科学家们已经开发出两种药物，由治疗性纳米粒子和抗体制成，可以在抽血前不久给病人服用，这样医生就可以利用一种叫做液体活检的技术更好地检测血液中的肿瘤DNA。
通过检测肿瘤进入血液的DNA，液体活检有望改变癌症的诊断、监测和治疗方式。但人体的免疫系统面临着重大挑战。肝脏中的免疫细胞和血液中的DNA降解酶在几分钟内将循环肿瘤DNA从血液中清除，使这种DNA难以在血液测试中捕获和检测到。
为了克服这个问题，来自麻省理工学院布罗德研究所、哈佛大学和麻省理工学院(MIT)的一个研究小组开发了两种可注射的“启动剂”，可以短暂地减缓体内循环肿瘤DNA的清除，使血液中的DNA水平暂时上升，并被收集起来进行测试。
研究小组说，这些启动剂可以提高癌症和其他潜在疾病的液体活检的性能，就像给病人注射造影剂来增强医学成像扫描一样。他们的研究结果发表在《科学》杂志上。
博德研究所Gerstner癌症诊断中心主任Viktor Adalsteinsson、博德研究所成员、麻省理工学院教授、麻省理工学院科赫研究所Marble癌症纳米医学中心主任Sangeeta Bhatia和博德研究所副成员、麻省理工学院科赫研究所教授J. Christopher Love是这项研究的共同资深作者。
“液体活检将从根本上改变癌症的诊断和治疗方式，但需要更高的灵敏度，”Adalsteinsson说。“为了提高灵敏度，我们首次寻求解决循环肿瘤DNA清除的生物学问题，认识到这是大多数液体活检测试上游的一个基本障碍，如果解决了，可以广泛地造福患者。”
其中一种启动剂由纳米颗粒组成，像循环肿瘤DNA一样，被肝脏中的免疫细胞消耗。“我们认为我们可以设计一种安全的假纳米粒子来分散那些免疫细胞的注意力，让循环中的肿瘤DNA单独存在，这样它就可以在血液样本中保持更高的浓度，”巴蒂亚说。
另一种药物包括与肿瘤DNA结合的工程抗体，保护它们免受循环酶的破坏。这两种策略——治疗性纳米粒子和抗体——都是已经确立的用于人类的药物形式。
“现有的液体活检技术受到血液中肿瘤DNA数量的限制，”Love说。“所以我们开始考虑如何事先注入一些东西来帮助增强或增强这种信号。”
卡门·马丁-阿隆索是巴蒂亚实验室的一名研究生，是纳米颗粒设计的带头人。舍文·塔布里齐(Shervin Tabrizi)是洛夫实验室和布罗德大学格斯特纳中心(Gerstner Center)的博士后，也是麻省总医院(Massachusetts General Hospital)的放射肿瘤学家，他领导了这种抗体的工程设计。此外，Broad研究所郭士纳中心(Gerstner Center)的研究科学家熊侃(Kan Xiong)领导了一项优化小鼠血液中单个液滴的循环肿瘤DNA分析的研究。
在对小鼠的研究中，研究小组表明，在抽取血液样本前一到两个小时使用这些启动剂，可以使血液样本中循环肿瘤DNA的数量增加10倍以上。这将液体活检检测癌症的灵敏度从低肿瘤负荷小鼠的10%以下提高到75%以上。动物体内循环肿瘤DNA水平在一天内恢复到基线水平。
洛夫说:“能够在几个小时内获得这些药物的峰值活性，然后迅速清除，这意味着人们可以去他们的医生办公室，接受这样的药物，然后为测试提供血液，所有这些都在一次就诊中完成。”“这一特征预示着将这一概念转化为临床应用的潜力。”
该团队表示，他们的启动剂代表了新的平台技术，原则上可以增强液体活检，不仅可以用于癌症，还可以用于神经退行性疾病、代谢紊乱、深层传染病、产前基因检测，以及其他具有临床意义的稀缺分析物的检测。
“提高血液中循环肿瘤DNA只是冰山一角，”Adalsteinsson说。“启动是一个新的前沿领域，我们很高兴能在癌症诊断和其他领域进一步发展。”
