Un nouveau test sanguin détecte l’ARN sans cellules dérivé de la tumeur avec une sensibilité élevée

Quelque part dans le corps d’un patient, une petite touffe de cellules, sans être détectée, a commencé à former une tumeur. Il n’a pas encore causé de douleur ou de symptômes visibles de maladie. Dans plusieurs mois, ou peut-être des années, ces premiers signes provoqueront une demande de médecin, une référence à un spécialiste et un diagnostic éventuel. Le traitement dépendra de la durée du cancer inaperçu et de la distance à laquelle elle s’est propagée.

Il y avait des signes précoces, mais pas ceux que le patient ou le médecin auraient pu remarquer. De petits fragments d’ARN, rejetés à partir de cellules mourantes ou crachent des transcriptions torsadées de la tumeur, flottant dans la circulation sanguine – signals d’un tissu en détresse.

Une nouvelle méthode développée par les chercheurs de Stanford vise à rapprocher le moment de détection du début. Ils ont développé une méthode basée sur le sang appelé Rare-Seq qui détecte l’ARN sans cellules dérivé de la tumeur avec environ 50 fois la sensibilité des techniques de séquençage standard.

RARE-SEQ a montré une capacité d’identifier les signatures du cancer du poumon chez les patients à divers stades de la maladie, surpassant les approches basées sur l’ADN couramment utilisées. L’ARN provenant des vaccins et de nombreux transcrits associés aux conditions non liés au cancer étaient également détectables.

Les biopsies liquides à base de sang offrent une approche non invasive pour capturer les changements liés au cancer en identifiant l’ADN tumoral circulant. Cela permet une détection, un génotypage et une surveillance précoces de la maladie, même lorsque des emplacements tumoraux spécifiques sont inconnus ou nécessiteraient une biopsie chirurgicale pour étudier.

L’ARN sans cellule, des fragments d’ARN libérés dans la circulation sanguine par des cellules mourantes ou actifs, présente une vision diagnostique plus large de l’activité des gènes dans tout le corps. La détection nécessite une précision car la plupart des ARN circulant dans la circulation sanguine proviennent des cellules de formation sanguine plutôt que des tumeurs. Les molécules d’ARN dérivées de tumeurs rares sont souvent masquées par le signal de fond de ces transcrits hématopoïétiques.

Dans l’étude, «Une méthode ultrasensible pour la détection de l’ARN sans cellule», publié dans Natureles chercheurs ont conçu RARE-SEQ (amorçage aléatoire et capture d’affinité des fragments d’ARN sans cellules pour l’analyse d’enrichissement par séquençage), une méthode optimisée pour la détection d’ARN sans cellule.

Les échantillons analysés dans l’étude comprenaient 437 collections de plasma de 369 individus. Les participants représentaient une gamme de stades de cancer, de conditions non malignes et de contrôles sains tirés de plusieurs centres cliniques.

Les chercheurs ont optimisé le flux de travail expérimental complet pour analyser l’ARN sans cellule dans le plasma. Les variables pré-analytiques telles que la collecte de sang, l’extraction d’ARN et le stockage des échantillons ont été systématiquement évaluées pour réduire la variabilité.

Les étapes de la préparation de la bibliothèque ont été adaptées à une faible entrée d’ARN, y compris l’élimination enzymatique de l’ADN contaminant, une syntolement de l’ADN complémentaire amélioré et des protocoles de réparation finale pour améliorer l’efficacité.

Une caractéristique centrale de la méthode implique un enrichissement sélectif des transcriptions à l’aide d’un panneau de capture pendant la préparation de la bibliothèque. Les chercheurs ont utilisé des sondes moléculaires pour isoler 4 737 gènes d’abondance rares et 50 gènes d’entretien ménager. Ces gènes ont été sélectionnés car ils sont généralement faibles ou absents dans un plasma sain et sont plus susceptibles de refléter l’ARN spécifique aux tissus ou liés à la maladie.

Un modèle de calcul a été développé pour éliminer le bruit d’expression causé par l’ARN plaquettaire résiduel. Ce modèle a identifié des modèles de gènes liés à la contamination des plaquettes et ajusté pour eux en utilisant des données à partir d’échantillons de référence sains.

Les signatures d’expression détectées par le SEQ rare associées au cancer du poumon non à petites cellules chez 101 des 139 participants atteints d’un cancer du poumon précédemment confirmé. Les taux de détection ont augmenté par le stade du cancer, avec 30% au stade I, 63% au stade II, 67% au stade III et 83% au stade IV.

Dans une comparaison tête à tête en utilisant des échantillons de plasma appariés, Rare-SEQ a identifié le cancer dans 34% des cas qui ont été manqués par analyse de l’ADNmt, tandis qu’aucun échantillon n’a été détecté par l’ADNmt seul.

RARE-SEQ a également identifié des mutations de conducteur somatique chez 28% des patients atteints d’adénocarcinome pulmonaire ainsi que 1% des témoins. Les variantes connues telles que l’EGFR, le KRAS et le RET étaient parmi celles détectées par le séquençage de l’ARN.

RARE-SEQ a révélé des profils d’expression d’ARN sans cellules associés à la transformation histologique, à l’amplification a rencontré et à la résistance aux médicaments chez les patients traités par des thérapies par ciblage EGFR. Chez un patient, les marqueurs d’ARN sans cellules de la transformation de petites cellules ont diminué après la chimiothérapie, reflétant un décalage de l’état tumoral.

Pour les échantillons sans rapport avec le cancer, l’ARN des vaccins d’ARNm a été détecté jusqu’à six semaines après l’administration. Les transcriptions liées à l’infection à Covid-19, aux lésions pulmonaires et à la ventilation mécanique ont également été trouvées, en particulier chez les personnes présentant une exposition récente au tabac ou une maladie pulmonaire active.

Dans cette validation préliminaire, RARE-SEQ a atteint des niveaux de sensibilité de détection au-delà de ceux des méthodes basées sur l’ADNmt actuelles, identifiant l’ARN dérivé de la tumeur à des concentrations extrêmement faibles. La détection des modèles d’activité génique et des mutations liées au cancer à partir d’un seul échantillon de sang a permis une caractérisation moléculaire détaillée des tumeurs pulmonaires et des mécanismes de résistance.

Les résultats impliquent une utilité beaucoup plus large pour l’analyse d’ARN sans cellules dans les conditions de cancer et de non-cancer. Rare-Seq introduit une base pour les futurs tests sanguins qui capturent les changements d’expression des gènes dans un large éventail de scénarios cliniques. L’utilisation diagnostique nécessitera des essais cliniques dans un cancer à un stade précoce et des ensembles de données de référence élargis pour l’ARN sans cellule.

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