Rak płuca pozostaje jednym z największych wyzwań współczesnej onkologii, głównie dlatego, że w wielu przypadkach jest rozpoznawany dopiero w zaawansowanym stadium. Naukowcy coraz intensywniej poszukują więc narzędzi pozwalających wykrywać zagrożenie znacznie wcześniej – zanim pojawią się objawy i zanim rozwinie się pełnoobjawowy nowotwór. Najnowsze badanie opublikowane w czasopiśmie Cell sugeruje, że odpowiedź może kryć się we krwi. Międzynarodowy zespół badaczy zidentyfikował sygnaturę 14 białek, która pozwala przewidzieć ryzyko rozwoju raka płuc nawet pięć lat przed diagnozą kliniczną.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak naukowcy wykorzystali dane ponad 48 tys. osób do identyfikacji sygnatury 14 białek związanych z rakiem płuca
- Dlaczego przewlekły stan zapalny płuc może pojawiać się na długo przed rozwojem nowotworu
- Jakie znaczenie mają zanieczyszczenia powietrza, IL-1β i komórki KAC w procesie nowotworzenia
- Dlaczego nowa sygnatura białkowa może pomóc w profilaktyce raka płuca także u osób nigdy niepalących
Rak płuca rozwija się wcześniej, niż pojawiają się objawy
Rozwój raka płuca to proces wieloletni. Mutacje gromadzące się w komórkach wraz z wiekiem często nie są wystarczające do rozpoczęcia procesu nowotworowego. Coraz więcej dowodów wskazuje, że istotną rolę odgrywa także przewlekły stan zapalny wywołany czynnikami środowiskowymi. Do najważniejszych czynników należą:
- dym tytoniowy,
- spaliny silników spalinowych,
- zanieczyszczenia powietrza związane ze spalaniem paliw kopalnych,
- przewlekłe uszkodzenia tkanki płucnej.
Dotychczasowe programy badań przesiewowych koncentrowały się przede wszystkim na wieku i historii palenia tytoniu. Problem polega jednak na tym, że rośnie liczba zachorowań również wśród osób nigdy niepalących, które pozostają poza systemem wczesnej diagnostyki.
Uczenie maszynowe pomogło znaleźć 14 kluczowych białek
Naukowcy wykorzystali dane dotyczące białek osocza krwi pochodzące od ponad 48 tys. uczestników brytyjskiego Biobanku. Następnie zestawiono je z rejestrami nowotworów, identyfikując osoby, u których w kolejnych latach rozwinął się rak płuca. Algorytm uczenia maszynowego przeanalizował ogromną liczbę parametrów biologicznych i – obok wieku, statusu palenia oraz wcześniejszych chorób płuc – wyłonił zestaw 14 białek silnie związanych z przyszłym ryzykiem nowotworu. Najważniejsze jest jednak to, że sygnatura:
- przewidywała rozwój raka płuca nawet pięć lat wcześniej,
- została potwierdzona w ośmiu niezależnych zbiorach danych,
- działała również w kohorcie osób niepalących,
- okazała się powtarzalna na czterech kontynentach.
To sugeruje, że odkrycie może mieć globalne znaczenie kliniczne.
Stan zapalny płuc może być wcześniejszy niż sam nowotwór
Analiza biologiczna wykazała coś jeszcze bardziej interesującego. Zidentyfikowana sygnatura nie pochodziła bezpośrednio z komórek nowotworowych. Badacze odkryli, że 14 białek odzwierciedlało raczej zmienione środowisko zapalne płuc – proces zachodzący na długo przed pojawieniem się guza. Sygnatura była podwyższona również u osób, które później rozwinęły:
- idiopatyczne włóknienie płuc,
- przewlekłą obturacyjną chorobę płuc (POChP).
Może to oznaczać istnienie wspólnego mechanizmu zapalnego poprzedzającego różne choroby płuc.
Zanieczyszczenie powietrza, IL-1β i komórki KAC – nowy mechanizm rozwoju raka
Badacze od lat analizują związek między zanieczyszczeniem powietrza, a rakiem płuca. Wcześniejsze eksperymenty wykazały, że ekspozycja na pyły i spaliny pobudza komórki odpornościowe do wydzielania interleukiny-1 beta (IL-1β). Nowe badanie rozszerza tę wiedzę. Naukowcy zaobserwowali, że zanieczyszczenia:
- zwiększały poziom 14 białek sygnaturowych,
- zwiększały populację tzw. komórek KAC,
- sprzyjały przechodzeniu zmutowanych komórek w stan przednowotworowy.
Komórki KAC opisano jako adaptacyjny stan komórek powstający w odpowiedzi na uszkodzenie tkanki. Problem pojawia się wtedy, gdy komórki te zawierają mutacje – wtedy mogą stać się punktem wyjścia dla nowotworu. Eksperymenty na modelach zwierzęcych wykazały dodatkowo, że blokowanie IL-1β ograniczało liczbę komórek KAC i spowalniało wczesny rozwój guza.
Czy możliwa jest farmakologiczna profilaktyka raka płuca?
Badacze postanowili sprawdzić, czy osoby z wysokim poziomem nowej sygnatury mogłyby korzystać z leczenia przeciwzapalnego. Wykorzystano dane z badania CANTOS, w którym oceniano działanie kanakinumabu – inhibitora IL-1β opracowanego pierwotnie do zapobiegania chorobom układu krążenia. Ponowna analiza objęła 4651 uczestników. Wyniki były bardzo interesujące:
- osoby z wysoką sygnaturą 14 białek zmniejszały ryzyko raka płuca niemal o połowę,
- liczba osób wymaganych do leczenia, aby zapobiec jednemu przypadkowi raka płuca, wyniosła 55,
- skuteczność stała się porównywalna do uznanych strategii profilaktyki sercowo-naczyniowej.
To sugeruje możliwość rozwoju precyzyjnej profilaktyki onkologicznej, ukierunkowanej na osoby o najwyższym ryzyku biologicznym.
Eksperci: to może być odpowiednik cholesterolu LDL dla raka płuca
Tej Pandya, doktorant kliniczny na UCL i naukowiec wizytujący w Instytucie Francisa Cricka, podkreśla znaczenie odkrycia:
Wykorzystaliśmy uczenie maszynowe na danych plazmowych pochodzących od ponad 48 000 osób, aby zidentyfikować sygnaturę 14 białek. Jej walidacja w ośmiu zestawach danych z udziałem ponad 80 współpracowników na czterech kontynentach była niesamowitym doświadczeniem. Współpracując z naukowcami z laboratorium, aby zrozumieć biologię w modelach mysich, wykazaliśmy, że sygnatura odzwierciedla zmienione środowisko zapalne płuc, zanim rozwinie się rak. To dowód na to, że pewnego dnia będziemy mogli wykorzystać tę sygnaturę do oferowania leczenia profilaktycznego osobom zagrożonym rakiem płuc.
Charlie Swanton zwraca uwagę na analogię do kardiologii:
Leki takie jak statyny zrewolucjonizowały profilaktykę chorób układu krążenia, stosowaną w leczeniu osób z wysokim stężeniem lipoprotein o niskiej gęstości (LDL). Nie dysponujemy jednak jeszcze markerem ryzyka podobnym do LDL ani statyną na raka płuc.
Co dalej z badaniami nad biomarkerami raka płuca?
Choć odkrycie nie oznacza jeszcze gotowego testu diagnostycznego dostępnego w gabinetach lekarskich, wyniki pokazują nowy kierunek rozwoju onkologii prewencyjnej. Coraz wyraźniej widać, że przyszłość walki z rakiem może polegać nie tylko na wcześniejszym wykrywaniu nowotworów, ale także na identyfikacji biologicznych sygnałów ostrzegawczych jeszcze przed pojawieniem się choroby.
Jeśli wyniki zostaną potwierdzone w kolejnych badaniach klinicznych, test oparty na 14 białkach może w przyszłości pomóc identyfikować osoby wymagające intensywniejszego monitorowania lub działań profilaktycznych – niezależnie od tego, czy kiedykolwiek paliły papierosy.
Główne wnioski
- Badacze zidentyfikowali sygnaturę 14 białek we krwi, która pozwala przewidzieć ryzyko rozwoju raka płuca nawet do pięciu lat przed rozpoznaniem choroby.
- Analiza objęła ponad 48 tys. uczestników brytyjskiego Biobanku, a wyniki potwierdzono w ośmiu niezależnych zbiorach danych z różnych regionów świata.
- Nowy biomarker prawdopodobnie odzwierciedla stan zapalny płuc, a nie obecność samego nowotworu, co może umożliwić wcześniejszą interwencję.
- U osób z wysoką sygnaturą 14 białek leczenie inhibitorem IL-1β zmniejszało ryzyko raka płuca niemal o 50%.
Źródło:
- The Francis Crick Institute
- https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00522-2
