Semnătura proteică din sânge poate prezice riscul de cancer pulmonar cu mai mult de cinci ani înainte de diagnostic
Cercetătorii de la Francis Crick Institute și University College London (UCL), finanțați de Cancer Research UK și Consiliul European de Cercetare (ERC), au identificat o semnătură de 14 proteine în sânge care poate prezice riscul de cancer pulmonar cu mai mult de cinci ani înainte de diagnostic.
Prin combinarea acestei semnături proteice cu informații despre cum inflamația declanșează cancerele, echipa a reușit să identifice persoanele cu un risc mai mare, care ar putea beneficia de medicamente menite să împiedice dezvoltarea cancerului pulmonar, un pas major către prevenția cancerului personalizată.
Pe măsură ce îmbătrânim, celulele noastre acumulează mutații care pot cauza cancer, dar mutațiile, de una singură, rareori sunt suficiente pentru a iniția o tumoră. Un factor de mediu, cum ar fi expunerea la poluarea aerului din surse precum motoarele cu combustie, arderea cărbunelui și fumatul, poate fi necesar pentru a transforma celulele mutate în cancer. În prezent, screeningul pentru cancerul pulmonar este oferit doar persoanelor de o anumită vârstă care au fumat anterior, lăsând deoparte nefumătorii și indivizii expuși unor niveluri ridicate de poluanți, care ar putea fi, de asemenea, în risc pentru această boală.
Construind pe baza cercetărilor anterioare care demonstrează că poluarea aerului poate provoca cancer prin inducerea inflamației și activarea celulelor dormante cu mutații, echipa de cercetare, susținută de Centrul de Cercetare Biomedicală UCLH, a vizat identificarea unei semnături de inflamație care să prezică mai precis cancerul pulmonar, depășind riscurile bazate doar pe vârstă și factorii de stil de viață, cum ar fi expunerea la tutun.
Publicată astăzi în Cell, echipa a aplicat învățarea automată pe datele proteinelor din plasma sanguină a mai mult de 48.000 de participanți din UK Biobank, folosind înregistrările corespunzătoare ale registrului cancerului pentru a identifica persoanele care au dezvoltat ulterior cancer pulmonar.
Pe lângă vârstă, starea de fumător și istoricul anterior de boli pulmonare, algoritmul de învățare automată a identificat 14 proteine cheie din sânge care ar putea prezice un diagnostic viitor de cancer pulmonar în decurs de cinci ani. Echipa a validat această semnătură proteică în opt seturi de date din întreaga lume, constatând că aceasta era mai ridicată la pacienții care au dezvoltat cancer pulmonar în toate studiile, inclusiv într-o cohortă de nefumători.
Analiza semnăturii la pacienți și modele animale a sugerat că semnătura nu provine din tumoră, ci reflectă un mediu inflamator pulmonar alterat care precede cancerul. Semnătura a fost, de asemenea, crescută la persoanele care au dezvoltat ulterior fibroză pulmonară idiopatică sau boală pulmonară obstructivă cronică (BPOC), susținând ideea că aceasta ar putea capta o stare pre-disease comună de inflamație pulmonară.
Cercetările anterioare ale laboratorului au arătat că expunerea la poluarea aerului determină celulele imune din plămâni să elibereze un semnal inflamator numit interleukină-1 beta (IL-1β), care poate activa celule dormante ce conțin mutații cauzatoare de cancer.
În acest studiu, cercetătorii demonstrează că expunerea la poluare crește simultan proteinele semnăturii și amplifică populația de „celule KAC”, un stadiu celular adaptativ care apare ca răspuns la leziuni, dar care poate deveni canceros dacă sunt prezente mutații. Ei au arătat că celulele mutate din mai multe tipuri de celule pulmonare intră în același stadiu KAC pe drumul lor spre cancer, iar poluarea aerului a extins acest grup de celule KAC și a crescut semnătura celor 14 proteine.
Echipa a descoperit, de asemenea, că componentele semnăturii au fost crescute în prezența IL-1β legat de poluare. Blocarea IL-1β la șoareci expuși la poluare a redus numărul de celule KAC și a încetinit dezvoltarea timpurie a tumorilor, sugerând că medicamentele anti-IL-1β ar putea preveni cancerul pulmonar la persoanele ale căror plămâni arată acest semnal inflamator.
În 2017, studiul CANTOS al Novartis a testat blocantul IL-1β canakinumab pentru a preveni bolile cardiovasculare și a raportat ca o descoperire exploratorie că medicamentul a redus și incidența cancerului pulmonar. Totuși, beneficiul a fost modest la nivel populațional, limitând utilizarea sa ca strategie de prevenire în rândul persoanelor neslectate.
Reanalizând datele din 4.651 de participanți CANTOS, cercetătorii au constatat că persoanele cu o semnătură de 14 proteine ridicată au fost cele care au beneficiat clar de canakinumab, riscul lor de cancer pulmonar fiind aproape înjumătățit. Prin selectarea doar a celor cu o semnătură ridicată, numărul de persoane care ar trebui tratate pentru a preveni un caz de cancer pulmonar a fost de 55, comparabil cu strategiile de prevenire cardiovasculară deja stabilite, cum ar fi statinele.
Tej Pandya a declarat: „Am folosit învățarea automată pe datele din plasma a mai mult de 48.000 de persoane pentru a identifica semnătura celor 14 proteine, iar a fost incredibil să o validăm în opt seturi de date cu mai mult de 80 de colaboratori pe patru continente. Colaborând îndeaproape cu oamenii de știință din laborator pentru a înțelege biologia în modelele de șoareci, am demonstrat că semnătura reflectă un mediu inflamator pulmonar alterat înainte ca cancerul să se instaleze. Este o dovadă de concept că, într-o zi, am putea folosi această semnătură pentru a oferi tratamente preventive persoanelor cu risc de cancer pulmonar.”
Charlie Swanton a spus: „Medicamentele precum statinele au transformat prevenția bolilor cardiovasculare, fiind utilizate pentru a trata indivizi cu un „low density lipoprotein” (LDL) ridicat. Dar încă nu avem un marker de risc similar LDL sau o statină pentru cancerul pulmonar. În clinică, observăm direct impactul diagnosticării cancerului pulmonar într-un stadiu avansat, așa că identificarea persoanelor cu un risc mai mare și intervenția înainte ca boala să se dezvolte este critică.
„Găsirea unui semnal pentru o stare inflamatorie în plămâni ne-a oferit o perspectivă asupra acestei feronat de oportunitate, când tratamentul preventiv ar putea fi cel mai eficient. Această muncă susține o idee relativ nouă în domeniu, că unele boli comune legate de vârstă, care cauzează o povară mare de boală în comunitate, împărtășesc o stare comună, presimptomatică de inflamație. Credem că semnătura ar putea ajuta în viitor la prezicerea și prevenirea cancerului pulmonar și altor boli pulmonare.”
Prin dezvăluirea celor mai timpurii semne de avertizare ale cancerului, această cercetare ne aduce mai aproape de a interveni mai devreme și, potențial, de a opri boala înainte de a începe.
Acest lucru ar putea ajuta la protejarea indivizilor și a celor dragi de impactul unui diagnostic de cancer,
