Proteomik och genomik för nya möjligheter inom cancerdiagnostik
Ett nytt sätt att identifiera cancerbiomarkörer har utvecklats av forskare vid Lunds universitet. Den nya tekniken möjliggör mycket känslig, snabb och kostnadseffektiv identifiering av bio markörer för cancer. Detta skapar nya möjligheter för tidigare diagnos av cancer och därmed också effektivare behandling. Forskningen, som här beskrivs av Mattias Brofelth och Carl Borrebaeck, har publicerats i Nature Communication Biology.
Analys av blodets dynamiska uppsättning av proteiner är en utmanande uppgift till följd av blodproteomets enorma komplexitet. Samtidigt är blodproteomet en rik källa av information som till stor del är outforskad i jakten på relevanta biomarkörer (Borrebaeck, 2017). Genom att exempelvis studera skillnader i uttryck av olika proteiner som är kopplade till immunförsvaret är det möjligt att tidig detektera respons på förändringar i kroppen till följd av en begynnande sjukdom så som en växande tumör. Att dessutom kombinera informationen från ett flertal proteiner i en så kallad multiplex biomarkörsignatur ökar möjligheten att hitta ett unikt ”fingeravtryck” för en specifik sjukdom, jämfört med att mäta enskilda markörer.
Blodbaserade biomarkörsignaturer har stor potential att kunna ge vägledning vid screening, diagnos, prognos, monitorering eller behandling av tumörsjukdomar. För att övervinna blodproteomets utmaningar krävs
tekniska innovationer i kombination med avancerad bioinformatik. Affinitetsproteomik är en teknik som med framgång har använts för denna uppgift. Ett exempel är mikroarrayer på chip (biomatriser) som baseras
på antikroppars förmåga att ur det komplexa blodprovet fiska fram sitt specifika protein och ge en signal i proportion till dess koncentration (Haab, 2001) (Schröder, 2013). Vi har tidigare visat att biomarkörsignaturer går att identifiera i ett blodprov för sjukdomar såsom bland annat cancer i pankreas (Mellby, 2018), bröst (Carlsson, 2008) samt i olika autoimmuna sjukdomar (Delfani, 2017).
SYNERGI MELLAN FORSKNINGSFÄLT
Dessa teknologiska framsteg har banat väg för en fortsatt utveckling och vi publicerade nyligen en konceptstudie för nästa generations teknikplattform, kallad ProMIS – Protein detection using Multiplex Immunoassay in Solution (Brofelth, M., Ekstrand, A.I., 2020). Konceptet bygger på att kombinera antikropparnas målsökande egenskaper med genomikens förmåga för ultrakänslig detektion med hjälp av NGS (Next Generation Sequencing) (Figur 1). Denna synergi mellan forskningsfälten uppnås genom att koppla en unik DNA-etikett till varje antikropp. Syntetiskt DNA kan idag rutinmässigt produceras efter önskemål och vi designade våra etiketter somen kort sekvens av nukleotider, specifik för varje antikropp.
Detta ger oss möjligheten att ”läsa av” och kvantifiera DNA-etiketten med NGS vilket resulterar i att vi kan mäta vilket målprotein (biomarkör) som antikroppen har bundit. Analysen av blodprovet kan då göras helt i lösning genom att först märka alla proteiner i blodprovet med biotin och sedan binda upp dem till magnetiska kulor (beads) med hjälp av streptavidin. Kulorna kan separeras och tvättas med hjälp av en magnet, vilket också möjliggör en framtida övergång till en helt automatiserad process baserat på robotisering.
