Kvapalinová biopsia

Pri slove biopsia sa nám vybaví chirurg, ktorý skalpelom odrezáva podozrivé tkanivo alebo dlhá dutá ihla, ktorá sa vnára do obličky, vaječníka či mozgu, aby sa po jej vytiahnutí mohol na odobratú vzorku tkaniva pozrieť patológ v mikroskope a vyrieknuť ortieľ. Už to ale nemusí byť tak. Alebo aspoň nie zakaždým.

Bunky nezmiznú bez stopy, zanechávajú po sebe DNA vlákno s nukleozómami.

Keď v našich telách odumrú bunky, nezmiznú bez stopy. Zanechávajú po sebe niečo trvalejšie. Okrem rozobrateľnej steny a cytoplazmy majú totiž ešte aj jadro a v ňom DNA. Väčšinou sa o nukleovej kyseline píše ako o nositeľke dedičnosti. Menej už, že je to aj polymérová, vysoko stabilná látka s polčasom rozpadu dlhším než päťsto rokov. Často sa na nej vyláme aj zub času, a tak sme nedávno mohli byť svedkami udalosti, keď zo zvyškov ľudskej DNA uchovaných v kostiach ľudí pochovaných v Jame v španielskej Atapuerce mohli aj po 400-tisíc rokoch prečítať, že tamojší nebožtíci sú príbuzní skôr so záhadnými denisovanmi než s neandertálcami. V kanadských baniach v Michiganskej panve sa bakteriálna DNA uchovala zamurovaná v kryštáloch soli dokonca milióny rokov, a tak v génoch haloarcheí môžeme čítať o našej minulosti siahajúcej až k samotnému úsvitu života na Zemi.

V našich telách po rozpadnutí bunky DNA však veľmi dlho neprežíva. V krvi sú špeciálne upratovacie enzýmy nazývané restriktázy, ktoré ju začnú porciovať. Ale aj to im nejaký čas trvá. Dosť dlho na to, aby sa z tej „voľnej DNA“, ako sa kolujúce fragmenty po rozpadnutých bunkách prezývajú, dalo toho pomerne dosť prečítať.

Nový vedecký odbor – molekulárna patológia

Rovnako ako klasická patológia, aj táto si kladie za cieľ diagnostikovať choroby. A nielen to. Stále častejšie si chirurgovia dokazujú, že dokážu prišiť odtrhnutý prst, ruku alebo tvár, občas aj cudzie. Práve pri týchto sa vyskytujú „odhojovacie krízy“. Hneď ako nastúpia, treba okamžite nasadiť imunosupresíva. Väčšinou sa ukáže, že sa s transplantovaným tkanivom začína diať niečo, čo sa nemá. Lenže takú transplantovanú obličku v brušnej dutine až tak dobre nevidieť a náš imunitný aparát si vie s „votrelcom“ veľmi rýchlo poradiť. Niekedy neostáva nič iné ako nefunkčný orgán vyoperovať.

Umierajú aj zdravé bunky

To je pravda, ale tak, ako sa naše bunky líšia od buniek darcu orgánu, podobné rozdiely sa dajú zistiť aj pri rakovinovo zvrhnutých bunkách. Napríklad určitou mutáciou. Takže ak sa v krvi objaví rozpadnutá DNA, ktorej fragmenty majú špecificitu rakovinovej mutácie, tak to neveští nič dobré. V obidvoch prípadoch sa v krvi objaví sprievodný znak v podobe rozpadnutej DNA s inými motívmi, ako sú motívy pre zdravé bunky a to potom znamená jediné – okamžite nasadiť liečbu. Najmä v prípade takej transplantovanej tváre by mohol nastať veľký problém.

Stavba nukleozómu: sivou farbou je DNA, históny sú farebne.

Najnevyhnutnejšie teoretické minimum

V bunkách máme jadro a v nich chromozómy. Každý chromozóm je tvorený jedným vláknom DNA. V skutočnosti má dĺžku len centimeter (108 až 3 x 108 párov báz). Vzhľadom na to, aké je to vlákno tenké (čisté 2 nm), je vlastne zázrak, že sa nezamotá. Asi preto, že sa natáča na útvar, ktorému sa niekedy hovorí histónový bubienok. Tvoria ho proteíny nazývané históny a vlákno DNA ich obtáča. Predstava cievky s niťou by nebola presná, otočky sú vždy iba dve. Voľné miesta na vlákne (tam, kde netvoria obtočený závit), teda medzi dvoma cievkami, zvyknú mať dĺžku zhruba 140 párov báz.

Aj bunky majú „odtlačky prstov“

Hneď ako sa s úmrtím bunky dostanú vlákna DNA do krvi, začnú ich enzýmy trhať na kusy. K strihaniu vlákna však nedochádza len tak náhodne. To preto, že enzymatické čaty svoju deštrukčnú prácu odbijú. Ako to už pri podobných profesiách býva, v miestach, kde sa im zle pracuje – tam, kde je vlákno obtočené okolo nukleozómov a je k nemu mizerný prístup, ho nechávajú na pokoji a porciujú až ďalej, v medzerách medzi nukleozómovými cievkami. Vzniknuté fragmenty DNA vlákna sú tak do istej miery špecifické a stávajú sa základom novej vyšetrovacej metódy.

Vlákno DNA vytvára slučky okolo proteínových bubienkov a tejto štruktúre hovoríme nukleozómy (sivou farbou). DNA uvoľnené z rozpadnutých buniek enzýmy rozstrihajú v ľahko prístupných miestach – medzi nukleozómami. Výsledok porciovania na fragmenty je do určitej miery špecifický a chýbajúce kusy DNA sa pri rakovinách prejavia nepomerom charakteristických vzorov (Shendure Lab, University of Washington)

Genetikom sa na ľudskom DNA vlákne podarilo odhaliť už 13 miliónov pozícií, kde sa nukleozómy najčastejšie vyskytujú, a tak aj špecifikovať úseky, ktoré sú pred cupovacími enzýmami chránené. Pre tie sa teraz razí termín „odtlačky prstov mŕtvych buniek“.

Rakoviny sa prezradia

Zákroky bioptickou ihlou treba vykonávať v narkóze a odber vzorky nie je bez rizika.
Rakovinovým bunkám sa hovorí zhubné preto, že sa im darí oklamať kontrolné mechanizmy strážiace počet delení bunky. Často tak, že časť genómu (aj celé chromozómy) zahodí. Vo všetkých dcériných bunkách potom táto odvrhnutá časť DNA takisto chýba. Keď také bunky nádoru umrú, v ich pozostalosti sa nenájde ani tá príslušná časť, ktorá by inak bola namotaná na nukleozómy. V krvi potom nie je kompletná škála nachádzaných kúskov DNA. Najbohatšia je po zdravých odumretých bunkách. Podľa toho, ktoré vzory chýbajú, sa dá určiť aj to, ktoré časti chromozómov boli postihnuté a o aký typ rakoviny ide. Kvantifikácia (aké množstvo zvyškov DNA sa nachádza v krvi) zase určuje, k akému masívnemu odumieraniu tkaniva dochádza a o aké veľké ložisko nádorových buniek ide. Treba zdôrazniť, že nejde o žiadne čítanie genetického kódu v zmysle poradia nukleotidov (génov), ale len o zisťovanie charakteristických zmien v zastúpení fragmentov DNA. Napodiv, aj z tých sa už darí zistiť nielen nové ložisko, ale aj tkanivo, ktorého sa to týka. Inými slovami, z obyčajnej vzorky krvi sa dá niekedy lokalizovať aj miesto (anatomicky), kde sa nádor vyskytuje. A dokonca aj v čase, keď lekár pri klasickej biopsii vlastne ani nevie, kam by mal tú svoju bioptickú ihlu na odobratie vzorky pichnúť.


Literatúra

  1. Matthew W. Snyder, et al.: Do Circulating Tumor Cells, Exosomes, and Circulating Tumor Nucleic Acids Have Clinical Utility?, The Journal of Molecular Diagnostics, doi: 10.1016/j.jmoldx.2015.02.001
  2. Matthew W. Snyder, et al.: Cell-free DNA Comprises an In Vivo Nucleosome Footprint that Informs Its Tissues-Of-Origin, Cell, DOI

  3. www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(15)01569-X

Hodnotenie článku

inVitro 1/2016

Onkológia

Tento článok sa nachádza v čísle InVitro 1/2016 Onkológia. Ak máte záujem o časopis v tlačenej verzii, ozvite sa nám.
Objednať inVitro