Cell-Free Nucleic Acids in Plasma and Serum (CNAPS), Circulating Tumor DNA (ctDNA)

Abstract Despite The Central Dogma states the destiny of gene as ‘DNA makes RNA and RNA makes protein’, the nucleic acids not only store and transmit genetic information but also, surprisingly, join in intracellular vital movement as a regulator of gene expression. Bioinformatics has contributed to knowledge for a series of emerging novel nucleic acids molecules. For typical cases, microRNA (miRNA), long noncoding RNA (lncRNA) and circular RNA (circRNA) exert crucial role in regulating vital biological processes, especially in malignant diseases. Due to extraordinarily heterogeneity among all malignancies, hepatocellular carcinoma (HCC) has emerged enormous limitation in diagnosis and therapy. Mechanistic, diagnostic and therapeutic nucleic acids for HCC emerging in past score years have been systematically reviewed. Particularly, we have organized recent advances on nucleic acids of HCC into three facets: (i) summarizing diverse nucleic acids and their modification (miRNA, lncRNA, circRNA, circulating tumor DNA and DNA methylation) acting as potential biomarkers in HCC diagnosis; (ii) concluding different patterns of three key noncoding RNAs (miRNA, lncRNA and circRNA) in gene regulation and (iii) outlining the progress of these novel nucleic acids for HCC diagnosis and therapy in clinical trials, and discuss their possibility for clinical applications. All in all, this review takes a detailed look at the advances of novel nucleic acids from potential of biomarkers and elaboration of mechanism to early clinical application in past 20 years.

Download Full-text

Υγρή βιοψία

10.12681/eadd/45495 ◽

2019 ◽

Author(s):

Μάρθα Ζαβρίδου

Keyword(s):

Nucleic Acids ◽

Cancer Treatment ◽

Tumor Cells ◽

Circulating Tumor Cells ◽

Circulating Tumor Dna ◽

Tumour Cells ◽

Full Length ◽

Circulating Tumour Cells ◽

Roche Diagnostics ◽

Tumor Dna

Η «υγρή βιοψία», βασισμένη στην ανάλυση των κυκλοφορούντων καρκινικών κυττάρων (circulating tumor cells, CTCs), του εξωκυττάριου καρκινικού DNA (circulating tumor DNA, ctDNA), των miRNAs και των εξωσωμάτων παρέχει μια μη-επεμβατική παρακολούθηση της εξέλιξης της νόσου και της αποτελεσματικότητας της θεραπείας, σε πραγματικό χρόνο.Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, αρχικά αξιολογήσαμε την επίδραση των προαναλυτικών συνθηκών για την ανάλυση γονιδιακής έκφρασης στα CTCs. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πειράματα εμβολιασμού 100 MCF7 σε σωληνάρια συλλογής περιφερικού αίματος, με διαφορετική σύσταση αντιπηκτικού και συντηρητικών των κυττάρων. Στη συνέχεια ακολούθησε η απομόνωση των CTCs με EpCAM-θετικό ανοσομαγνητικό εμπλουτισμό σε διαστήματα 0h, 24h και 48h και ποσοτικός προσδιορισμός της έκφρασης των γονιδίων B2M και CK-19 στα CTCs με RT-qPCR. Παράλληλα, προτείνουμε μια ολοκληρωμένη διαδικασία ελέγχου ποιότητας όλων των βημάτων που συμπεριλαμβάνονται στην πειραματική πορεία για αναλύσεις γονιδιακής έκφρασης σε δείγματα υγρής βιοψίας. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι οι αναλύσεις των CTCs σε επίπεδο mRNA επηρεάζονται από τα συντηρητικά ή/και τα αντιπηκτικά που χρησιμοποιούνται στα περισσότερα σωληνάρια συλλογής περιφερικού αίματος.Στη συνέχεια, στόχο μας αποτέλεσε η επιλογή του βέλτιστου συστήματος απομόνωσης/εμπλουτισμού CTCs για το μοριακό χαρακτηρισμό τους στον HNSCC. Για αυτό το λόγο, πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά άμεση σύγκριση του συστήματος Parsortix, που βασίζεται σε σύστημα μικροροών για την απομόνωση/εμπλουτισμό των CTCs με βάση το μέγεθός τους, με τον ανοσομαγνητικό εμπλουτισμό των CTCs με βάση το EpCAM από το ίδιο περιφερικό αίμα ασθενών με HNSCC και προχωρήσαμε στη συνέχεια σε μοριακό χαρακτηρισμό των CTCs σε επίπεδο γονιδιακής έκφρασης. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης υποδεικνύουν σαφώς ότι ο πληθυσμός των CTCs που απομονώθηκε με το σύστημα Parsortix είναι υψηλότερης καθαρότητας σε σχέση με τον πληθυσμό των CTCs που απομονώθηκε με EpCAM θετικό ανοσομαγνητικό εμπλουτισμό. Επιπρόσθετα, αναπτύξαμε μεθοδολογία πολλαπλής RT-qPCR για τον ταυτόχρονο ποσοτικό προσδιορισμό της έκφρασης του υποδοχέα των ανδρογόνων (AR), AR-full length (AR-FL), των εναλλακτικών μεταγράφων του AR-V7 και AR-567 και του ολικού AR-total με ανιχνευτές υδρόλυσης στο όργανο Cobas z480 (Roche Diagnostics). Η αναπτυχθείσα μεθοδολογία εφαρμόστηκε και αξιολογήθηκε κλινικά στα CTCs και στα εξωσώματα που απομονώθηκαν από το πλάσμα ασθενών με μεταστατικό ευνουχοάντοχο καρκίνο προστάτη. Τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ξεκάθαρα ότι η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί τόσο στα CTCs όσο και στα εξωσώματα.Στο τελευταίο μέρος της διατριβής, διερευνήθηκε το μοριακό προφίλ των CTCs και των εξωσωμάτων ασθενών με ευνουχοάντοχο καρκίνο προστάτη. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκε το προφίλ της έκφρασης των γονιδίων PD-L1, CK-19, των εναλλακτικών μεταγράφων AR-FL, AR-V7, AR-567 και AR-total, καθώς και το προφίλ μεθυλίωσης των γονιδίων GSTP1 και RASSF1A. Η διδακτορική διατριβή χρηματοδοτήθηκε από το Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα IMI-CANCER-ID (αρ. συμβολαίου 115749): “Cancer treatment and monitoring through identification of circulating tumour cells and tumour related nucleic acids in blood” (https://www.cancer-id.eu/)

Download Full-text