Een nieuwe studie maakt gebruik van de karakteristieke epigenetische kenmerken van tumoren bij kinderen om de ziekte op te sporen, te classificeren en te volgen. De wetenschappers analyseerden korte fragmenten van tumor-DNA die in het bloed circuleren. Deze "vloeibare biopsie" -analyses maken gebruik van het unieke epigenetische landschap van bottumoren en zijn niet afhankelijk van genetische veranderingen, die zeldzaam zijn bij kinderkanker. Deze benadering belooft gepersonaliseerde diagnostiek en mogelijk toekomstige therapieën van tumoren bij kinderen zoals Ewing-sarcoom te verbeteren. De studie is gepubliceerd in Nature Communications.

Een studie onder leiding van wetenschappers van het St. Anna Children's Cancer Research Institute (St. Anna CCRI) in samenwerking met het CeMM Research Center for Molecular Medicine van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen biedt een innovatieve methode voor "vloeibare biopsie" -analyse van tumoren bij kinderen. Deze methode maakt gebruik van de fragmentatiepatronen van de kleine DNA-fragmenten die tumoren in de bloedstroom lekken, die de unieke epigenetische signatuur van veel kinderkanker weerspiegelen. Het team onder leiding van Eleni Tomazou, PhD, St. Anna CCRI, concentreert zich op Ewing-sarcoom, een bottumor van kinderen en jongvolwassenen met een onvervulde klinische behoefte, en toont het nut van de methode aan voor tumorclassificatie en monitoring, waardoor nauwlettend toezicht op zeer invasieve tumorbiopsieën.

Bij tumoren delen kankercellen zich constant, waarbij sommige kankercellen tijdens het proces sterven. Deze cellen geven hun DNA vaak af in de bloedstroom, waar het circuleert en kan worden geanalyseerd met behulp van genomische methoden zoals high-throughput DNA-sequencing. Dergelijke "zogeheten vloeibare biopsie" -analyses bieden een minimaal invasief alternatief voor conventionele tumorbiopsieën die vaak een operatie vereisen, wat veelbelovend is voor gepersonaliseerde therapieën. Zo wordt het mogelijk om regelmatig te controleren op moleculaire veranderingen in de tumor. Het gebruik van vloeibare biopsie voor kankers bij kinderen wordt tot dusver belemmerd door het feit dat veel tumoren bij kinderen weinig genetische veranderingen hebben die detecteerbaar zijn in DNA dat is geïsoleerd uit bloedplasma.

Exploitatie van tumorspecifieke epigenetische patronen

Celvrij DNA van afstervende tumorcellen circuleert in het bloed in de vorm van kleine fragmenten. Hun grootte is niet willekeurig en wordt niet alleen bepaald door de DNA-sequentie. Het geeft eerder weer hoe het DNA is verpakt in de kankercellen, en het wordt beïnvloed door de chromatine (dwz complex van DNA, eiwit en RNA) structuur en epigenetische profielen van deze cellen. Dit is erg relevant omdat epigenetische patronen - soms aangeduid als de "tweede code" van het genoom - karakteristiek verschillend zijn voor verschillende celtypen in het menselijk lichaam. Epigenetische mechanismen leiden tot veranderingen in genfunctie die niet gebaseerd zijn op veranderingen in de DNA-sequentie, maar worden doorgegeven aan dochtercellen. De analyse van celvrije DNA-fragmentatiepatronen biedt een unieke kans om meer te weten te komen over de epigenetische regulatie in de tumor zonder chirurgische verwijdering van tumorcellen of zelfs maar te weten of en waar in het lichaam een ​​tumor bestaat.

“We hebben eerder unieke epigenetische kenmerken van Ewing-sarcoom geïdentificeerd. We redeneerden dat deze karakteristieke epigenetische kenmerken bewaard zouden moeten blijven in de fragmentatiepatronen van van tumor afgeleid DNA dat in het bloed circuleert. Dit zou ons een hoognodige marker opleveren voor vroege diagnose en tumorclassificatie met behulp van het vloeibare biopsieconcept ”, legt Dr. Tomazou uit, hoofdonderzoeker van de op Epigenome gebaseerde precisiegeneeskunde-groep in St. Anna CCRI.

Machine learning verhoogt de gevoeligheid

De nieuwe studie benchmarkt verschillende statistieken voor het analyseren van celvrije DNA-fragmentatie, en het introduceert het LIQUORICE-algoritme voor het detecteren van circulerend tumor-DNA op basis van kankerspecifieke chromatinesignaturen. De wetenschappers gebruikten classificaties voor machine learning om onderscheid te maken tussen patiënten met kanker en gezonde individuen, en tussen verschillende soorten pediatrische sarcomen. "Door deze machine learning-algoritmen te voeden met onze uitgebreide sequentiegegevens van het hele genoom van tumor-afgeleid DNA in de bloedstroom, wordt de analyse zeer gevoelig en presteert deze in veel gevallen beter dan conventionele genetische analyses", zegt Dr. Tomazou.

Gevraagd naar mogelijke toepassingen, legt ze uit: “Onze test werkt goed, we zijn erg enthousiast. Er is echter verdere validatie nodig voordat het onderdeel kan worden van routinematige klinische diagnostiek. " Volgens de wetenschappers zou hun aanpak kunnen worden gebruikt voor minimaal invasieve diagnose en, maar ook als prognostische marker, om te monitoren welke patiënt reageert op therapie. Bovendien zou het kunnen dienen als een voorspellende marker tijdens neoadjuvante therapie (dwz chemotherapie voorafgaand aan de operatie), waardoor dosisaanpassingen mogelijk zijn op basis van de respons van de behandeling. “Op dit moment krijgen de meeste patiënten zeer hoge doses chemotherapie, terwijl sommige patiënten mogelijk al genezen zijn met een minder ernstige therapie, waardoor hun risico op het krijgen van andere vormen van kanker op latere leeftijd zou afnemen. Er is een reële medische behoefte aan adaptieve klinische onderzoeken en gepersonaliseerde behandeling van bottumoren bij kinderen. "

###

Internationale wetenschappelijke samenwerking

Deze studie werd geleid door St.Anna CCRI in samenwerking met CeMM Research Center for Molecular Medicine of the Austrian Academy of Sciences, Ludwig Boltzmann Institute for Rare and Undiagnosed Diseases, Medical University of Vienna, in samenwerking met meerdere instellingen in Oostenrijk, Duitsland, Noorwegen, en Frankrijk.

Over epigenetica

Epigenetica is de schakel tussen genen en hun omgeving. Het draagt ​​bij aan genregulatie en controleert welke genen actief of inactief zijn op specifieke tijdstippen. Epigenetische mechanismen leiden tot veranderingen in genfunctie die niet gebaseerd zijn op veranderingen in de DNA-sequentie - bijvoorbeeld door mutatie - maar worden doorgegeven aan dochtercellen. Aangezien kanker bij kinderen vaak weinig genetische veranderingen herbergt, zijn hun epigenetische patronen veelbelovende markers voor niet-invasieve diagnostiek met behulp van vloeibare biopsie.

Publicatie:

Multimodale analyse van celvrije DNA-sequentiebepaling van het hele genoom voor pediatrische kankers met lage mutatiedruk

Peter Peneder *, Adrian M Stütz *, Didier Surdez, Manuela Krumbholz, Sabine Sempre, Mathieu Chicard, Nathan C Sheffield, Gaelle Pierron, Eve Lapouble, Marcus Tötzl, Bekir Erguner, Daniele Barreca, Andre F Rendeiro, Abbas Agaimy, Heidrun Boztug, Gernot Engstler, Michael Dworzak, Marie Bernkopf, Sabine Taschner-Mandl, Inge M Ambros, Ola Myklebost, Perrine Marec-Bérard, Susan Ann Burchill, Bernadette Brennan, Sandra J Strauss, Jeremy Whelan, Gudrun Schleiermacher, Christiane Schaefer, Uta Dirksen, Caroline Hutter, Kjetil Boye, Peter F Ambros, Olivier Delattre, Markus Metzler, Christoph Bock #, Eleni M Tomazou #

* Gedeelde eerste auteurs

# Overeenkomstige auteurs

Nature Communications, 28 mei 2021. Doi: 10.1038 / s41467-021-23445-w.

https: //doei.org /10.1038 /s41467-021-23445-w.

Foto:

Peter Peneder, MSc, Adrian M.Stütz, PhD, Eleni M. Tomazou, PhD (van links naar rechts)

Copyright: St. Anna Children's Cancer Research Institute

Figuur:

Extractie van tumorepigenetica uit bloed

Auteursrecht: Tatjana Hirschmugl

Over het St. Anna Children's Cancer Research Institute, CCRI

St. Anna CCRI is een internationaal gerenommeerde multidisciplinaire onderzoeksinstelling met als doel diagnostische, prognostische en therapeutische strategieën voor de behandeling van kinderen en adolescenten met kanker te ontwikkelen en te optimaliseren. Om dit doel te bereiken, combineert het fundamenteel onderzoek met translationeel en klinisch onderzoek en focust het zich op de specifieke kenmerken van tumorziekten bij kinderen om jonge patiënten de best mogelijke en meest innovatieve therapieën te bieden. Toegewijde onderzoeksgroepen op het gebied van tumorgenomica en epigenomica, immunologie, moleculaire biologie, celbiologie, bio-informatica en klinisch onderzoek werken samen om wetenschappelijke bevindingen te harmoniseren met de klinische behoeften van artsen om uiteindelijk het welzijn van onze patiënten te verbeteren. Meer informatie: http: // www.ckri.op & http: // www.kinderkrebsforschung.op.

Over CeMM Onderzoekscentrum voor Moleculaire Geneeskunde van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen

De missie van CeMM is het bereiken van maximale wetenschappelijke innovatie in de moleculaire geneeskunde om de gezondheidszorg te verbeteren. Bij CeMM streeft een internationaal en creatief team van wetenschappers en artsen vrijzinnig fundamenteel biowetenschappelijk onderzoek na in een grote en levendige ziekenhuisomgeving met een uitstekende medische traditie en praktijk. Het onderzoek van CeMM is gebaseerd op postgenomische technologieën en richt zich op maatschappelijk belangrijke ziekten, zoals immuunstoornissen en infecties, kanker en stofwisselingsstoornissen. CeMM werkt op een unieke manier van supersamenwerking, waarbij biologie met geneeskunde wordt verbonden, experimenten met computers, ontdekkingen met vertaling en wetenschap met de samenleving en de kunsten. Het doel van CeMM is om de wetenschap te pionieren die de precieze, gepersonaliseerde, voorspellende en preventieve geneeskunde van de toekomst bevordert. CeMM leidt een moderne mix van biomedische wetenschappers op en is gevestigd op de campus van het General Hospital en de Medical University of Vienna.

http://www.cem.oei.ac.at

Over de Medische Universiteit van Wenen (MedUni Wenen)

MedUni Wenen is een van de meest gevestigde medische onderwijs- en onderzoeksfaciliteiten in Europa, met een eeuwenoude traditie van uitmuntendheid in medisch onderzoek en klinische praktijken. Met bijna 8,000 studenten is het het grootste medische opleidingscentrum in de Duitstalige landen. Met zijn 30 universitaire ziekenhuizen en twee klinische instituten, 12 medische theoriecentra en talrijke zeer gespecialiseerde laboratoria is het ook een van Europa's toonaangevende onderzoeksinstellingen in de biomedische sector.

http://www.gemiddeld.ac.at

Over het Ludwig Boltzmann Instituut voor zeldzame en niet-gediagnosticeerde ziekten (LBI-RUD)

LBI-RUD is opgericht in april 2016 in een gezamenlijke inspanning van Ludwig Boltzmann Gesellschaft, CeMM Research Center for Molecular Medicine van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen, de Medische Universiteit van Wenen en het St. Anna Children's Cancer Research Institute. De drie oprichtende partnerinstellingen, en het CeRUD Vienna Center for Rare and Undiagnosed Diseases, vormen de belangrijkste samenwerkingspartners van LBI-RUD. Onderzoek bij LBI-RUD richt zich op het ontcijferen van zeldzame immunologische, hematopoëtische, zenuw-, huid-, gastro-intestinale en leveraandoeningen. Die onderzoeken bieden unieke inzichten in de menselijke biologie en vormen de basis voor de ontwikkeling van therapeutische concepten op maat in de zin van de gepersonaliseerde geneeskunde van de toekomst. De missie van LBI-RUD is - samen met haar partnerinstellingen - om op duurzame wijze onderzoeksinfrastructuur te ontwikkelen en te onderhouden die wetenschappelijke, maatschappelijke, ethische en economische aspecten van zeldzame ziekten integreert. http: // www.zeldzame ziekten.at

Coinsmart. Beste Bitcoin-beurs in Europa
Bron: https://bioengineer.org/blood-test-detects-childhood-tumors-based-on-their-epigenetic-profiles/