Gelişen teknoloji; bilim insanlarının hasta kan ve idrar örneklerinde küçücük kanser belirtileri ve diğer sağlık sorunlarını aramasını sağlıyor. Bu “sıvı biyopsiler”; geleneksel bir biyopsiden daha az istilacıdır. Sadece tek bir yerde değil, tüm vücutta neler olup bittiği hakkında bilgi sağlayabilir.
Michigan Üniversitesi Rogel Kanser Merkezi’ndeki araştırmacılar; geleneksel RNA sıralama yöntemlerine görünmeyen kan plazmasında bulunan küçük RNA parçalarının genetik parmak izlerini kaldırmak için yeni bir yöntem geliştirdiler.
Bu haberci RNA’lar (mRNA) ve uzun kodlamayan RNA’lar (lncRNA); belirli organlarda aktif olan veya kanser gibi belirli hastalıklarla ilişkili olan genler dahil olmak üzere, vücuttaki genlerin aktivitesi hakkında önemli ipuçları sağlayabilir.
UM Tıp Fakültesi İç Hastalıkları Profesörü ve Biyomedikal Mühendisliği Profesörü Muneesh Tewari: “Çok çeşitli potansiyel klinik uygulamaların olduğuna inanıyoruz. Örneğin, kanserde; bağışıklık tedavilerinden en erken otoimmün yan etki belirtilerini tespit etmeye çalışmak için bu yaklaşımı uygulamaktan heyecan duyuyoruz. Ayrıca, oldukça uzun kodlamayan RNA’lar olduğu için kanserin erken teşhisi potansiyeli de var. Bu belirli kanser türlerine özgüdür.”
Kavram İspatı
2008’de, Washington, Seattle’daki Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi’nde bulunan Tewari ve meslektaşları; mikroRNA’ları kan plazmasındaki tümörlerden saptırmak için bir makale yayınladı.
Bununla birlikte, yöntemin yetersizliği; genellikle parçalanmış formda bulunan daha yaygın ve organa özgü RNA türlerini tespit edememesiydi.
Tewari: “Bu yeni araştırmadaki asıl yenilik; bu diğer RNA türlerinin kaçırıldığını kabul ediyordu. Çünkü kan plazması sıralama sonuçlarında görünmelerini engelleyen basit, fakat kritik farklılıkları vardı. Bu fragmanların uçlarını dizilimde gösterecekleri şekilde uyarlamak için bir enzim kullandık. Göreceli olarak basit olan adım, kan akışında bu ek gen transkriptlerinin binlerce olduğunu ortaya çıkardı.”
Bulmacanın ikinci kritik parçası; yanlış pozitifleri filtrelemek ve doğru bir sonuç elde etmek için veri dizilimi selinde güvenilir bir şekilde sıralama yapmak için bir yöntem geliştirmekti. Bu yönteme bilim insanları “yüksek sertlikte biyoenformatik analiz boru hattı” diyorlar.
Verileri yönlendiren Spengler: “Sinyalin parazitten nasıl ayrılacağını bulmak zorundaydık. Verilerde gürültüyü artıran kendi genomumuzdan, bakteri ve virüslü RNA’ların yanı sıra; alakasız genetik materyal parçalarını nasıl çıkaracağımızı arıyorduk. Diziler çok kısa olduğunda, insan genomundaki birden fazla yerle, şans eseri eşleşebilirler ve gerçekte hangi genden geldiklerini söylemek zordur.”
Parçanın sona ermesi nedeniyle Phospho-RNA seq adı verilen yeni yöntem, ilk olarak küratörlü bir RNA havuzu kullanarak yapılan deneylerde doğrulandı. Böylece bilim insanları zamanın ilerisinde doğru sonuçların nasıl görünmesi gerektiğini biliyorlardı. Daha sonra; gerçek dünya ortamında çalışabileceğini göstermek için, yöntem U-M’de kemik iliği nakli yapılan iki hastadan haftalık toplanan plazma numuneleri üzerinde test edildi.
Tewari: “Transplant sonrası kemik iliğinin yeniden yapılandırılmasının belirteçlerinin yanı sıra, karaciğerdeki yaralanmayı belirten kan plazması RNA’sındaki değişikliklerin izini sürdürebildik.”
Klinisyenler ve Araştırmacılar İçin Yeni Bir Araç
Tewari; Phospho-RNA seq’in keşif bilimleri için potansiyel uygulamalara ve daha doğrudan uygulamalara sahip olduğunu belirtti.
Tewari: “Temel bilim tarafında; şu anda kan dolaşımında yüzen bu RNA’ların binlerce olduğunu biliyoruz. Neden orada olduklarına ve hangi fonksiyonlara sahip olabileceklerine dair sorular ortaya koyuyor. Fakat en acil uygulama şu ki, insan sağlığı hakkında bize yeni bilgiler veren plazma örneklerinde insan transkriptomunu (vücuttaki genlerin aktivitesini) okuyabiliyoruz. Buna kavram kanıtı araştırması olarak bakıyorum, ancak teknolojiyi geliştirmeye ve onu diğer araştırmacılar için daha da erişilebilir kılmaya devam edeceğimizi umuyorum. Pek çok farklı hastalık alanlarına ve vücut sistemlerine uygulanması muhtemel…”
Tewari ayrıca laboratuvar, hesaplamalı ve klinik uzmanlık gerektiren işin işbirlikçi ve disiplinler arası yapısını da vurgulamaktadır.