Trotz beeindruckender medizinischer Fortschritte bleibt Krebs eine führende Todesursache und überwältigende Belastung für die Gesundheitssysteme , so dass weit über eine halbe Million Todesfälle pro Jahr mit einem veranschlagten Kosten von 174 Milliarden Dollar bis zum Jahr 2020 nach dem National Cancer Institute. Die Reduzierung der menschlichen und wirtschaftlichen Maut wird Diagnose und Intervention in frühen Stadien der Krankheit, wenn die beste Prognose für eine Heilung existiert erfordern .
In den letzten Jahren haben aggressive Forschung und erhebliche finanzielle Investitionen in die Entdeckung präsymptomatische Indikatoren für Krebs, als Biomarker bekannt gerichtet. Aber als Hauptautor Phillip Stafford und seine Kollegen an der Arizona State University Biodesign Institute betonen in einer neuen Studie , hat die Suche nach Biomarkern durch eine Reihe von Faktoren behindert worden .
In der Forschung in der heutigen Ausgabe der Zeitschrift Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften erscheinen , Stafford und seine Mitarbeiter beschreiben eine innovative Technik für die Früherkennung von Krankheiten , die sie immunosignaturing nennen .
"Jahrelang haben wir bemerkenswerte Ergebnisse aus immunosignatures gesehen, aber die Einführung der Technologie für die wissenschaftliche Gemeinschaft hat viel Geduld erforderlich ", sagt Stafford . Stafford ist ein Forscher in Biodesign Zentrum für Innovationen in der Medizin , die Co-Regie von Stephen Albert Johnston , der auch einer der Co-Autoren der neuen Studie ist .
Bis heute haben nur eine Handvoll von Krebs -Biomarkern FDA-Zulassung für den klinischen Einsatz erhalten und sogar genehmigt Biomarker sind manchmal nur von begrenztem Nutzen . Die Probleme sind zahlreich. Die körpereigene Immunantwort auf Krebs komplexen, heterogenen und unterscheidet sich von Patient zu Patient , aber auch je nach je nach Krebsart und Bühne.
Einzelnen Biomarkern oft nicht über die Empfindlichkeit und Auflösung für eine positive Diagnose und diagnostische Moleküle, einschließlich RNA , DNA, Proteine oder Peptide sind oft in verschwindend geringen Mengen vorhanden , nach Verdünnung in den Blutkreislauf , so dass eine genaue Erfassung besonders schwierig . Vast Forschung Trotz Bemühungen um eine bessere präsymptomatische Leuchttürme der Krankheit festzustellen waren enttäuschend .
Immunosignatures gehen einen anderen Weg . Anstatt eine reduktionistischer Biomarker Paradigma setzt sie auf einem Multiplexsystem , in dem die gesamte Population von Antikörpern im Blut zirkuliert, zu einer gegebenen Zeit ist profiliert .
Die Technik beruht auf einem Mikroarray , die aus Tausenden von Zufallssequenz -Peptide , auf einem Glasträger aufgedruckt. ( Die verwendeten Peptide sind 20 Einheit Aminosäureketten , zufällig zusammen. )
Wenn ein kleiner Tropfen Blut , (weniger als ein Mikroliter ist erforderlich) , wird über den Microarray verteilt , Antikörper im Blut selektiv mit einzelnen Peptide binden , bildet ein Porträt von Immunaktivität - eine immunosignature .
Da die Peptidsequenzen sind zufällig und nicht an natürlich vorkommenden Krankheitsgeneim Zusammenhang verweisen die Autoren auf immunosignatures als " Krankheit Agnostiker ", was bedeutet , dass eine einzige Plattform ist möglicherweise für mehrere Krankheitstypen . Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber hochspezifische Bioassays , die nur für einen einzigen Biomarker Antikörper testen kann , oft mit erheblichen Fehlidentifizierung oder unzureichende Empfindlichkeit .
Die aktuelle Studie legt immunosignatures auf die Probe , die Bewertung der Technik in der Lage ist , mehrere Krankheitstypen zu identifizieren. Das Team zunächst "trainiert" das System , um Ergebnisse zu kalibrieren und zu etablieren Referenz immunosignatures , mit je 20 Proben von fünf Krebspatientengruppen, zusammen mit 20 Nicht- Krebs-Patienten. Sobald Referenz immunosignatures wurden gegründet , wurde die Technik in blinden Auswertung von 120 unabhängige Stichproben , die dieselben Krankheiten getestet . Die Ergebnisse zeigen, 95 Prozent Genauigkeit.
Zur weiteren Bewertung der Diagnoseleistung von immunosignaturing , mehr als 1500 historischen Proben aus 14 verschiedenen Krankheiten, darunter 12 Krebsarten untersucht. In diesem Fall wurden 75 Prozent der Proben in der Trainingsphase verwendet wird und die verbleibenden 25 Prozent , wobei Test blenden.
Bemerkenswert ist, eine durchschnittliche diagnostische Genauigkeit von über 98 Prozent erzielt , was die Eignung der immunosignaturing für die gleichzeitige Klassifizierung von Mehrfacherkrankungen .
Genauer gesagt, in einer experimentellen Studie konnten die Forscher zu erkennen und zu unterscheiden, eine komplexe , heterogene Erkrankung - Stadium IV Brustkrebs , Bezogen auf 4 andere Krebsarten und gesunden Kontrollen. In der zweiten Studie wurden 14 verschiedene Krankheiten voneinander unterschieden als auch von gesunden Kontrollen durch immunosignatures . Unter den getesteten Krebsarten wurden 3 verschiedene Stadien von Brustkrebs , 4 verschiedene Gehirnkrebs , 2 Pankreaserkrankungen , Eierstockkrebs und 2 verschiedene Blutkrebsarten .
Die Studie betont, dass Inzidenz von Krebs stellt eine beispiellose globale Herausforderung für die Gesundheitsinfrastruktur , insbesondere in den Gesichtsalterung der Bevölkerung . Früherkennung und Behandlung von Krebs muss höchste Priorität , um projizierte Anstieg der Krebsfälle angemessen Rechnung angegeben werden.
Immunoisignatures ein attraktives Mittel zum Erfassen Krankheit Komplexität , die eine deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Nachweismethoden , bei denen eins-zu-eins molekularen Erkennungsereignissen gemessen und nur eine oder eine kleine Anzahl von Analyten ausgewertet werden kann.
Zusätzlich zu dem Problem der Verdünnung des messbaren Analyten in herkömmlichen Tests , die Autoren Stress Die große Heterogenität der Krebs, die Komplexität auf der molekularen Ebene , die Charakterisierung auszuweichen , wenn nur wenige Zielanalyten ausgewertet neigt führt.
Der Microarray-Chip für die vorliegende Studie verwendet wird, enthält 10.000 druckter Peptiden der Zufallssequenz , die die Rolle von künstlichen Krankheitsantigeneverwendet werden, die im Blut vorhandene Antikörper abzufragen dienen . Die Tatsache, daß die Zufallsfolge Peptide sind strukturell nicht mit den natürlichen Antigene erlaubt die Anordnung als eine Art von Allzweck Diagnose, geeignet ist, einen Antikörper -Profil oder immunosignature der Grunderkrankung in Frage führen , unabhängig .
Wenn eine bestimmte immunosignature aufgezeichnet wird, ein Teil der Antikörperaktivität beobachtet betrifft die Bindung in den meisten Individuen vorliegende Signale; einige sind einzigartig für bestimmte Personen . Im Falle der Grunderkrankung wird jedoch eine Teilmenge der verbindliche Signale das Ergebnis der Krankheit im Zusammenhang mit Antigenen für die meisten Menschen mit der gleichen Erkrankung sein , so dass die Ergebnisse sehr gut reproduzierbar .
Die Anwesenheit von 10.000 Peptide auf jedem Microarray-Chip ermöglicht eine verbesserte Empfindlichkeit , aufgrund der großen Anzahl von verschiedenen möglichen Signalen hervorgerufen . Die Technologie ist auch sehr flexibel in der Handhabung und Verarbeitung . Eine getrocknete Probe von Blut auf Filterpapier gesammelt und in einer Studie Anlage verschickt kann verwendet werden, um eine immunosignature erzeugen , wodurch häufige Gesundheitsüberwachung bei niedrigen Kosten ist.
Ferner kann eine wesentliche Verbesserung der immunosignaturing Empfindlichkeit und Genauigkeit durch neue Chip-Technologie erreicht werden. Der Konzern entwickelt derzeit ein Peptid mit > 100.000 Peptide aufgedruckt.