Brug af de kemiske modifikationer, der findes på RNA-molekyler, til at diagnosticere og behandle hjernekræft (EPIGLIO)

Diffuse gliomer er blandt de mest almindelige tumorer i centralnervesystemet, med høj morbiditet og dødelighed og meget begrænsede terapeutiske muligheder. Diffuse gliomer er karakteriseret ved stor variation med hensyn til alder ved diagnose, histologiske og molekylære træk, klassificering, evne til at udvikle sig til en højere grad og/eller sprede sig i hjernen, respons på behandling og patientresultat. En af de største udfordringer i håndteringen af ​​diffuse gliomer er relateret til heterogeniteten af ​​tumoradfærd inden for den samme tumorundergruppe. Selvom der i de seneste årtier er blevet gjort en indsats for at forbedre tumorkarakterisering og klassificering, med integration af molekylære markører (f.eks. Isocitrate DeHydrogenase (IDH) mutation), er det fortsat svært at forudsige behandlingsrespons og patientresultat på individuelt niveau. Alligevel er nøjagtig tumorklassificering af afgørende betydning for valg af personlig terapi eller undgåelse af unødvendige behandlinger. På nuværende tidspunkt er de vigtigste diagnostiske metoder til påvisning af gliomer baseret på histopatologiske træk, mutationspåvisning eller variation af kromosomkopiantal.

Imidlertid er der stadig vanskeligheder, især med tumorklassificering, på grund af tumorheterogenitet og prøveudtagningsbias for tumorer opnået fra små biopsier. Især grad 2 ("low-grade") og grad 3 ("high-grade") gliomer kan ikke let skelnes, da intratumoral tumorgrad heterogenitet ikke er ualmindeligt hos patienter behandlet med omfattende kirurgisk resektion. En anden udfordring, som gliomer udgør, er longitudinel overvågning af sygdomsprogression, som i øjeblikket hovedsageligt er afhængig af gentagne MR-scanninger af hjernen, uden at vende tilbage til selve tumoren på grund af vanskeligheden ved at få nye tumorprøver i denne indstilling. Nye værktøjer til at opdage tumorændringer i plasma, før billeddannelsesændringer forekommer, ville være nyttige. Cirkulerende markører udgør imidlertid en reel udfordring, da påvisningen af ​​markører, der let anvendes i andre cancertyper (f.eks. cirkulerende frit DNA og cirkulerende tumorceller) hæmmes af manglende følsomhed i gliomer.

Adskillige genetiske, epigenetiske, metaboliske og immunologiske profiler er blevet etableret i gliomer, hvilket betydeligt udvider kendskabet til de biologiske karakteristika af disse tumorer og hjælper med at identificere potentielle behandlinger. For nylig er RNA-verdenen dukket op som et lovende område at udforske for kræftterapi, især siden (gen)opdagelsen af ​​kemiske modifikationer af RNA (epitranscriptomics). Til dato er over 150 typer post-transkriptionel modifikation blevet rapporteret på forskellige RNA-molekyler. Dette landskabskompleks af kemiske mærker legemliggør en ny, usynlig kode, der styrer RNA's post-transkriptionelle skæbne: stabilitet, splejsning, opbevaring, translation. Det er vigtigt, at RNA-epigenetik er opstået som et nyt lag af genekspressionsregulering i sunde væv såvel som i andre patologier såsom cancer.

Kemiske markører er forbundet med kræftudvikling og -tilpasning, såvel som med respons på konventionelle terapier. Baseret på disse observationer forudses det, at: (1) det epigenetiske RNA-landskab udvikler sig med cancerprogression, og etablerer en "kemisk signatur", der kunne udnyttes til diagnostiske, prognostiske og behandlingsforudsigelsesformål; (2) adskillige kemiske mærker er ikke blot "forbigående" ændringer, men snarere "drivende" ændringer af den tumorigene proces; (3) i modsætning til umodificerede nukleosider udskilles modificerede nukleosider fortrinsvis som metaboliske slutprodukter i urinen efter cirkulation i blodet. Som følge heraf kan ændrede RNA-markører i kræftvæv påvises i urin og blod og udnyttes til diagnostiske formål. En original tilgang, der for nylig blev offentliggjort, kombinerer multipleksanalyse af RNA-mærker ved massespektrometri med bioinformatik og maskinlæring. Ved at bruge samlede RNA-prøver ekstraheret fra en eksisterende kohorte af patienter (59 grad 2, 3 og 4 gliomer; 19 ikke-cancerøse kontrolprøver), er der blevet etableret en første "kemisk signatur", der er i stand til at forudsige gliomgrad med bemærkelsesværdig effektivitet og nøjagtighed.

N6, 2'-O-dimethyladenosin (m6Am), den mest opregulerede markør i glioblastom (GBM), er en årsag til aggressivitet af kolorektal cancer. Placeret i 5'-enden af ​​messenger RiboNucleic Acid (mRNA), kan m6Am påvirke mRNA-stabilitet og translationseffektivitet. Dette kemiske mærke deponeres af det phosphorylerede carboxyl-terminale domæne Interacting Factor 1 (PCIF1), også kendt som CAPAM (PCIF1/CAPAM) methyltransferase (skriver) og fjernes af fedtmassen og fedme-associeret protein (FTO) demethylase (viskelæder). FTO er nedreguleret i kolorektale cancerstamceller (CSC'er), i overensstemmelse med m6Am-akkumulering. Høje niveauer af m6Am forbedrer signifikant CSC-egenskaber såsom in vivo tumorinitiering og kemoresistens uden væsentlige ændringer i transkriptomet. Denne aggressive fænotype kan vendes ved inhibering af PCIF1, hvilket viser potentialet for at målrette mod epigenetiske RNA-effektorer. De foreløbige data om patientafledte gliomcellelinjer antyder en lignende mekanisme i gliom, hvor nedregulering af FTO fremmer sfæredannende kapacitet i suspensionskultur af GBM-stamceller.

(3) Der er etableret en metode til at påvise RNA-markører i plasmaprøver, som gav gunstige resultater efter analyse af plasmaprøver fra en kohorte af kolorektal cancer. Den samme proces blev brugt til at opnå foreløbige data ved at analysere plasmaprøver fra grad 2 gliompatienter vs. raske donorer. Dette eksperiment bekræftede muligheden for at detektere og kvantificere 20 cirkulerende nukleosider i blodet. Der blev påvist signifikante ændringer mellem raske donorer og gliompatientprøver for nogle af de cirkulerende nukleosider. Nogle blev opreguleret (f.eks. n6,2'-O-dimethyladenosin (m6Am), 1-methylguanosin (m1G)), mens andre blev nedreguleret (f.eks. adenosin (A), 5-methoxycarbonylmethyl-2-thiouridin (mcm5s2U)). Det er vigtigt, at ikke alle de påviste mærkede RNA'er blev ændret (f.eks. N1-methyladenosin (m1A); 5-methylcytosin (m5C)). Hvis de bekræftes af en større kohorte, kan disse ændringer udgøre en epitranskriptomik-baseret cirkulerende signatur til tidlig sygdomsdetektion. Denne foreløbige erfaring forstærker interessen for m6Am.

Endelig blev der også observeret ændringer i serum fra de samme patienter sammenlignet med raske donorpersoner, men fra andre nukleosider. Dette understreger vigtigheden af ​​at studere cirkulerende markører i blod til diagnosticering af gliomer.