بیومارکرهای بزاق در تشخیص سرطان

تست بزاق

سرطان دومین علت مرگ و میر در ایالات متحده است. تشخیص زودرس سرطان، نشانه ای از درمان موفقیت آمیز آن است. با پیشرفت های اخیر در فناوری های تشخیصی، از جمله توموگرافی کامپیوتری و تصویربرداری رزونانس مغناطیسی، حساسیت کافی در این زمینه وجود دارد. با این حال، هزینه های بالا و قرار گرفتن در معرض اشعه، استفاده از آن ها را به منظور غربالگری سرطان محدود کرده است. بنابراین، برای تشخیص زودهنگام سرطان، روش های قابل اطمینان، نسبتا ارزان و غیر تهاجمی لازم است.

نقش مهم بزاق در تشخیص سرطان

بزاق یک مایع بیولوژیکی متشکل از بیش از ۹۹٪ آب و کمتر از ۱٪ پروتئین، الکترولیت و سایر مولکول های با وزن مولکولی پایین است که عمدتا از سه جفت غدد بزاقی اصلی(غدد پاروتید، زیر فکی و زیرزبانی) منشا می گیرد. ۳۰۰ تا ۴۰۰ غده بزاقی در حفره دهانی وجود دارد. مایع لثه ای که حاوی باکتری، سلول های اپیتلیال، اریتروسیت ها، لکوسیت ها و بقایای مواد غذایی است، تنها بخش کوچکی از مایعات دهانی را تشکیل میدهد.

بنابراین بزاق، نقش مهمی در روان سازی، ترشحات، بلعیدن و هضم دارد. همچنین یکپارچگی بافت های دهان را حفظ می کند و نیز سرنخ هایی از بیماری های سیستمیک را برای ما فراهم می کند. مولکول هایی مانند DNA ،RNA، پروتئین های متابولیت ها و سایر میکروارگانیسم های موجود در خون می توانند در بزاق نیز وجود داشته باشند.

بنابراین تغییرات غلظت آن ها می تواند به عنوان نشانگرهای زیستی برای تشخیص زود هنگام سرطان و یا برای تحت کنترل درآوردن درمان مورد استفاده قرار گیرد. آزمایش بزاق یک ابزار غیرتهاجمی و آسان برای تشخیص بیماری است.

هدف از این مقاله، مرور کلی این مکانیزم بالقوه است که چگونه تومورهای دیستال می توانند باعث ایجاد تغییراتی در پروفایل بیومارکرهای بزاق شوند و بدین ترتیب در تشخیص سرطان مورد استفاده قرار گیرند.

بیومارکرهای بزاق

”Salivaomics” مجموعه گسترده ای از فن آوری های مورد استفاده برای کشف انواع مختلف مولکول های موجود در بزاق است. این اصطلاح شامل ژنوم و اپی ژنوم (مطالعه ژن ها و متیلاسیون آن ها)، ترانسکریپتوم (مطالعه mRNA درون سلول ها یا ارگانیسم ها) متابولومیکس (مطالعه پروفایل متابولیت ها در یک سیستم)، پروتئومیکس مطالعه پروتئین ها) و میکروبیوتا (مطالعه میکروبیولوژی) است.

ژنوم و Epigenome

ژنوم بزاق

ژنوم بزاق شامل هر دو DNA انسانی و DNA میکروبی است. کیفیت و کمیت DNA بزاق مطلوب است، متوسط کل DNA در بزاق تقریبا ۲۴ میکروگرم، مقدار طبیعی آن  0.2 تا 52 میکروگرم است و حدود ۱۰ برابر کمتر از خون (به طور میانگین µg 210 و در محدوده (µg 577-58) است، تعیین ژنوتیپ نیاز به مقدار ۵ نانوگرم در میلی لیتر DNA دارد، بنابراین نمونه های بزاق حاوی DNA کافی برای انجام واکنش زنجیرهای پلیمریزاسیون (PCR) می باشند. نسبت های جذب در ۲۶۰ نانومتر و ۲۸۰ نانومتر (۲۸۰ A ۲۶۰/A) می تواند برای ارزیابی خلوص DNA مورد اندازه گیری قرار گیرد.

میانگین ۲۸۰ A ۲۶۰/A برای بزاق 56 .1 و برای پلاسما 71. 1 است و این نشان دهنده این موضوع است که کیفیت DNA بزاق با DNA موجود در خون قابل مقایسه است.

Tumorigenesis یک فرایند چند مرحله ای است که شامل تغییرات ژنتیکی و اپی ژنتیکی در پاتولوژی است. متیلاسیون DNA یک مارکر اپی ژنتیکی مرتبط با سرطان است. ژنوم و اپی ژنوم بزاق را میتوان با استفاده از انواع متعددی از تکنیک های بیومولکولی، از جمله آرایه های متیلاسیون، PCR و ژنوتیپ کمی PCR مورد شناسایی قرار داد. در برخی از روش های جدید تشخیص جهش ژنی در ارتباط با سرطان ریه نیز توسعه یافته است.

ترانسکریپتوم

تحقیقات انجام شده بر روی ترانسکریپتوم بزاق، عمدتا بر روی mRNA و miRNA تمرکز می کند که در حفره دهان و دور از سلول های اصلی هستند. ترانسکریپتوم بزاق برای اولین بار در آزمایشگاه UCLA مورد آزمایش قرار گرفت. ما همچنین روش های ساده ای را برای تثبیت mRNA بزاق در دمای اتاق و آنالیز آن بدون پردازش بیشتر توسعه داده ایم.

RNAهای غیر کد شونده (ncRNAs) تنظیم کننده های جدید زیستی هستند و نقش مهمی در سرطان زایی و پیشرفت تومور دارند. این مولکول ها به دلیل کوچک بودن، در مایعات مختلف بدن بسیار پایدارند و مانند RNA پیام رسان (mRNAs) نسبت به تخریب توسط ریبو نوکلئاز ها (RNases) حساس نیستند.

با استفاده از ریز آرایه های ژنی و تکنولوژی PCR زمان واقعی، چندین mRNA و میکرو RNA که در سرطان ریه، سرطان پانکراس و سرطان پستان دخالت دارد مورد شناسایی قرار گرفته است.

پروتئوم

پروتئوم بزاق حاوی کل پروتئین موجود در حفره دهان است. بزاق حاوی بیش از ۲۰۰۰ پروتئین و پپتید است که در بسیاری از فرایندهای زیستی مختلف دهان دخالت دارند. تقریبا یک چهارم کل پروتئین بزاق در پلاسما وجود دارد. آنالیز پروتئومیکس در بزاق بدلیل فراوانی کم پروتئین ها در آن و توزیع پراکنده تر پپتیدها نسبت به خون دارای اهمیت بیشتری است. در حال حاضر، طیف سنجی جرمی (MS) تکنولوژی اصلی در شناسایی پروتئین های براق است. SELDI و اسپکتروسکوپی جرمی TOF می تواند مشخصات پروتئوم بزاق را در کنترل های سالم بدست آورد. همچنین می تواند در شناسایی تفاوت های قبل و بعد از درمان های ارتودنسی یا کشف بیومارکرهای سرطان پستان با دقت بالا مورد استفاده قرار گیرد.

الکتروفورز ژل دو بعدی (2DE) همراه با MS به خوبی در سرطان ریه و تشخیص بیومارکرهای سرطان پستان با حساسیت و ویژگی بالا مورد استفاده قرار گرفته است. طیف سنجی رامان (RS) به عنوان یک روش نوری امیدوار کننده ای است که در بررسی سرطان ها در ۲ دهه گذشته مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات فنگ و همکارانش نشان میدهد که طیف سنجی رامان (SERS) به همراه الگوریتم های تشخیصی کمترین مربع ها، پتانسیل بالایی در تشخیص سرطان پستان دارد.

متابولوم

متابولوم، مرور جامع و کلی در مورد وضعیت متابولیک بوده که بینش جدیدی را در رابطه با مکانیسم های پاتوفیزیولوژیک در بیماریهای مختلف ارائه می کند و امکان اندازه گیری سطوح متابولیت های اندوژن و در نتیجه کشف بیومارکرها را میسر می سازد.

متابولیت های اندوژن شامل اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها، اسیدهای آمینه، پپتیدهای ویتامین ها، اسیدهای آلی، تیول ها و کربوهیدرات ها می باشند که ابزار ارزشمندی در تشخیص بیومارکرها در بیماری های مختلف و نظارت

بر پیشرفت بیماری هستند. در سال ۲۰۱۰، Sugimoto و همکارانش مشخص کردند که با اگر استفاده از الکتروفورز مویرگی طیف سنجی جرمی (TOF) مواد خاص سرطانی در متابولیت های بزاق مورد شناسایی قرار گرفته است. آن ها بر روی نمونه های بزاق، پانکراس، سرطان پستان، بیماران مبتلا به پریودنتال و کنترل های سالم نمونه گیری انجام دادند. ۵۷ ش متابولیت اصلی مورد شناسایی قرار گرفت که احتمال می رفت در اثر ابتلا به بیماری خاصی بوده است.

دیگر متابولیت های بزاق برای تشخیص کارسینوم سلول های سنگفرشی دهان و بیماران مبتلا به بیماری تخریب دهنده اعصاب از نمونه های کنترل با استفاده از اسپکتروسکوپی جرمی مورد آزمایش قرار گرفتند. پیشرفت های اخیر در توالی یابی نسل بعد به شناسایی حدود 19 هزار فنوتیپ در حفره دهان منجر شد.

شواهد نشان میدهد که باکتری ها و میکروارگانیسم ها می توانند باعث ایجاد بیماری های دهان، مانند پوسیدگی ، پریودنتیت و همچنین بیماری های سیستمیک از جمله سرطان شوند. بر اساس ریز آرایه ها و واکنش زنجیرهای پلیمراز کمی نشان داده شد که ترکیب N.elongata و S.mitis در بزاق می تواند باعث افتراق بیماران مبتلا به سرطان پانکراس از افراد سالم شود.

تورس و همکاران نتایج مشابهی را با استفاده از توالی یابی زا پیشرفته زیرواحد کوچک RNA ریبوزومی باکتریایی (16S rRNA) بدست آوردند.

هلیکوباکتر پیلوری H. pylori))، که باعث التهاب در پوشش معده می شود می تواند منجر به سرطان معده شود. دو متابولیت pylori. Hرا می توان در بزاق با حساسیت خوب تشخیص داد.

سرطان پستانسرطان پستان

سرطان پستان شایع ترین نوع سرطان و دومین علت مرگ و میر ناشی از سرطان در زنان در ایالات متحده است. علیرغم پیشرفت های درمانی، بیش از ۲۹۰ نفر از این بیماری در سال ۲۰۱۵ در ایالات متحده آمریکا جان خود را از دست دادند. اکثر سرطان های پستان دیر تشخیص داده میشوند که منجر به مرگ و میر بالا میشود.

ماموگرافی غربالگری سنتی به عنوان استاندارد طلایی برای تشخیص سرطان پستان در نظر گرفته می شود، اما حساسیت آن مناسب نیست.

Amymetrix HG – U133 – Plus – 2 . 0 Array و 2-DE برای تهیه پروفایل پروتئوم و ترانسکریپتوم بزاق در ۱۰ بیمار مبتلا به سرطان پستان و ۱۰ کنترل همسان مورد استفاده قرار گرفت.

غلظت پروتئین CA3-15 در بزاق و سرم رابطه مستقیمی با بیماران مبتلا به سرطان پستان و افراد سالم دارد.

CA3-15 در حال حاضر بیومارکری است که توسط اداره غذا و داروی آمریکا (FDA) برای کنترل متاستاز در سرطان پستان تأیید شده است. SERS برای کشف بیومارکرهای پروتئینی از نمونه های بزاق از ۳۳ فرد سالم، ۳۳ بیمار مبتلا به تومورهای خوش خیم پستان و ۳۱ فرد با تومورهای بدخیم پستان انجام شد و سپس آنالیز با استفاده از تکنیکهای رگرسیون چند جمله ای انجام گرفت. قدرت تشخیصی به ترتیب ۷۸ /۹۲%، ۹۵/۸۷ %و ۸۸/۶۶ % در این سه گروه است.

بیان پروتئین مقاومت ریه (LRP) در بزاق در ۱۶ زن سالم و ۱۶ زن مبتلا به مرحله سرطان پستان با استفاده از الکتروفورز ژل و فن آوری وسترن بلات اندازه گیری شد. سطوح LRP در افراد مبتلا به سرطان پستان نسبت به زنان سالم بیشتر است.

 سرطان معده

 اگرچه میزان شیوع سرطان معده و مرگ و میر ناشی از آن در چند دهه گذشته به طور چشمگیری کاهش یافته است، این بیماری هنوز مهم ترین مسئله بهداشت عمومی است. سرطان معده به عنوان پنجمین بدخیمی در دنیا و سومین علت مرگ و میر ناشی از سرطان در جهان شناخته شده است. علائم سرطان معده در مراحل پایانی بیماری ظاهر می شوند؛ در نتیجه گزینه های درمانی را محدود می کنند. از آنجا که سرطان معده اغلب در سنین جوانی رخ میدهد، معمولا در مراحل پیشرفته شناسایی می شود.

روش کمی پروتئومیک، تکنولوژی (TMT (tandem mass tag برای افتراق بیومارکرهای پروتئینی بزاق در تشخیص سرطان معده استفاده شد. در این مطالعه بیش از ۵۰۰ پروتئین شناسایی و اندازه گیری شده اند که ۴۸ مورد از این پروتئین ها، تفاوت معنا داری در افراد مبتلا به سرطان معده و افراد کنترل سالم نشان دادند.

سیستاتین B، تریئور فسفات ایزومراز و پروتئین تومورهای بدخیم مغز با ELISA بطور موفقیت آمیز تایید شدند. ترکیب این سه بیومارکر حساسیت ۸۵٪ و ویژگی ۸۰٪ و دقت ۹۳٪ دارد. H. pylori، سبب التهاب معده میشود، همچنین میتواند منجر به سرطان معده شود. زیل برمن و همکارانش سطح کلینیکی دو متابولیت، H.pylori ،NH3 و 2 CO را در بزاق کشف کردند که امکان تشخیص، CO2 و NH3 بزاق در سطوح ppm را فراهم می کند.

نتیجه گیری

هدف از غربالگری سرطان تشخیص تومور در مراحل اولیه است و در این زمان احتمال موفقیت درمان زیاد خواهد بود. روشهای غربالگری که ویژگی و حساسیت بالایی دارند مورد نیاز می باشند. علاوه بر این، ابزارهای غربالگری باید غیرتهاجمی و ارزان بوده و کاربرد گسترده ای دارد. آزمایش بزاق دارای مزایای بیشتری نسبت به آزمایش خون است. بیومارکرهای مختلف در بزاق را می توان علاوه بر تشخیص بیماری های موضعی دهان در تشخیص سرطان های سیستماتیک مورد استفاده قرار داد.

منبع:

پیام آزمایشگاه شماره ۱۰۸