Atlas raka nudi otkrivanje tumora ranije nego ikada prije

Kada je projekt koji je vodio američki tehnološki institut Georgia Tech, prije dvije godine dobio ugovor od Agencije za napredne istraživačke projekte u zdravstvu (ARPA-H), ideja je bila napraviti takozvani "Atlas raka".

Dvije godine nakon početka projekta vrijednog 49,5 milijuna dolara, tim, predvođen biomedicinskim inženjerom Gabeom Kwongom, morao je ostvariti svoju viziju, transformirati probir i skrb za rak, što bi dovelo do univerzalnih testova koji otkrivaju više vrsta raka prije nego što postanu vidljivi na CT ili PET snimkama.

Kwong i tim s Georgia Techa, Sveučilišta Columbia i zdravstvenog sustava Mount Sinai, izgradili su prvi alat koji može mjeriti aktivnost enzima oko tumora raka i zdravih stanica i primijenili su ga kako bi razumjeli jedinstvene potpise tumora 14 različitih vrsta raka.

Ti podaci pokreću prvu verziju "atlasa" raka. Poput geografskog atlasa, nudit će upute za svaku vrstu tumora, omogućujući znanstvenicima da dizajniraju senzore koji prate kartu i otkrivaju tumore dok su još mali.

„Ako želim dostaviti senzor u određeno područje unutar tijela, trenutno ne postoji način da ga usmjerim. Dajemo ga sistemski i on u osnovi cijelo vrijeme infundira sva tkiva“, rekao je Kwong. „Ono što je snažno jest to što sada definiramo mjesta u tkivu specifičnim molekularnim 'barkodom'. Zatim, ako se senzor da sistemski, trebao bi se uključiti samo kada se barkod podudara s lokalnim tkivom.“

Ostvarenje ovih prvih prekretnica donijelo je timu odobrenje za nastavak. Također je osiguralo kontinuirano financiranje i jedan je od prvih ARPA-H projekata koji prelazi u drugu fazu rada.

Voditelj programa ARPA-H, Ross Uhrich, koji nadgleda projekt Atlas raka i degradacije organa (CODA), rekao je: „U modelu ARPA-H, odabir za nastavak financiranja nipošto nije zajamčen. Napredak u Fazu II i raspodjela naknadnog kapitala izravni su odraz uspješnog rada projektnog tima u skladu sa strogim tehničkim, komercijalnim i regulatornim kriterijima.“ 

Biomedicinski inženjer Gabe Kwong kaže da je njegov ARPA-H projekt ubrzao desetljeće znanosti u samo nekoliko godina, približavajući budućnost alata za probir više vrsta raka bliže nego ikad prije.

Do sada je potraga za znakovima rastućih tumora ovisila o pronalaženju karakterističnih prirodnih biomarkera, poput DNK ili proteina. Oni se često nalaze u zanemarivo malim količinama i teško ih je otkriti, rekao je Kwong. Također nastaju normalnom biološkom aktivnošću, što rezultira lažnim uzbunama.

S CODA-om, novi senzori mogli bi aktivno tražiti i oslobađati lako detektabilne sintetičke molekule kada bi naišli na specifičnu enzimsku aktivnost raka.

„Osnovna pretpostavka je da se adresa za rak dojke razlikuje od adrese za rak pluća, koja se razlikuje od adrese za zdravo plućno tkivo“, rekao je Kwong. „Podaci prve generacije uključivat će nekoliko modela svake vrste raka, što pokazuje da naša ideja funkcionira. Očekuje se da će atlas s vremenom postati živi dokument, kako budemo dobivali više informacija, on će rasti.“

Kwong i njegov tim prvo su morali dokazati da je moguće katalogizirati aktivnost enzima oko tumora i zdravog tkiva. To su i učinili i sada profiliraju, odnosno stvaraju barkodove za 14 vrsta raka.

U drugoj fazi svog rada, tim predvođen Georgia Techom dovršit će atlas i podvrgnuti svoje početne dizajne senzora rigoroznim laboratorijskim testovima. Do sada su u fazi oblikovanja tri različita senzora, a svi koriste molekularnu „logiku“ za detekciju i reagiranje na tumorske stanice.

Baš kao što računala zahtijevaju korisničko ime, lozinku i višefaktorsku autentifikaciju za pristup sustavima, ovi senzori bi zahtijevali više vrsta enzimske aktivnosti na istom mjestu u tijelu kako bi poslali upozorenje.

Prototipni senzori tima već nadmašuju tržišno usporedive biomarkere u otkrivanju malih tumora, što će znanstvenike približiti cilju stvaranja prvog atlasa uobičajenih karcinoma i korištenja tog atlasa za generiranje visoko specifičnih, laboratorijskih testova za rano otkrivanje raka.

„Radi se o opsegu i razmjeru“, rekao je Kwang. „Kad bih koristio tipičan istraživački pristup, nisam siguran da bih ikada stigao tamo za 20-30 godina. Ovo je smanjivanje svega toga i obavljanje posla za tri do pet godina.“