Исследование было ранней проверкой возможностей дуплексного секвенирования ДНК, технологии, разработанной в Вашингтонском университете. Дуплексное секвенирование независимо маркирует молекулы вдоль обеих цепей ДНК. С точки зрения проспективной диагностики, ее точность считается непревзойденной.
Это исследование, знаменующее первое опубликованное применение технологии в обнаружении рака человека, было опубликовано сегодня в Трудах Национальной академии наук.
"Мутации рака должны указывать на наличие рака. Это исследование предполагает, что, если мы проанализируем достаточно глубоко, мы обнаружим раковые мутации почти у всех ", — сказала Розана Рискес, доцент кафедры патологии Университета штата Вашингтон, которая руководила исследованием с Джеффом Криммелем, студентом-медиком.
Дуплексное секвенирование выявило более частые мутации среди женщин, у которых был диагностирован рак, по сравнению с женщинами, у которых он не был диагностирован.
Таким образом, общее бремя мутаций потенциально может быть использовано для выявления женщин, у которых есть рак яичников или которые подвержены более высокому риску его развития, сказал Риск.
По словам Михаэля Шмитта, соавтора исследования и соавтора дуплексного секвенирования, исследование является предостережением для ученых и клиницистов, пытающихся обнаружить рак на основе мутаций. Он является научным сотрудником онкологического центра UW Medicine и Исследовательского центра рака имени Фреда Хатча.
«Поскольку здоровая ткань часто несет в себе низкочастотные мутации, подобные раку, нам нужны исключительно чувствительные технологии, чтобы точно определять мутационную нагрузку и различать действительно раковые изменения и мутации, связанные с возрастом», — сказал он.
Дуплексное секвенирование
Шмитт и его коллега Джесси Солк разработали дуплексное секвенирование в 2012 году. По их мнению, отслеживание обеих цепей ДНК при секвенировании позволит более точно определять мутации, чем обычное секвенирование.
Технология определяет настоящую мутацию как мутацию, присутствующую в зеркальных позициях на обеих цепях спирали ДНК.
Этот процесс фильтрации заметно снижает частоту ложных срабатываний: обычное секвенирование дает частоту ошибок 1 на 100 пар оснований; мутации за пределами этого порога неотличимы от системных ошибок. Напротив, дуплексное упорядочение снижает частоту ошибок до менее одной из 10 миллионов.
«Эта чрезвычайно высокая точность отфильтровала шум, вызванный ложными срабатываниями, и позволила нам четко увидеть мутации рака, которые ранее не были обнаружены», — сказал Криммел.
Рак яичников
Не существует диагностических скрининговых тестов на рак яичников.
Вместо этого симптомы указывают на его присутствие, а рак яичников, как известно, на ранних стадиях протекает бессимптомно. Часто к моменту появления симптомов рак метастазирует за пределы яичников. Общая пятилетняя выживаемость пациентов составляет 45 процентов.
Риск и его коллеги секвенировали перитонеальную жидкость, взятую у всех 36 женщин, среди которых 16 женщин с тяжелой серозной карциномой яичников, наиболее распространенным типом рака яичников. Каждая женщина в контрольной группе перенесла операцию по устранению тазовой боли или беспокойства по поводу наследственной мутации в гене BRCA — таким образом, доступность их перитонеальной жидкости — но в каждом случае была обнаружена только доброкачественная ткань.
Исследователи сосредоточили свое внимание на гене p53, который мутирует в 96% случаев тяжелого серозного рака яичников.
Неактивный белок p53 теряет способность останавливать пролиферацию предраковых клеток.
«Мы стремимся продолжить эти исследования на более крупных когортах людей, чтобы охарактеризовать накопление этих низкочастотных мутаций при старении и раке», — сказал Риск. «Для раннего выявления рака яичников перитонеальная жидкость не является жизнеспособной диагностикой, поскольку она включает инвазивную процедуру, поэтому мы изучаем менее инвазивные процедуры, такие как мазки Папаниколау и маточные лаважи, в контексте дуплексного секвенирования."
Изобретатели из UW дуплексного секвенирования основали компанию TwinStrand Biosciences, которая имеет эксклюзивную лицензию на технологию от Вашингтонского университета. TwinStrand находит применение в широком спектре областей.