Forskare har utvecklat två medel, gjorda av terapeutiska nanopartiklar och antikroppar, som skulle kunna ges till patienter strax före en blodtagning för att göra det möjligt för läkare att bättre upptäcka tumör-DNA i blod med hjälp av en teknik som kallas flytande biopsi.

Flytande biopsier lovar att förändra hur cancer diagnostiseras, övervakas och behandlas genom att upptäcka DNA som tumörer släpper ut i blodet. Men kroppens immunförsvar utgör en betydande utmaning. Immunceller i levern och DNA-nedbrytande enzymer i blodet tar bort cirkulerande tumör-DNA från blodomloppet inom några minuter, vilket gör detta DNA svårt att fånga och upptäcka i ett blodprov.

För att övervinna detta har ett team från Broad Institute of MIT och Harvard och Massachusetts Institute of Technology (MIT) utvecklat två injicerbara "priming agents" som kortvarigt bromsar utrensningen av cirkulerande tumör-DNA från kroppen, vilket gör att nivåerna av detta DNA kan tillfälligt ökad blod och samlas in för testning.

Teamet säger att dessa primingmedel kan förbättra prestandan hos flytande biopsier för cancer och potentiellt andra sjukdomar - liknande hur kontrastmedel ges till patienter för att förbättra medicinska avbildningsskanningar. Deras resultat publiceras i Science.

Viktor Adalsteinsson, chef för Gerstner Center for Cancer Diagnostics vid Broad, Sangeeta Bhatia, institutmedlem vid Broad, professor vid MIT och chef för Marble Center for Cancer Nanomedicine vid MIT:s Koch Institute, och J. Christopher Love, associerad medlem vid Broad och professor vid MIT:s Koch Institute, är medförfattare till studien.

"Flytande biopsi kommer att i grunden förändra hur cancer diagnostiseras och behandlas men kräver högre känslighet", säger Adalsteinsson. "För att förbättra känsligheten försökte vi för första gången ta itu med biologin av cirkulerande tumör-DNA-clearing, och insåg att detta är ett grundläggande hinder uppströms om de flesta flytande biopsitester som, om de löses, i stort sett kan gynna patienterna."

Ett av primingmedlen består av nanopartiklar, som liksom cirkulerande tumör-DNA konsumeras av immunceller i levern. "Vi trodde att vi kunde designa en säker dummy nanopartikel för att distrahera dessa immunceller och lämna det cirkulerande tumör-DNA ensamt så att det kunde vara i en högre koncentration i blodprover," sa Bhatia.

Det andra medlet består av konstruerade antikroppar som binder till tumör-DNA och skyddar dem från förstörelse genom cirkulerande enzymer. Båda strategierna – terapeutiska nanopartiklar och antikroppar – är redan väletablerade former av medicin för användning på människor.

"Befintliga flytande biopsiteknologier begränsas av mängden tumör-DNA du har i blodröret," sa Love. "Så vi började fundera på hur vi skulle kunna injicera något i förväg för att hjälpa till att öka eller förstärka den signalen."

Carmen Martin-Alonso, en doktorand i Bhatias labb, ledde utformningen av nanopartiklarna. Shervin Tabrizi, en postdoktor vid Love's lab och Gerstner Center på Broad och en strålningsonkolog vid Massachusetts General Hospital, tog ledningen för att konstruera antikropparna. Och Kan Xiong, en forskare vid Gerstner Center vid Broad, ledde ett försök att optimera analysen av enstaka droppar musblod för cirkulerande tumör-DNA.

I musstudier visade teamet att administrering av dessa primingmedel en till två timmar innan ett blodprov togs ökade mängden cirkulerande tumör-DNA i ett blodprov med mer än 10 gånger. Detta förbättrade känsligheten för att upptäcka cancer genom flytande biopsi hos möss med låg tumörbörda från under 10 % till mer än 75 %. Cirkulerande tumör-DNA-nivåer i djuren återgick till baslinjen inom en dag.

"Förmågan att få maximal aktivitet av dessa medel inom ett par timmar, följt av deras snabba rensning, innebär att någon kan gå till sin läkares mottagning, ta emot ett sådant här medel och sedan ge sitt blod för själva testet, allt inom ett besök," sa Love. "Denna funktion bådar gott för potentialen att översätta detta koncept till klinisk användning."

Teamet säger att deras primingmedel representerar nya plattformsteknologier som i princip kan förbättra flytande biopsier inte bara för cancer utan också för neurodegenerativa sjukdomar, metabola störningar, djupfröade infektionssjukdomar och prenatal genetisk testning, såväl som för upptäckt av andra knappa analyter av klinisk betydelse.

"Att öka cirkulerande tumör-DNA i blod är bara toppen av isberget," sa Adalsteinsson. "Priming är en ny gräns som vi är glada över att vidareutveckla inom cancerdiagnostik och bortom."

Mer information: Carmen Martin-Alonso et al., Primermedel reducerar övergående clearance av cellfritt DNA för att förbättra flytande biopsier, Science (2024). DOI:10.1126/science.adf2341. www.science.org/doi/10.1126/science.adf2341

Journalinformation: Vetenskap

Tillhandahålls av Broad Institute of MIT och Harvard