Forskare från University of Queenslands Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology (AIBN) har upptäckt en unik nanoskalad DNA-signatur som verkar vara gemensam för alla cancerformer.

Baserat på denna upptäckt, teamet har utvecklat en ny teknologi som gör det möjligt att snabbt och enkelt upptäcka cancer från vilken vävnadstyp som helst, t.ex. blod eller biopsi.

Studien, som stöddes av ett anslag från National Breast Cancer Foundation och publiceras i tidskriften Naturkommunikation , avslöjar ny insikt om hur epigenetisk omprogrammering i cancer reglerar de fysiska och kemiska egenskaperna hos DNA och kan leda till ett helt nytt tillvägagångssätt för point-of-care diagnostik.

"Eftersom cancer är en extremt komplicerad och varierande sjukdom, det har varit svårt att hitta en enkel signatur gemensam för alla cancerformer, men skiljer sig från friska celler, " förklarar AIBN-forskaren Dr. Abu Sina.

För att ta itu med detta, Dr Sina och Dr Laura Carrascosa, som arbetar med professor Matt Trau vid SHT, fokuserat på något som kallas cirkulerande fritt DNA.

Som friska celler, cancerceller är alltid i färd med att dö och förnyas. När de dör, de exploderar i princip och släpper sin last, inklusive DNA, som sedan cirkulerar.

"Det har varit en stor jakt på att hitta om det finns någon distinkt DNA-signatur som bara finns i cancern och inte i resten av kroppen, " säger Dr Carrascosa.

Så de undersökte epigenetiska mönster på arvsmassan hos cancerceller och friska celler. Med andra ord, de letade efter mönster av molekyler, kallade metylgrupper, som dekorerar DNA. Dessa metylgrupper är viktiga för cellfunktionen eftersom de fungerar som signaler som styr vilka gener som slås på och av vid varje given tidpunkt.

I friska celler, dessa metylgrupper är utspridda över genomet. Dock, AIBN-teamet upptäckte att genomet av en cancercell är i huvudsak kargt förutom intensiva kluster av metylgrupper på mycket specifika platser.

Denna unika signatur - som de kallade cancern "methylscape", för metyleringslandskap – förekom i alla typer av bröstcancer de undersökte och dök upp i andra cancerformer, för, inklusive prostatacancer, kolorektal cancer och lymfom.

"Så gott som varje bit av cancer-DNA vi undersökte hade detta mycket förutsägbara mönster, säger professor Trau.

Han säger att om du tänker på en cell som en hårddisk, sedan tyder de nya fynden på att cancer behöver vissa genetiska program eller appar för att kunna köras.

"Det verkar vara en allmän egenskap för all cancer, " säger han. "Det är en häpnadsväckande upptäckt."

De upptäckte också att när den placeras i lösning, dessa intensiva kluster av metylgrupper får cancer-DNA-fragment att vikas ihop till tredimensionella nanostrukturer som verkligen gillar att hålla sig till guld.

Att dra nytta av detta, forskarna designade en analys som använder guldnanopartiklar som omedelbart ändrar färg beroende på om dessa 3D-nanostrukturer av cancer-DNA finns eller inte.

"Detta händer i en droppe vätska, " säger Trau. "Du kan upptäcka det med ögat, så enkelt är det."

Tekniken har även anpassats för elektrokemiska system, som möjliggör billig och bärbar detektering som så småningom skulle kunna utföras med hjälp av en mobiltelefon.

Hittills har de testat den nya tekniken på 200 prover från olika typer av mänskliga cancerformer, och friska celler. I vissa fall, noggrannheten för upptäckt av cancer är så hög som 90 %.

"Det fungerar för vävnadshärlett genomiskt DNA och blodhärlett cirkulerande fritt DNA, " säger Sina. "Denna nya upptäckt kan vara en spelomvandlare inom området för cancerdiagnostik." Den är inte perfekt ännu, men det är en lovande start och kommer bara att bli bättre med tiden, säger laget.

"Vi vet verkligen inte ännu om det är den heliga gralen eller inte för all cancerdiagnostik, säger Trau, "men det ser verkligen intressant ut som en otroligt enkel universell markör för cancer, och som en mycket tillgänglig och billig teknik som inte kräver komplicerad labbbaserad utrustning som DNA-sekvensering."