό σε κακοήθεια

Τα UCOM είναι μοναδικά για καρκινικές ή προκαρκινικές βλάβες και δεν επηρεάζονται από φυσιολογικές φυσιολογικές αλλαγές.Ορισμένοι από τους τρέχοντες δείκτες που σχετίζονται με τον καρκίνο που έχουν εφαρμοστεί ευρέως στην έγκαιρη ανίχνευση ή/και προσυμπτωματικό έλεγχο έχουν οδηγήσει σε υπερδιάγνωση.Αυξημένα επίπεδα PSA, ένα κλινικά αναγνωρισμένο εργαλείο προσυμπτωματικού ελέγχου, ανιχνεύονται επίσης σε καλοήθεις καταστάσεις, όπως η υπερπλασία του προστάτη και η προστατίτιδα10.Η υπερδιάγνωση και η επακόλουθη υπερθεραπεία οδηγούν σε μειωμένη ποιότητα ζωής λόγω εντερικών, ουροποιητικών και σεξουαλικών επιπλοκών28.Άλλοι βιοδείκτες που βασίζονται σε πρωτεΐνες και χρησιμοποιούνται ευρέως στο κλινικό περιβάλλον, όπως ο CA-125, δεν έχουν αποδώσει σημαντικά οφέλη ενώ επιφέρουν υπερδιάγνωση και υπερθεραπεία29.Η υψηλή εξειδίκευση των UCOM για κακοήθειες αποτρέπει αυτές τις ελλείψεις.Το UCOM, PCDHGB7, διακρίνει αποτελεσματικά τις πλακώδεις ενδοεπιθηλιακές βλάβες υψηλού βαθμού (HSIL) και τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας από φυσιολογικά δείγματα και πλακώδεις ενδοεπιθηλιακές βλάβες χαμηλού βαθμού (LSILs), ενώ οι περισσότεροι άλλοι βιοδείκτες μπορούν να διαφοροποιήσουν μόνο τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας από τα φυσιολογικά δείγματα30.Αν και το PCDHGB7 δεν ανιχνεύει σημαντικές διαφορές μεταξύ φυσιολογικού ενδομητρίου και ενδομητρίου υπερπλασίας, εντοπίζονται σημαντικές διαφορές μεταξύ φυσιολογικού ενδομητρίου και άτυπης υπερπλασίας και ακόμη μεγαλύτερες διαφορές ανιχνεύονται μεταξύ φυσιολογικού ενδομητρίου και καρκίνου του ενδομητρίου (ΕΚ) με βάση το PCDHGB731.Τα UCOM είναι μοναδικά για κακοήθεις βλάβες σε βάσεις δεδομένων και κλινικά δείγματα.Από την πλευρά του ασθενούς, τα μοναδικά UCOM μειώνουν το όριο για την κατανόηση πολύπλοκων ενδείξεων διαφόρων ασταθών βιοδεικτών κακής απόδοσης και του αντίστοιχου άγχους κατά τη διαδικασία αξιολόγησης.Από την οπτική γωνία του κλινικού, μοναδικά UCOM διαφοροποιούν τις κακοήθειες από τις καλοήθεις βλάβες, οι οποίες βοηθούν στη διαλογή των ασθενών και μειώνουν τις περιττές ιατρικές διαδικασίες και την υπερθεραπεία.Ως εκ τούτου, τα μοναδικά UCOM μειώνουν τον πλεονασμό του ιατρικού συστήματος, ανακουφίζουν από την αγωνία του συστήματος και διαθέτουν περισσότερους ιατρικούς πόρους σε όσους έχουν ανάγκη.

Σχήμα 1 Σχηματική ροή εργασίας GPS για ανίχνευση μεθυλίωσης DNA25.Γκρι γραμμή: εισαγόμενη αλληλουχία DNA.κόκκινη γραμμή: DNA επεξεργασμένο με Τ4 DNA πολυμεράση, αντικαθιστώντας την κυτοσίνη με 5'-μεθυλκυτοσίνη στο 3' άκρο της εισόδου.μπλε C με Me: μεθυλιωμένη κυτοσίνη.μπλε C: μη μεθυλιωμένη κυτοσίνη.κίτρινο Τ: θυμίνη25.

Ολα ή τίποτα

Τα UCOM υπάρχουν μόνο σε καρκινικά κύτταρα και ανιχνεύονται σταθερά σχεδόν σε όλα τα καρκινικά κύτταρα.Το HIST1H4F επικυρώθηκε ότι είναι υπερμεθυλιωμένο σε όλους σχεδόν τους τύπους όγκων αλλά όχι σε φυσιολογικά δείγματα27.Ομοίως, τα PCDHGB7 και SIX6 έχουν επίσης αποδειχθεί ότι είναι υπερμεθυλιωμένα σε όλα τα δείγματα όγκου αλλά όχι σε φυσιολογικά δείγματα30-32.Αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό βελτιώνει σημαντικά την απόδοση των UCOM σε σχέση με το όριο ανίχνευσης και ευαισθησίας.Μόλις 2% των καρκινικών κυττάρων μπορούν να διαφοροποιηθούν σε δείγματα, καθιστώντας τα UCOM πολύ πιο ευαίσθητο βιοδείκτη από τους περισσότερους υπάρχοντες βιοδείκτες30. Ως βιοδείκτης που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του καρκίνου του παχέος εντέρου, οι μεταλλάξεις KRAS υπάρχουν μόνο στο 36% περίπου των περιπτώσεων καρκίνου του παχέος εντέρου. υποδηλώνοντας ανεπαρκές διαγνωστικό δυναμικό33.Ο χαμηλός επιπολασμός των μεταλλάξεων KRAS στον καρκίνο του παχέος εντέρου περιορίζει το KRAS σε συνδυασμό με άλλους βιοδείκτες.Στην πραγματικότητα, ένας συνδυασμός βιοδεικτών μπορεί να φαίνεται πολλά υποσχόμενος αρχικά, αλλά δεν παράγει πάντα ένα ικανοποιητικό αποτέλεσμα, ενώ δείχνει πολύ μεγαλύτερο θόρυβο στην ανάλυση ανίχνευσης και συνήθως περιλαμβάνει πιο περίπλοκες πειραματικές διαδικασίες.Αντίθετα, το PCDHGB7 και άλλα UCOM υπάρχουν σε όλους τους καρκίνους.Τα UCOM ανιχνεύουν καρκινικά συστατικά σε διαφορετικούς τύπους δειγμάτων καρκίνου με μέγιστη ακρίβεια, ενώ εξαλείφουν πολύπλοκες διαδικασίες ανάλυσης ακύρωσης θορύβου.Δεν είναι δύσκολο να ανιχνευθεί ο καρκίνος σε ένα άφθονο δείγμα, αλλά είναι εξαιρετικά δύσκολο να ανιχνευθεί ο καρκίνος σε ένα μικρό δείγμα.Τα UCOM είναι ικανά να ανιχνεύουν μικρές ποσότητες καρκίνου.

Σχήμα 2 Χαρακτηριστικά των UCOM.

Ανίχνευση καρκίνου που προηγείται των παθολογικών αλλαγών

Τα UCOM μπορούν να ανιχνευθούν στο προκαρκινικό στάδιο πριν από παθολογικές αλλαγές.Ως επιγενετικοί βιοδείκτες, οι ανωμαλίες του UCOM εμφανίζονται σε προγενέστερο στάδιο από τις φαινοτυπικές ανωμαλίες και είναι ανιχνεύσιμες κατά τη διάρκεια της ογκογένεσης, της εξέλιξης και της μετάστασης34,35.Η ευαισθησία του UCOM με την πάροδο του χρόνου ενισχύει την απόδοση της UCOM στην ανίχνευση καρκίνου σε πρώιμο στάδιο και προκαρκινικών βλαβών.Η πρώιμη ανίχνευση του καρκίνου με βάση τις βιοψίες και την κυτταρολογική εξέταση μπορεί να είναι δύσκολη ακόμη και για τους πιο έμπειρους παθολόγους.Μία μεμονωμένη βιοψία που αποκτήθηκε μέσω κολποσκόπησης έχει αναφερθεί ως θετική στο 60,6% των δειγμάτων HSIL+.Απαιτούνται επιπλέον βιοψίες για πολλαπλές βλάβες για να αυξηθεί η ευαισθησία36.Αντίθετα, το UCOM, PCDHGB7, έχει ευαισθησία 82% για δείγματα HSIL+, ξεπερνώντας την ευαισθησία των βιοψιών και των περισσότερων βιοδεικτών30.Ο δείκτης μεθυλίωσης, FAM19A4, έχει ευαισθησία 69% για το CIN2+, το οποίο είναι παρόμοιο με το κυτταρολογικό, αλλά δεν μπορεί να διαφοροποιήσει το CIN1 από τα κανονικά δείγματα37.Τα UCOM έχουν αποδειχθεί ότι είναι ένας πολύ πιο ευαίσθητος βιοδείκτης έγκαιρης ανίχνευσης.Σε σύγκριση με τους παθολόγους που βασίζονται στην εμπειρία, τα UCOM έχουν ανώτερη ευαισθησία ανίχνευσης για καρκίνους πρώιμου σταδίου, γεγονός που με τη σειρά του συμβάλλει στη βελτίωση της πρόγνωσης και της επιβίωσης του καρκίνου30.Επιπλέον, τα UCOM προσφέρουν μια πλατφόρμα ανίχνευσης που είναι προσβάσιμη σε περιοχές χωρίς έμπειρους παθολόγους και βελτιώνει σημαντικά την αποτελεσματικότητα ανίχνευσης.Με ομοιόμορφες διαδικασίες δειγματοληψίας και ανίχνευσης, η ανίχνευση UCOM αποδίδει σταθερά και εύκολα ερμηνευτικά αποτελέσματα που ταιριάζουν καλύτερα σε ένα πρωτόκολλο προσυμπτωματικού ελέγχου που απαιτεί λιγότερο επαγγελματικό προσωπικό και ιατρικούς πόρους.

Εύκολο να εντοπιστεί

Οι τρέχουσες μέθοδοι για την ανίχνευση μεθυλίωσης του DNA είναι περίπλοκες και χρονοβόρες.Οι περισσότερες από τις μεθόδους απαιτούν μετασχηματισμό όξινου θειώδους, ο οποίος προκαλεί απώλεια στην ποιότητα του δείγματος και πιθανώς παράγει ασταθή και ανακριβή αποτελέσματα.Η κακή αναπαραγωγιμότητα που προκαλείται από τη θεραπεία με όξινα θειώδη δυνητικά οδηγεί σε σύγχυση για τους γιατρούς και τους ασθενείς και παρεμποδίζει περαιτέρω την παρακολούθηση ή/και τις στρατηγικές θεραπείας.Ως εκ τούτου, τροποποιήσαμε περαιτέρω τη μέθοδο ανίχνευσης UCOM για να αποφύγουμε την προβληματική επεξεργασία των δειγμάτων με όξινο θειώδες, να ικανοποιήσουμε τις απαιτήσεις κλινικής εφαρμογής και να βελτιώσουμε την προσβασιμότητα.Αναπτύξαμε μια νέα μέθοδο χρησιμοποιώντας ένζυμα περιορισμού ευαίσθητα στη μεθυλίωση σε συνδυασμό με φθορίζουσα ποσοτική PCR σε πραγματικό χρόνο (Me-qPCR) για να ποσοτικοποιήσουμε την κατάσταση μεθυλίωσης των UCOM μέσα σε 3 ώρες χρησιμοποιώντας διαδικασίες εύκολου χειρισμού (Εικόνα 3).Το Me-qPCR μπορεί να φιλοξενήσει πολλαπλούς τύπους δειγμάτων, όπως κλινική συλλογή σωματικών υγρών και δείγματα ούρων που συλλέγονται μόνοι τους.Τα συλλεγμένα κλινικά δείγματα μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία, να αποθηκευτούν και να προχωρήσουν εύκολα στην ανίχνευση χρησιμοποιώντας τυποποιημένη και αυτοματοποιημένη εξαγωγή DNA.Το εξαγόμενο DNA μπορεί στη συνέχεια να εφαρμοστεί απευθείας στην πλατφόρμα Me-qPCR για μια αντίδραση ενός δοχείου και αποτελέσματα ποσοτικοποίησης εξόδου.Μετά από απλή ανάλυση αποτελεσμάτων χρησιμοποιώντας διαγνωστικά μοντέλα προσαρμοσμένα και επικυρωμένα σε συγκεκριμένους τύπους καρκίνου, ο τελικός προσδιορισμός των αποτελεσμάτων ανίχνευσης UCOM ερμηνεύεται και παρουσιάζεται ως ημιποσοτική τιμή.Η πλατφόρμα Me-qPCR ξεπερνά την παραδοσιακή πυροαλληλουχία διθειώδους στην ανίχνευση UCOM ενώ εξοικονομεί 3 ώρες μετατροπής διθειώδους, σύμφωνα με το πρωτόκολλο κιτ EZ DNA Methylation-Gold.Η καινοτόμος πλατφόρμα ανίχνευσης μεθυλίωσης καθιστά την ανίχνευση UCOM πιο σταθερή, ακριβέστερη και πιο προσιτή30.

Εικόνα 3 Διαδικασία ανίχνευσης UCOM.Οι τύποι δειγμάτων περιλαμβάνουν επαγγελματικά δείγματα BALF, βούρτσα Παπανικολάου και/ή αυτοσυλλεγμένα ούρα.Η διαδικασία εξαγωγής DNA μπορεί να προσαρμοστεί σε έναν αυτόματο εκχυλιστή, το προϊόν του οποίου μπορεί να ανιχνευθεί άμεσα με qPCR.

Εφαρμογή UCOM

Καρκίνος του πνεύμονα

Ο καρκίνος του πνεύμονα είναι ο δεύτερος πιο συχνά διαγνωσμένος και πιο θανατηφόρος καρκίνος παγκοσμίως, αντιπροσωπεύοντας το 11,4% των νέων περιπτώσεων και το 18,0% των νέων θανάτων1.Μεταξύ όλων των διαγνώσεων, το 85% είναι μη μικροκυτταρικός καρκίνος του πνεύμονα (NSCLC) και το 15% είναι μικροκυτταρικός καρκίνος του πνεύμονα (SCLC), ο οποίος έχει υψηλότερο επίπεδο κακοήθειας38.Η σάρωση αξονικής τομογραφίας χαμηλής δόσης (LDCT) είναι η επί του παρόντος προτεινόμενη μέθοδος προσυμπτωματικού ελέγχου για τον καρκίνο του πνεύμονα και έχει αποδειχθεί ότι βελτιώνει την έγκαιρη ανίχνευση και μειώνει τη θνησιμότητα6.Ωστόσο, λόγω της χαμηλής ειδικότητας και της χαμηλής προσβασιμότητας, η LDCT δεν έχει ακόμη χρησιμεύσει ως ικανοποιητική μέθοδος προσυμπτωματικού ελέγχου, όπως και άλλοι κοινοί δείκτες καρκίνου, όπως το CEA39.Το κόστος και η πιθανότητα για χαμένες διαγνώσεις και εσφαλμένες διαγνώσεις της στρατηγικής προσυμπτωματικού ελέγχου LDCT εμποδίζουν την πρόοδο της προώθησης του προσυμπτωματικού ελέγχου για τον καρκίνο του πνεύμονα40.Το HIST1H4F, ένα UCOM, έχει τεράστιες δυνατότητες ως βιοδείκτης έγκαιρης ανίχνευσης σε δείγματα βρογχοκυψελιδικού υγρού (BALF)27.Το HIST1H4F είναι υπερμεθυλιωμένο στο αδενοκαρκίνωμα του πνεύμονα και στο πλακώδες καρκίνωμα του πνεύμονα, με ειδικότητα ανίχνευσης 96,7% και ευαισθησία 87,0% (Εικόνα 4Α) και εξαιρετική απόδοση για καρκίνους σταδίου Ι27.Το HIST1H4F έχει ειδικότητα 96,5% και ευαισθησία 85,4% για το NSCLC και 96,5% και 95,7%, αντίστοιχα, για το SCLC27.Επιπλέον, δείγματα οκτώ άλλων τύπων καρκίνου, συμπεριλαμβανομένων των καρκίνων του παγκρέατος και του παχέος εντέρου, επιβεβαίωσαν ότι το HIST1H4F είναι υπερμεθυλιωμένο και στους οκτώ τύπους27.

Καρκίνος του τραχήλου της μήτρας

Ο καρκίνος του τραχήλου της μήτρας ήταν ο τέταρτος πιο συχνά διαγνωσμένος καρκίνος και η τέταρτη κύρια αιτία θανάτων από καρκίνο στις γυναίκες το 2020, αντιπροσωπεύοντας το 3,1% των νέων περιπτώσεων και το 3,4% των θανάτων που σχετίζονται με καρκίνο παγκοσμίως1.Για την εξάλειψη του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας έως το 2030, όπως προτείνει ο ΠΟΥ, η έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας αποτελεί αναγκαιότητα.Εάν εντοπιστεί σε πρώιμο στάδιο, το ποσοστό 5ετούς επιβίωσης φτάνει το 92% με τον διηθητικό καρκίνο του τραχήλου της μήτρας41.Οι κατευθυντήριες γραμμές της Αμερικανικής Εταιρείας Καρκίνου (ACS) προτείνουν κυτταρολογικές εξετάσεις τραχήλου της μήτρας, πρωτογενείς εξετάσεις HPV ή συμπληρωματικές εξετάσεις για προσυμπτωματικό έλεγχο42.Η κυτταρολογία του τραχήλου της μήτρας είναι επεμβατική και μπορεί να ανιχνεύσει μόνο το 63,5% των περιπτώσεων CIN2+37.

Το PCDHGB7, αντίθετα, έχει πολύ καλύτερη απόδοση χρησιμοποιώντας τεστ Παπανικολάου και κολπικές εκκρίσεις και μπορεί να διαφοροποιήσει αποτελεσματικά το HSIL από το LSIL σε εξαιρετικά πρώιμο στάδιο.Το PCDHGB7 μόνο έχει ευαισθησία 100,0% και ειδικότητα 88,7% για τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας (Εικόνα 4Β) και ευαισθησία 82,1% και ειδικότητα 88,7% για δείγματα HSIL+30.Το PCDHGB7 έχει επίσης ευαισθησία 90,9% και ειδικότητα 90,4% σε δείγματα κολπικής έκκρισης για καρκίνο του τραχήλου της μήτρας, τα οποία είναι πολύ πιο εύκολο να συλλεχθούν30.Όταν συνδυάζεται με το τεστ υψηλού κινδύνου (hr)HPV ή το Thinprep Cytology Test (TCT), το PCDHGB7 έχει αυξημένη ευαισθησία 95,7% και ειδικότητα 96,2%, ξεπερνώντας σημαντικά αυτή του τεστ hrHPV (20,3%), TCT (51,2%) ), και τα δύο μαζί (57,8%) για τον καρκίνο του τραχήλου της μήτρας30.Το PCDHGB7 έχει επίσης αποδειχθεί ότι είναι υπερμεθυλιωμένο σε 17 τύπους καρκίνου από τη βάση δεδομένων TCGA, υποδεικνύοντας την καταλληλότητά του στην οικογένεια UCOM30.

Σχήμα 4 Τα UCOM έχουν επικυρωθεί σε τέσσερις τύπους καρκίνου σε κλινικές μελέτες μεγάλης κλίμακας.Α. Απόδοση του HIST1H4F, ενός UCOM, σε ανίχνευση καρκίνου του πνεύμονα 508 δειγμάτων.Β. Απόδοση του PCDHGB7, ενός UCOM, σε ανίχνευση καρκίνου του τραχήλου της μήτρας 844 δειγμάτων.Γ. Απόδοση του PCDHGB7, ενός UCOM, στην ανίχνευση καρκίνου του ενδομητρίου 577 δειγμάτων ενδομητρίου Pap και Tao brush.Δ. Απόδοση του SIX6, ενός UCOM, στην ανίχνευση καρκίνου του ουροθηλίου 177 δειγμάτων.

EC

Το EC είναι ένας από τους πιο συχνούς καρκίνους του γυναικείου αναπαραγωγικού συστήματος παγκοσμίως, με εκτιμώμενες 4,2 εκατομμύρια νέες περιπτώσεις και 1% των θανάτων που σχετίζονται με καρκίνο ετησίως1.Με επιτυχή διάγνωση στο αρχικό στάδιο, η ΕΚ είναι ιάσιμη και έχει ποσοστό 5ετούς επιβίωσης 95% για τον καρκίνο σταδίου Ι.Οι ασθενείς που είναι συμπτωματικοί, όπως η μη φυσιολογική αιμορραγία της μήτρας, λαμβάνουν περιοδική κλινική αξιολόγηση και υποβάλλονται σε επεμβατικές και επώδυνες διαδικασίες βιοψίας, παρά το γεγονός ότι μόνο το 5%-10% αναπτύσσει τελικά EC43.Ο διακολπικός υπέρηχος, ως η κοινή μέθοδος ανίχνευσης, είναι εξαιρετικά αναξιόπιστος λόγω της αδυναμίας του να διαφοροποιήσει τις καλοήθεις από τις κακοήθεις ενδομήτριες μεταβολές και το υψηλό ποσοστό ψευδώς θετικών44.

Πραγματοποιήθηκε παράλληλη σύγκριση του ορού CA-125, ενός ευρέως εφαρμοσμένου βιοδείκτη EC και του PCDHGB7.Ο ορός CA-125 είχε ευαισθησία 24,8%, γεγονός που υποδηλώνει ότι το CA-125 είναι ανεπαρκής δείκτης για EC παρά την ειδικότητα 92,3%31.Η ανίχνευση PCDHGB7 με τη χρήση δειγμάτων πινέλου Pap έδωσε ευαισθησία 80,65% και ειδικότητα 82,81% για τα στάδια ECatall, ενώ μια βούρτσα Tao είχε ευαισθησία 61,29% και ειδικότητα 95,31%31.Το διαγνωστικό μοντέλο PCDHGB7, βασισμένο στο Me-qPCR, έδωσε ευαισθησία 98,61%, ειδικότητα 60,5% και συνολική ακρίβεια 85,5%, χρησιμοποιώντας δείγματα βούρτσας Pap και Tao (Εικόνα 4Γ)31.

Ουροθηλιακός καρκίνος

Ο καρκίνος του ουροθηλίου, που αποτελείται από καρκίνους της ουροδόχου κύστης, της νεφρικής πυέλου και του ουρητήρα, ήταν ο έβδομος πιο συχνά διαγνωσμένος καρκίνος το 2020 παγκοσμίως, προκαλώντας το 5,2% των νέων περιπτώσεων και το 3,9% των θανάτων1.Οι καρκίνοι του ουροθηλίου, περισσότερο από το 50% των οποίων είναι καρκίνος της ουροδόχου κύστης, ήταν ο τέταρτος πιο συχνά διαγνωσμένος καρκίνος στις Ηνωμένες Πολιτείες το 2022, αντιπροσωπεύοντας το 11,6% των νεοδιαγνωσθέντων περιπτώσεων3.Περίπου το 75% των καρκίνων της ουροδόχου κύστης ταξινομούνται ως μη μυοδιηθητικός καρκίνος της ουροδόχου κύστης που περιορίζεται στον βλεννογόνο ή τον υποβλεννογόνο45.Η βιοψία κυστεοσκόπησης είναι το χρυσό πρότυπο για τη διάγνωση του καρκίνου του ουροθηλίου που εφαρμόζεται με υβριδισμό in situ φθορισμού (FISH) και κυτταρολογικές εξετάσεις.Το FISH και η κυτταρολογία έχουν κακή διαγνωστική απόδοση και η κυστεοσκόπηση είναι παρεμβατική και έχει τον υποκείμενο κίνδυνο απώλειας μικροβλαβών, παρερμηνείας βλαβών και πιθανώς πρόκλησης εξάπλωσης ή υποτροπής του καρκίνου46.Το προηγουμένως επικυρωμένο UCOM, PCDHGB7, αποδείχθηκε επίσης ότι είναι υπερμεθυλιωμένο στον καρκίνο του ουροθηλίου, με περιοχή κάτω από την καμπύλη 0,86, υποδηλώνοντας μια πιθανή διαγνωστική ικανότητα30.Για την περαιτέρω επικύρωση περισσότερων UCOM και την καλύτερη προσαρμογή περισσότερων τύπων δειγμάτων, το SIX6, ένα νέο UCOM, εξετάστηκε και έδειξε εξαιρετικές διαγνωστικές δυνατότητες στην έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου του ουροθηλίου χρησιμοποιώντας δείγματα ούρων στην πλατφόρμα Me-qPCR.Η ανίχνευση SIX6 με τη χρήση δειγμάτων ούρων έδειξε ανταγωνιστική ευαισθησία 86,7% και ειδικότητα 90,8% (Εικόνα 4Δ), ενώ ήταν μη επεμβατική και εύκολη στην απόκτηση32.Η δυνατότητα του SIX6 στην παρακολούθηση της μετάστασης και στην αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας βρίσκεται επί του παρόντος υπό διερεύνηση.

Το μέλλον και οι προκλήσεις

Τα UCOM έχουν ισχυρές επιδόσεις στο διαγνωστικό δυναμικό πολλαπλών καρκίνων, αλλά απομένει πολλή δουλειά να γίνει.Επεκτείνουμε τη λίστα των UCOM και επικυρώνουμε ενεργά τα UCOM σε περισσότερους τύπους καρκίνου, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που παραδοσιακά είναι δύσκολο να εντοπιστούν.Τα αποτελέσματα επικύρωσης από βάσεις δεδομένων TCGA επιβεβαίωσαν περαιτέρω την εφαρμογή των UCOM σε περισσότερους τύπους καρκίνου και περισσότερες καταστάσεις.Σε μια προκαταρκτική έρευνα, τα UCOMs έχουν αποδειχθεί ότι έχουν ισχυρές διαγνωστικές δυνατότητες για χολαγγειοκαρκίνώματα και παγκρεατικά αδενοκαρκινώματα, τα οποία είναι σχεδόν αδύνατο να διαγνωστούν σε αρχικό στάδιο με τις τρέχουσες μεθόδους προσυμπτωματικού ελέγχου32,47.Η ικανότητα ανίχνευσης σπάνιων καρκίνων με UCOM μπορεί να χρησιμοποιηθεί με το κυκλοφορούν DNA όγκου (ctDNA) από μια βελτιωμένη πλατφόρμα υγρής βιοψίας48.Μια μελέτη που περιελάμβανε ένα πάνελ ανίχνευσης καρκίνου με βάση το DNA του πλάσματος έδωσε ευαισθησία 57,9%49.Παρά την υψηλή εξειδίκευση, η συνολική απόδοση αποκαλύπτει ότι υπάρχουν ακόμη περιθώρια βελτίωσης.

Τα μοναδικά χαρακτηριστικά των UCOM έχουν επίσης υποστηρίξει τη διερεύνηση του δυναμικού του UCOM στην αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας και στην παρακολούθηση υποτροπών.Σύμφωνα με τα Κριτήρια Αξιολόγησης Απόκρισης σε Στερεούς Όγκους (RECIST), η ιατρική απεικόνιση είναι η συνιστώμενη μεθοδολογία για την παρακολούθηση υποτροπών και την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας της θεραπείας, ενώ οι δείκτες όγκου χρησιμοποιούνται μόνοι για την αξιολόγηση50.Στην πραγματικότητα, ωστόσο, οι προσεγγίσεις απεικόνισης επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τη συχνότητα και το χρόνο, και επομένως εκθέτουν τους ασθενείς σε υψηλότερο κίνδυνο και κόστος51,52.Το SIX6 έχει επικυρωθεί ότι χρησιμεύει ως προγνωστικός παράγοντας για μετάσταση καρκίνου του μαστού32.Η παρακολούθηση ctDNA που βασίζεται σε υγρή βιοψία επιτρέπει την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο για ελάχιστη υπολειπόμενη νόσο μήνες πριν από την ακτινολογική ανίχνευση, καθυστερώντας και αποτρέποντας ιδανικά την εξέλιξη του καρκίνου που σχετίζεται με την υποτροπή53.Τα προκαταρκτικά αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι τα UCOM αντικατοπτρίζουν το επίπεδο καρκινικής υπερμεθυλίωσης σε πραγματικό χρόνο αμέσως μετά τη χειρουργική επέμβαση και τη θεραπεία32.Η υψηλή ευαισθησία που παρουσιάζουν τα UCOM και η δυνατότητα εφαρμογής σε πολλαπλούς μη παρεμβατικούς τύπους δειγμάτων επιτρέπει στα UCOM να λειτουργούν ως ακριβής βιοδείκτης παρακολούθησης υποτροπών, διατηρώντας παράλληλα υψηλή συμμόρφωση των ασθενών.

Ταυτόχρονα, η προσβασιμότητα του κοινού στο τεστ είναι ένα άλλο σημαντικό ζήτημα που απαιτεί πρόσθετη προσπάθεια.Ενώ οι συνεργασίες ανίχνευσης UCOM έχουν υιοθετηθεί σε περισσότερα νοσοκομεία με την ελπίδα να ωφεληθούν περισσότεροι ασθενείς, οι ανιχνεύσεις και οι προληπτικοί έλεγχοι έχουν πραγματοποιηθεί ενεργά στην αγροτική Κίνα.Τα UCOM απαιτούν βελτιωμένη προσβασιμότητα για να χαρακτηριστούν ως εφικτό εργαλείο ελέγχου, ειδικά για υπανάπτυκτες περιοχές.

Ενώ τα αποτελέσματα της εφαρμογής UCOM στον έγκαιρο εντοπισμό είναι πολλά υποσχόμενα, υπάρχουν πολλά άγνωστα σχετικά με το UCOM.Με την ενεργό εξερεύνηση, δικαιολογείται πρόσθετη έρευνα σχετικά με το γιατί τα UCOM είναι παγκοσμίως παρόντα στους καρκίνους.Οι υποκείμενοι μηχανισμοί επιγενετικής ρύθμισης που διέπουν τα UCOM αξίζουν περαιτέρω έρευνας, γεγονός που θα μπορούσε να δικαιολογήσει μια νέα κατεύθυνση για τη θεραπεία του καρκίνου.Επιστρέφοντας στην αλληλεπίδραση μεταξύ ομοιογένειας και ετερογένειας του όγκου, μας ενδιαφέρει γιατί τα UCOM μπορούν να αποτελούν εξαίρεση στην πλειονότητα των καρκινικών βιοδεικτών που συνδέονται στενά με συγκεκριμένους τύπους καρκίνου.Ο ρόλος των ανωμαλιών μεθυλίωσης DNA που προσδιορίζονται από το UCOM στην ογκογένεση, την εξέλιξη του όγκου και τη μετάσταση δεν έχει προσδιοριστεί στη διαδικασία απώλειας και ανάκτησης της κυτταρικής ταυτότητας και απαιτεί διεξοδική επιθεώρηση.Ένα άλλο σημαντικό ενδιαφέρον έγκειται στο εύρος της ενσωμάτωσης του χαρακτηριστικού ομοιογένειας των UCOM με μοναδικούς ιστικούς δείκτες με την ελπίδα να προσεγγίσουμε την ακριβή ανίχνευση ιχνών καρκίνου και την αναγνώριση της προέλευσης του ιστού όγκου με αντίστροφο τρόπο.Τα UCOM μπορούν να αποτελέσουν ιδανικό εργαλείο για την πρόληψη του καρκίνου, την ανίχνευση του καρκίνου και ενδεχομένως την υπεράσπιση και την εξάλειψη του καρκίνου.

Χορήγηση υποστήριξης

Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Πρόγραμμα Ερευνών και Ανάπτυξης κλειδιών της Κίνας (Αρ. επιχορήγησης 2022BEG01003), το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας (Αριθ. επιχορήγησης 32270645 και 32000505), μια επιχορήγηση από την Επαρχιακή Επιτροπή Υγείας της Χεϊλονγκιάνγκ (Αρ. επιχορήγησης 2020-11) , και μια επιχορήγηση από το Heze Science and Technology Institute (Grant No. 2021KJPT07).

Δήλωση σύγκρουσης συμφερόντων

Ο Wei Li είναι ο Διευθυντής Έρευνας και Ανάπτυξης της Shanghai Epiprobe Biotechnology Co., Ltd. Ο Wenqiang Yu υπηρετεί στο Επιστημονικό Συμβουλευτικό Συμβούλιο της Epiprobe.Οι W. Yu και Epiprobe έχουν εγκρίνει εκκρεμείς ευρεσιτεχνίες που σχετίζονται με αυτήν την εργασία.Όλοι οι άλλοι συγγραφείς δεν δηλώνουν ανταγωνιστικά συμφέροντα.

Συνεισφορές συγγραφέα

Σχεδίασαν και σχεδίασαν το έργο: Chengchen Qian και Wenqiang Yu.

Έγραψε το χαρτί: Chengchen Qian.

Έκανε τις εικονογραφήσεις: Chengchen Qian.

Έλεγξε και επεξεργάστηκε το χειρόγραφο: Xiaolong Zou, Wei Li, Yinshan Li και Wenqiang Yu.

βιβλιογραφικές αναφορές

1. Sung Η, Ferlay J, Siegel RL, LaversanneM, Soerjomataram Ι, Jemal Α, et αϊ.Παγκόσμιες Στατιστικές Καρκίνου 2020: Εκτιμήσεις GLOBOCAN για

επίπτωση και θνησιμότητα παγκοσμίως για 36 καρκίνους σε 185 χώρες.CA Cancer J Clin.2021;71: 209-49.

2. Xia C, Dong X, Li H, Cao M, Sun D, ​​He S, et al.Στατιστικά στοιχεία για τον καρκίνο στην Κίνα και τις Ηνωμένες Πολιτείες, 2022: προφίλ, τάσεις και καθοριστικοί παράγοντες.Chin MedJ (Αγγλικά).2022;135: 584-90.

3. Siegel RL, Miller KD, WagleNS, JemalA.Στατιστικές για τον καρκίνο, 2023. CA Cancer J Clin.2023;73: 17-48.

4. Crosby D, BhatiaS, Brindle KM, Coussens LM, Dive C, Emberton M, et al.Έγκαιρη ανίχνευση καρκίνου.Επιστήμη.2022;375: eaay9040.

5. Ladabaum U, Dominitz JA, KahiC, Schoen RE.Στρατηγικές για

προσυμπτωματικός έλεγχος για τον καρκίνο του παχέος εντέρου.Γαστρεντερολογία.2020;158: 418-32.

6. Tanoue LT, Tanner NT, Gould MK, Silvestri GA.Έλεγχος καρκίνου του πνεύμονα.Am J Respir Crit Care Med.2015;191: 19-33.

7. Bouvard V, WentzensenN, Mackie Α, Berkhof J, BrothertonJ, Giorgi-Rossi Ρ, et al.Η προοπτική του IARC για τον προσυμπτωματικό έλεγχο του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας.N EnglJ Med.2021;385: 1908-18.

8. Xue P, Ng MTA, QiaoY.Οι προκλήσεις της κολποσκόπησης για τον προσυμπτωματικό έλεγχο του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας σε LMIC και λύσεις με τεχνητή νοημοσύνη.BMC Med.2020;18: 169.

9. Johnson P, Zhou Q, Dao DY, Lo YMD.Κυκλοφορούν βιοδείκτες στη διάγνωση και διαχείριση του ηπατοκυτταρικού καρκινώματος.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2022;19: 670-81.

10. Van PoppelH, Albreht T, Basu P, HogenhoutR, CollenS, Roobol M. Έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου του προστάτη με βάση το PSA ορού στην Ευρώπη και παγκοσμίως: παρελθόν, παρόν και μέλλον.Nat Rev Urol.2022;19:

562-72.

11. HolyoakeA, O'Sullivan P, Pollock R, Best T, Watanabe J, KajitaY,

et al.Ανάπτυξη ενός τεστ ούρων πολλαπλού RNA για την ανίχνευση και τη διαστρωμάτωση του μεταβατικού κυτταρικού καρκινώματος της ουροδόχου κύστης.Clin Cancer Res.2008;14: 742-9.

12. Feinberg AP, Vogelstein B. Η υπομεθυλίωση διακρίνει τα γονίδια ορισμένων ανθρώπινων καρκίνων από τα φυσιολογικά αντίστοιχα.Φύση.1983;301: 89-92.

13. Ng JM, Yu J. Υπερμεθυλίωση υποκινητή των ογκοκατασταλτικών γονιδίων ως πιθανοί βιοδείκτες στον καρκίνο του παχέος εντέρου.IntJ Mol Sci.2015;16: 2472-96.

14. Esteller M. Cancer epigenomics: DNA methylomes and histone- modification maps.Nat Rev Genet.2007;8: 286-98.

15. Nishiyama A, Nakanishi M. Πλοήγηση στο τοπίο μεθυλίωσης DNA του καρκίνου.Τάσεις Genet.2021;37: 1012-27.

16. Xie W, Schultz MD, ListerR, Hou Z, Rajagopal Ν, Ray Ρ, et αϊ.Επιγονιδιωματική ανάλυση πολυγραμμικής διαφοροποίησης ανθρώπινων εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων.Κύτταρο.2013;153: 1134-48.

17. Li Y, Zheng Η, Wang Q, Zhou C, WeiL, Liu X, et αϊ.Οι αναλύσεις σε όλο το γονιδίωμα αποκαλύπτουν έναν ρόλο του Polycomb στην προώθηση της υπομεθυλίωσης των κοιλάδων μεθυλίωσης του DNA.Genome Biol.2018;19:18.

18. Koch A, JoostenSC, Feng Z, de Ruijter TC, DrahtMX, MelotteV,

et al.Ανάλυση μεθυλίωσης DNA στον καρκίνο: επανεξετάστηκε η θέση.Nat Rev Clin Oncol.2018;15: 459-66.

19. KleinEA, Richards D, Cohn Α, TummalaM, Lapham R, Cosgrove D, et αϊ.Κλινική επικύρωση ενός στοχευμένου τεστ έγκαιρης ανίχνευσης πολλαπλών καρκινικών μεθυλίωσης με χρήση ανεξάρτητου συνόλου επικύρωσης.Ann Oncol.2021;32: 1167-77.

20. Hanahan D, Weinberg RA.Τα χαρακτηριστικά του καρκίνου.Κύτταρο.2000;100: 57-70.

21. Hanahan D. Χαρακτηριστικά του καρκίνου: νέες διαστάσεις.Cancer Discov.2022;12: 31-46.

22. Schwartzberg L, Kim ES, Liu D, Schrag D. Ογκολογία ακριβείας: ποιος, πώς, τι, πότε και πότε όχι;Εκπαιδευτικό βιβλίο Am Soc Clin Oncol.2017: 160-9.

23. Liu H, Meng X, Wang J. Ποσοτική μεθυλίωση σε πραγματικό χρόνο

ανίχνευση του γονιδίου PAX1 στον προσυμπτωματικό έλεγχο του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας.IntJ Gynecol Cancer.2020;30: 1488-92.

24. Imperiale TF, RansohoffDF, Itzkowitz SH, Levin TR, Lavin Ρ, Lidgard GP, et αϊ.Δοκιμή DNA πολλαπλών στόχων για προσυμπτωματικό έλεγχο καρκίνου του παχέος εντέρου.N EnglJ Med.2014;370: 1287-97.

25. Li J, Li Y, Li W, Luo Η, Xi Y, Dong S, et αϊ.Οδηγός τοποθέτησης

Η αλληλούχιση προσδιορίζει ανώμαλα μοτίβα μεθυλίωσης DNA που αλλάζουν την ταυτότητα των κυττάρων και τα δίκτυα επιτήρησης του ανοσοποιητικού όγκου.Γονιδίωμα

Res.2019;29: 270-80.

26. Gao Q, LinYP, Li BS, Wang GQ, Dong LQ, Shen BY, et al.Μη παρεμβατική ανίχνευση πολλαπλών καρκινικών μέσων ακολουθίας μεθυλίωσης DNA σε κυκλοφορία χωρίς κύτταρα (THUNDER): ανάπτυξη και ανεξάρτητες μελέτες επικύρωσης.Ann Oncol.2023;34: 486-95.

27. Dong S, Li W, Wang L, Hu J, Song Y, Zhang B, et al.Τα γονίδια που σχετίζονται με την ιστόνη υπερμεθυλιώνονται στον καρκίνο του πνεύμονα και υπερμεθυλιώνονται

Το HIST1H4F θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως πανκαρκινικός βιοδείκτης.Cancer Res.2019;79: 6101-12.

28. HeijnsdijkEA, Wever ΕΜ, AuvinenA, Hugosson J, Ciatto S, Nelen V, et al.Επιδράσεις στην ποιότητα ζωής του προστατικού ειδικού προστατικού αντιγόνου.N EnglJ Med.2012;367: 595-605.

29. LuzakA, Schnell-Inderst P, Bühn S, Mayer-Zitarosa A, Siebert U. Κλινική αποτελεσματικότητα των τεστ βιοδεικτών προσυμπτωματικού ελέγχου καρκίνου που προσφέρονται ως αυτοπληρωμένη υπηρεσία υγείας: μια συστηματική ανασκόπηση.Eur J Δημόσια Υγεία.2016;26: 498-505.

30. Dong S, Lu Q,Xu P, Chen L, Duan X, Mao Z, et al.

Υπερμεθυλιωμένο PCDHGB7 ως παγκόσμιος μόνο δείκτης καρκίνου και η εφαρμογή του στον πρώιμο προσυμπτωματικό έλεγχο του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας.Clin Transl Med.2021;11: e457.

31. Yuan J, Mao Z, Lu Q,Xu P, Wang C, Xu X, et al.Υπερμεθυλιωμένο PCDHGB7 ως βιοδείκτης για την έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου του ενδομητρίου σε δείγματα βουρτσών ενδομητρίου και απόξεση τραχήλου της μήτρας.Εμπρός Mol Biosci.2022;8: 774215.

32. Dong S, Yang Z,Xu P, Zheng W, Zhang B, Fu F, et al.Αμοιβαίως

αποκλειστική επιγενετική τροποποίηση στο SIX6 με υπερμεθυλίωση για προκαρκινικό στάδιο και ανίχνευση εμφάνισης μεταστάσεων.Στόχος μεταδόσεως σήματος Ther.2022;7: 208.

33. Huang L, Guo Z, Wang F, Fu L. KRAS μετάλλαξη: από undruggable σε druggable στον καρκίνο.Στόχος μεταδόσεως σήματος Ther.2021;6: 386.

34. Belinsky SA, Nikula KJ, PalmisanoWA, MichelsR, SaccomannoG, GabrielsonE, et al.Η ανώμαλη μεθυλίωση του p16(INK4a) είναι προγενέστερο συμβάν στον καρκίνο του πνεύμονα και ένας πιθανός βιοδείκτης για έγκαιρη διάγνωση.Proc Natl Acad Sci U SA.1998;95: 11891-6.

35. Robertson KD.Μεθυλίωση DNA και ανθρώπινη ασθένεια.Nat Rev Genet.2005;6: 597-610.

36. WentzensenN, Walker JL, Gold MA, Smith KM, ZunaRE,

Mathews C, et al.Πολλαπλές βιοψίες και ανίχνευση πρόδρομων ουσιών του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας στην κολποσκόπηση.J Clin Oncol.2015;33: 83-9.

37. De Strooper LM, Meijer CJ, Berkhof J, Hesselink AT, Snijders

PJ, Steenbergen RD, et al.Ανάλυση μεθυλίωσης του FAM19A4

γονίδιο στις γρατζουνιές του τραχήλου της μήτρας είναι εξαιρετικά αποτελεσματικό στην ανίχνευση του τραχήλου της μήτρας

καρκινώματα και προχωρημένες βλάβες CIN2/3.Cancer Prev Res (Phila).2014;7: 1251-7.

38. Thai AA, Solomon BJ, Sequist LV, Gainor JF, Heist RS.Καρκίνος του πνεύμονα.Νυστέρι.2021;398: 535-54.

39. Grunnet Μ, Sorensen JB.Καρκινοεμβρυϊκό αντιγόνο (CEA) ως καρκινικός δείκτης στον καρκίνο του πνεύμονα.Καρκίνος του πνεύμονα.2012;76: 138-43.

40. Wood DE, KazerooniEA, Baum SL, EapenGA, EttingerDS, Hou L, et al.Lung Cancer Screening, Έκδοση 3.2018, NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology.J Natl Compr Canc Netw.2018;16: 412-41.

41. American Cancer Society.Στοιχεία και στοιχεία για τον καρκίνο.Ατλάντα, GA, Η.Π.Α.: American Cancer Society;2023 [ενημερώθηκε 1 Μαρτίου 2023.που αναφέρεται 22 Αυγούστου 2023].

42. FonthamETH, Wolf AMD, Church TR, EtzioniR, Flowers CR,

Herzig Α, et αϊ.Έλεγχος καρκίνου του τραχήλου της μήτρας για άτομα με μέσο κίνδυνο: ενημέρωση κατευθυντήριων γραμμών 2020 από την Αμερικανική Εταιρεία Καρκίνου.CA Cancer J Clin.2020;70: 321-46.

43. Clarke MA, Long BJ, Del Mar MorilloA, Arbyn M, Bakkum-Gamez JN, Wentzensen N. Συσχέτιση κινδύνου καρκίνου του ενδομητρίου με μετεμμηνοπαυσιακή αιμορραγία σε γυναίκες: συστηματική ανασκόπηση και μετα-ανάλυση.JAMA Intern Med.2018;178: 1210-22.

44. Jacobs I, Gentry-MaharajA, Burnell M, ManchandaR, Singh N,

Sharma Α, et αϊ.Ευαισθησία του διακολπικού υπερηχογραφικού ελέγχου

για τον καρκίνο του ενδομητρίου σε μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες: μια μελέτη περιπτώσεων ελέγχου εντός της κοόρτης UKCTOCS.Lancet Oncol.2011;12: 38-48.

45. BabjukM, Burger M, CompératEM, Gontero P, MostafidAH,

PalouJ, et al.Κατευθυντήριες οδηγίες της Ευρωπαϊκής Ένωσης Ουρολογίας για τον μη διηθητικό καρκίνο της ουροδόχου κύστης (TaT1 και καρκίνωμα in situ) -

Ενημέρωση 2019.Ευρώ Urol.2019;76: 639-57.

46. ​​Aragon-Ching JB.Προκλήσεις και πρόοδοι στη διάγνωση, τη βιολογία και τη θεραπεία καρκινωμάτων του ουροθηλιακού ανώτερου σωλήνα και της ουροδόχου κύστης.Urol Oncol.2017;35: 462-4.

47. Rizvi S, KhanSA, Hallemeier CL, Kelley RK, Gores GJ.

Χολαγγειοκαρκίνωμα – εξελισσόμενες έννοιες και θεραπευτικές στρατηγικές.Nat Rev Clin Oncol.2018;15: 95-111.

48. Ye Q, Ling S, Zheng S, Xu X. Liquid biopsy in hepatocellular

καρκίνωμα: κυκλοφορούν κύτταρα όγκου και κυκλοφορούν DNA όγκου.Μολ Καρκίνος.2019;18: 114.

49. Zhang Y, Yao Y, Xu Y, Li L, Gong Y, Zhang K, et αϊ.Παν-καρκίνος

ανίχνευση DNA του κυκλοφορούντος όγκου σε περισσότερους από 10.000 Κινέζους ασθενείς.Nat Commun.2021;12: 11.

50. Eisenhauer ΕΑ, Therasse Ρ, BogaertsJ, Schwartz LH, Sargent D, Ford R, et αϊ.Νέα κριτήρια αξιολόγησης ανταπόκρισης σε συμπαγείς όγκους: αναθεωρημένη οδηγία RECIST (έκδοση 1.1).Eur J Καρκίνος.2009;45: 228-47.

51. LitièreS, Collette S, de Vries EG, Seymour L, BogaertsJ.RECIST - μαθαίνοντας από το παρελθόν για να οικοδομήσουμε το μέλλον.Nat Rev Clin Oncol.

2017;14: 187-92.

52. Seymour L, BogaertsJ, Perrone Α, FordR, Schwartz LH, Mandrekar S, et αϊ.iRECIST: οδηγίες για κριτήρια απόκρισης για χρήση σε δοκιμές

δοκιμή ανοσοθεραπευτικών.Lancet Oncol.2017;18: e143-52.

53. PantelK, Alix-Panabières C. Υγρή βιοψία και ελάχιστη υπολειμματική ασθένεια – πιο πρόσφατες εξελίξεις και συνέπειες για τη θεραπεία.Nat Rev Clin Oncol.2019;16: 409-24.

Αναφέρετε αυτό το άρθρο ως: Qian C, Zou X, Li W, Li Y, Yu W. Το φυλάκιο κατά του καρκίνου: καθολικοί δείκτες μόνο για τον καρκίνο.Cancer Biol Med.2023;20: 806-815.

doi: 10.20892/j.issn.2095-3941.2023.0313