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Verbesserte Technik ‚der flüssigen Biopsie‘ erhöht Entdeckung von Tumor DNA im Blut

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Leute mit Krebs haben Tumor DNA in ihrem Blut. Eine neue Weise, Hintergrund „Geräusche“ zu beruhigen in der Blutprobe erlaubt Forschern, winzige Quantitäten dieser Moleküle der Reihe nach zu ordnen, um Diagnose und Behandlung zu verbessern.

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Forscher bei Stanford University School von Medizin haben eine Weise geplant, die Empfindlichkeit einer Technik erheblich zu erhöhen, um DNA von den Krebszellen zu identifizieren und der Reihe nach zu ordnen, die im Blut einer Person verteilen.

Die Hoffnung ist, dass solche „flüssigen Biopsien“ von leicht erhaltenen Blutproben ein Tag den Bedarf ersetzen konnten, Tumorgewebe für Studie chirurgisch zu erreichen.

Das neue Konzept arbeitet, indem es Fehler identifiziert, die auftreten, wenn Tumor DNA vom Blut gefangen genommen wird und für das Der Reihe nach ordnen vorbereitet. Das Entfernen dieser Fehler von den der Reihe nach ordnenden Ergebnissen erlaubt Forschern zu, genauer wahre Krebs-verbundene Veränderungen sogar von den kleinen Mengen des Ausgangsmaterials zu identifizieren.

„Jetzt können wir empfindlicher das Vorhandensein von spezifischen Veränderungen in der Krebs DNA ermitteln, die helfen könnte, Behandlungswahlen zu fahren oder das Vorhandensein Restkrebses zu ermitteln,“ sagten Maximilian Diehn, MD, Doktor, einen Assistenzprofessor der Radioonkologie und den CRK-Lehrkörper-Gelehrten. „Wir erhalten näher an den Bedarf an den Invasionsbiopsien groß verringern, Tumorveränderungen oder Bahnantwort zu den Therapien zu identifizieren.“

Diehn und Ash Alizadeh, MD, Doktor, Assistenzprofessor von Onkologie, ältere Autorschaft des Anteiles von einem Papier, das die erhöhte Technik beschreibt. Es wurde online am 28. März in der Natur-Biotechnologie veröffentlicht. Lehrer Aaron Newman, Doktor und ehemalige Habilitationsgelehrte Alexander Lovejoy, Doktor und Daniel Klass, Doktor, sind Mitführungsautoren der Forschung.

Genetische Mitteilungen in einer Flasche

Sogar in Ermangelung der Behandlung, teilen sich Krebszellen ununterbrochen und sterben. Während sie sterben, geben sie DNA in den Blutstrom, wie kleine genetische Mitteilungen in einer Flasche frei. Lernen, diese Mitteilungen zu lesen — und das in 1.000 bis 1 Million auswählen, das von einer Krebszelle kommen — Kliniker zu erlauben das Vorhandensein und das Volumen eines Tumors schnell und nichtinvasiv zu überwachen, kann die Antwort eines Patienten zur Therapie und sogar wie die Tumorveränderungen im Laufe der Zeit angesichts der Behandlung oder anderen Selektionsdrucks entwickeln.

Die Forscher bezeichneten ihre neue, zweizackige Annäherung „integrierte digitale Fehlerunterdrückung,“ oder als iDES. Sie errichtet nach einer Methode, die CAPP-Folgend genannt wird, dem Alizadeh, Diehn und Newman vorher planten, um kleine Mengen Tumor DNA vom Blut sehr gefangenzunehmen, indem sie nach einer Platte von den Veränderungen suchten, die bekannt sind, mit bestimmten Krebs zu sein. Mit CAPP-folgendem waren die Forscher in der Lage, nur ein Tumor DNA-Molekül in einem Meer von über 5.000 normalen DNA-Fragmenten zu ermitteln. Sie veröffentlichten jene Ergebnisse in der Natur-Medizin Menge.

IDES errichtet auf CAPP-folgendes, indem es eine inhärente technische Beschränkung adressiert: die Unfähigkeit, kleine Mengen DNA genau der Reihe nach zu ordnen. Bevor das Der Reihe nach ordnen versucht werden kann, müssen viele Kopien von jedem doppelsträngigen DNA-Fragment erstellt werden. Kopierendes dieses bekannt als Verstärkung und die Möglichkeit des Vorstellens eines Fehlers in der Reihenfolge während der Verstärkungszunahmen mit jeder Runde.

Die Forscher benötigten eine Weise, zu bestimmen, ob die Veränderungen, die während des der Reihe nach ordnenden Prozesses identifiziert wurden, vom Tumor kamen oder während des der Reihe nach ordnenden Prozesses eingeführt wurden. Sie entwickelten eine Weise, verteilende doppelsträngige DNA-Moleküle im Blut mit „Strichkodes“ zu etikettieren, die einzigartig jedes ursprüngliche Molekül markieren. Weil die Stränge eines einzelnen DNA-Moleküls zusammen wie ein Reißverschluss passen, ist es möglich, die Reihenfolge von einem Strang von der Reihenfolge vom anderen vorauszusagen. Die Strichkodes deshalb erlaubten den Forschern, herauf die zwei Stränge zusammenzupassen und suchen nach Diskrepanzen. Zusätzlich war ihre Annäherung entworfen, um die Anzahl von Molekülen herabzusetzen, die während der verarbeitenden Strichkodierung und Probe verloren sind, die besonders wichtig ist, wenn man die kleinen Mengen des Verteilens von DNA bei, den meisten Krebspatienten sich darzustellen analysiert.

‚Ein bedeutender Fortschritt‘

„Unsere Technik ist ein bedeutender Fortschritt über frühere Strichkodierungsmethoden, weil sie mehr falsche Positive beseitigt, ohne wahre Positive zu opfern“ sagte Alizadeh. „, indem wir DNA-Moleküle an der Spitze der Nahrungskette sozusagen etikettieren können wir im Auge behalten, die Moleküle zuverlässig während des der Reihe nach ordnenden Prozesses reproduziert worden sind und die Fehler angesammelt haben, die waren nicht anwesend im Tumor oder im Blutstrom eines Patienten.“

Wir erhalten näher an den Bedarf an den Invasionsbiopsien groß verringern, Tumorveränderungen oder Bahnantwort zu den Therapien zu identifizieren.

Sie kombinierten dann die Strichkodierungsannäherung mit einer anderen Annäherung, die sie bezeichneten „als das Hintergrundpolieren.“ „Wir entdeckten, dass bestimmte Sätze der Folgefehler viel wahrscheinlicher sind, an den spezifischen Plätzen in unseren DNA-Molekülen aufzutreten, sogar in den gesunden Themen,“ sagte Newman. Er entwarf einen Computeralgorithmus, um die möglichen Konfliktpunkte der Daten und der Flagge auf weitere Analyse zu scannen. Zusammen ließen die molekulare Strichkodierung und die Poliertechnik sie allgemeine der Reihe nach ordnende Fehler leistungsfähiger herausfiltern weit als jede Technik allein.

Die Anwendung von iDES erhöht CAPP-folgende Empfindlichkeit für die Veränderungen eines Tumors im Blut nichtinvasiv identifizieren bis zum ungefähr 15mal. Sobald klatschsüchtige Tumor-spezifische Veränderungen identifiziert worden sind, wird die vergrößerte Technik sogar genau — Entdeckung nur ein oder zwei Tumor DNA-Sequenzen unter so vielem wie 400.000 nontumor DNA-Fragmente.

„Wir fanden, dass unsere Annäherung in hohem Grade genaues erlaubt, nichtinvasive Identifizierung von verklagbaren Veränderungen bei Lungenkrebspatienten und wir sind hoffnungsvoll, dass die Technik klinisch bald verfügbar ist,“ sagten Diehn, der merkte, dass zusätzliche klinische Studien erforderlich sind, zu bestätigen, ob iDES-erhöhtes CAPP-folgendes Krebspatientenergebnisse verbessern oder Gesundheitswesenkosten verringern kann. Krebspatienten, in denen Biopsien erfolglos oder zu riskant sind, sind wahrscheinlich, zu dem ersten zu gehören, zum von dem neuen Konzept zu profitieren. Außerdem konnte iDES-erhöhtes CAPP-folgendes in anderen Gesundheitswesensituationen nützlich auch sein. „Diese gleichen Arten von Werkzeugen konnten benutzt werden, um seltene Varianten in DNA zu ermitteln, die Abstoßungsreaktion und Antibiotikaresistenz oder Hilfe in den pränatalen Diagnosetests signalisieren könnte,“ sagten Alizadeh.

Die Arbeit des Teams ist ein Beispiel von Stanford Medicines Fokus auf Präzisionsgesundheit, das Ziel von, welchem, Krankheit im gesunden vorwegzunehmen und zu verhindern und genau Krankheit im Kranken zu bestimmen und zu behandeln ist.

Alizadeh und Diehn sind beide Forscher bei Ludwig Center für Krebs-Stammzelle-Forschung und Medizin bei Stanford.

Andere Stanford-Mitverfasser der Studie sind Habilitationsgelehrte David Kurtz, MD, Florian Scherer, MD und Scott Bratman, MD, Doktor; Student im Aufbaustudium Jacob Chabon; wissenschaftliche Mitarbeiter Henning Stehr, Doktor und Chih Long Liu, Doktor; klinischer Forschungskoordinator Carmen Say; Biowissenschaftswissenschaftlicher mitarbeiter Li Zhou; wissenschaftlicher Mitarbeiter Justin Carter; Professor der Pathologie Robert West, MD, Doktor; Professor von Onkologie George Sledge, MD; Professor der cardiothoracic Chirurgie Joseph Shrager, MD; außerordentlicher Professor der Radioonkologie Billy Loo Jr. , MD, Doktor; Assistenzprofessor von Onkologie Joel Neal, MD, Doktor; und außerordentlicher Professor von Onkologie Heather Wakelee, MD.

Die Arbeit wurde durch das Verteidigungsministerium, das Nationale Krebsinstitut (Bewilligung 1K99CA187192), ein neuer Pionier-Preis von den nationalen Instituten der Gesundheit (Bewilligung 1DP2CA186569), Ludwig Institute für Krebsforschung, das CRK-Lehrkörper-Gelehrt-Kapital, die v-Grundlage für Krebsforschung, Damon Runyon Cancer Research Foundation, das Siebel-Stammzelle-Institut und Thomas und Stacey Siebel Foundation gestützt.

Stanfords Abteilung von Medizin stützte auch die Arbeit.