Använda de kemiska modifieringar som finns på RNA-molekyler för att diagnostisera och behandla hjärncancer (EPIGLIO)

Diffusa gliom är bland de vanligaste tumörerna i centrala nervsystemet, med hög sjuklighet och mortalitet och mycket begränsade terapeutiska möjligheter. Diffusa gliom kännetecknas av stor variation vad gäller ålder vid diagnos, histologiska och molekylära egenskaper, klassificering, förmåga att utvecklas till en högre grad och/eller sprida sig i hjärnan, svar på behandling och patientresultat. En av de stora utmaningarna i hanteringen av diffusa gliom är relaterad till heterogeniteten av tumörbeteende inom samma tumörundergrupp. Även om ansträngningar har gjorts under de senaste decennierna för att förbättra tumörkarakterisering och klassificering, med integrationen av molekylära markörer (t. Isocitrate DeHydrogenase (IDH) mutation), är det fortfarande svårt att förutsäga behandlingssvar och patientresultat på individnivå. Ändå är noggrann tumörklassificering av största vikt vid val av personlig terapi eller för att undvika onödiga behandlingar. För närvarande är de huvudsakliga diagnostiska metoderna för att upptäcka gliom baserade på histopatologiska egenskaper, mutationsdetektering eller variation av kromosomkopietal.

Emellertid kvarstår svårigheter, särskilt med tumörklassificering, på grund av tumörheterogenitet och provtagningsbias för tumörer erhållna från små biopsier. Särskilt grad 2 ("låggradig") och grad 3 ("höggradig") gliom kan inte lätt särskiljas, eftersom intratumoral tumörgrad heterogenitet inte är ovanlig hos patienter som behandlas med omfattande kirurgisk resektion. En annan utmaning som gliom utgör är longitudinell övervakning av sjukdomsprogression, som för närvarande huvudsakligen bygger på upprepade MR-undersökningar av hjärnan, utan återgång till själva tumören på grund av svårigheten att få nya tumörprover i denna miljö. Nya verktyg för att upptäcka tumörförändringar i plasma, innan bildförändringar inträffar, skulle vara användbara. Cirkulerande markörer utgör emellertid en verklig utmaning, eftersom detektionen av markörer som lätt används i andra cancertyper (t. cirkulerande fritt DNA och cirkulerande tumörceller) hämmas av bristande känslighet i gliom.

Flera genetiska, epigenetiska, metaboliska och immunologiska profiler har etablerats i gliom, vilket avsevärt utökar kunskapen om de biologiska egenskaperna hos dessa tumörer och hjälper till att identifiera potentiella behandlingar. Nyligen har RNA-världen dykt upp som ett lovande område att utforska för cancerterapi, särskilt sedan (åter)upptäckten av kemiska modifieringar av RNA (epitranscriptomics). Hittills har över 150 typer av post-transkriptionell modifiering rapporterats på olika RNA-molekyler. Detta landskapskomplex av kemiska märken förkroppsligar en ny, osynlig kod som styr RNA:s post-transkriptionella öde: stabilitet, splitsning, lagring, översättning. Viktigt är att RNA-epigenetik har dykt upp som ett nytt lager av genuttrycksreglering i friska vävnader såväl som i andra patologier som cancer.

Kemiska markörer är förknippade med cancerutveckling och anpassning, såväl som med svar på konventionella terapier. Baserat på dessa observationer förutses det att: (1) det epigenetiska RNA-landskapet utvecklas med cancerprogression, vilket skapar en "kemisk signatur" som skulle kunna utnyttjas för diagnostiska, prognostiska och behandlingssvarsförutsägelser; (2) flera kemiska märken är inte bara "övergående" förändringar utan snarare "drivande" förändringar av den tumörframkallande processen; (3) till skillnad från omodifierade nukleosider, utsöndras modifierade nukleosider företrädesvis som metaboliska slutprodukter i urinen efter att de har cirkulerat i blodet. Följaktligen kan förändrade RNA-markörer i cancervävnader detekteras i urin och blod och utnyttjas för diagnostiska ändamål. En originell metod som nyligen publicerats kombinerar multiplexanalys av RNA-märken genom masspektrometri med bioinformatik och maskininlärning. Med hjälp av totala RNA-prover extraherade från en befintlig kohort av patienter (59 grad 2, 3 och 4 gliom; 19 icke-cancerösa kontrollprover), har en första "kemisk signatur" som kan förutsäga gliomgrad med anmärkningsvärd effektivitet och noggrannhet etablerats.

N6, 2'-O-dimetyladenosin (m6Am), den mest uppreglerade markören vid glioblastom (GBM), är en drivkraft för aggressivitet av kolorektal cancer. Beläget i 5'-änden av budbäraren RiboNukleinsyra (mRNA), kan m6Am påverka mRNA-stabilitet och translationseffektivitet. Denna kemiska etikett deponeras av den fosforylerade karboxylterminala domänen Interacting Factor 1 (PCIF1), även känd som CAPAM (PCIF1/CAPAM) metyltransferas (skrivare) och avlägsnas av fettmassan och fetma-associerat protein (FTO) demetylas (radergummi). FTO är nedreglerad i kolorektala cancerstamceller (CSC), i överensstämmelse med m6Am-ackumulering. Höga nivåer av m6Am förbättrar signifikant CSC-egenskaper såsom in vivo tumörinitiering och kemoresistens, utan signifikanta förändringar av transkriptomet. Denna aggressiva fenotyp kan vändas genom hämning av PCIF1, vilket visar potentialen för att rikta in sig på epigenetiska RNA-effektorer. De preliminära data om patienthärledda gliomcellinjer tyder på en liknande mekanism i gliom, där nedreglering av FTO främjar sfärbildande kapacitet i suspensionsodling av GBM-stamceller.

(3) En metod har etablerats för att detektera RNA-markörer i plasmaprover som gav gynnsamma resultat efter analys av plasmaprover från en kolorektal cancerkohort. Samma process användes för att erhålla preliminära data genom att analysera plasmaprover från grad 2 gliompatienter kontra friska donatorer. Detta experiment bekräftade möjligheten att detektera och kvantifiera 20 cirkulerande nukleosider i blod. Signifikanta förändringar påvisades mellan friska donatorer och gliompatientprover för några av de cirkulerande nukleosiderna. Vissa uppreglerades (t.ex. n6,2'-O-dimetyladenosin (m6Am), 1-metylguanosin (m1G)) medan andra nedreglerades (t.ex. adenosin (A), 5-metoxikarbonylmetyl-2-tiouridin (mcm5s2U)). Viktigt är att inte alla de märkta RNA som detekterades ändrades (t.ex. Nl-metyladenosin (mlA); 5-metylcytosin (m5C)). Om de bekräftas av en större kohort, kan dessa förändringar utgöra en epitranskriptomikbaserad cirkulerande signatur för tidig sjukdomsdetektering. Denna preliminära erfarenhet förstärker intresset för m6Am.

Slutligen observerades också förändringar i serum från samma patienter jämfört med friska donatorer, men från andra nukleosider. Detta understryker vikten av att studera cirkulerande markörer i blodet för diagnos av gliom.