Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem przewiduje, że częstość występowania tej choroby, która już jest jedną z głównych przyczyn zgonów na świecie, stanie się jeszcze bardziej powszechna, a do 2040 r. oczekuje się, że liczba przypadków osiągnie 29,9 mln. Jednakże liczba osób, które wyleczą się z raka ma również wzrosnąć i osiągnąć poziom 22,5 mln w 2032 r.

Choć o wzroście przeżywalności nowotworu decyduje wiele czynników, postęp w diagnostyce i technikach leczenia, w tym w testowaniu biomarkerów, odgrywa znaczącą rolę w walce z tą wyniszczającą chorobą. A test markera nowotworowego często ma na celu wykrycie obecności lub nieobecności określonej cząsteczki biologicznej sygnalizującej nieprawidłowy proces w organizmie.

Obecnie medycyna opiera się na kilku kategoriach biomarkerów. Najczęstsze z nich zostały omówione w tym artykule.

Biomarkery proteomiczne

Jak sama nazwa wskazuje, markerami nowotworowymi są białka syntetyzowane w organizmie dotkniętym chorobą nowotworową. Białka te mogą się różnić w zależności od konkretnego rodzaju nowotworu. Na przykład u kobiet cierpiących na raka jajnika rozwija się antygen nowotworowy 125, znany jako CA-125, wytwarzany przez dotknięte chorobą narządy, takie jak jajniki, jajowody i otrzewna.

Chociaż wiele biomarkerów proteomicznych wskazuje na obecność nowotworu, w tej kategorii znajdują się również białka występujące u zdrowych osób. Na przykład antygen specyficzny dla prostaty (PSA) jest wytwarzany nie tylko przez komórki złośliwe gruczołu krokowego, ale także przez komórki prawidłowe. Jednakże podwyższony poziom PSA we krwi może być wczesnym wskaźnikiem choroby.

Biomarkery genomowe

Genomowe markery nowotworowe reprezentują szerokie spektrum ekspresji genów, zmian chromosomalnych i sekwencji DNA. Obecność niektórych z tych markerów w organizmie, takich jak BRCA1 i BRCA2, może znacznie zwiększyć ryzyko rozwoju niektórych nowotworów u pacjenta.

Ponadto wiele biomarkerów z tej kategorii pomaga lekarzom w postawieniu precyzyjnej diagnozy. Na przykład badanie biomarkerów genomowych pacjentów cierpiących na raka płuc może zidentyfikować określone mutacje, ułatwiając różnicowanie odmian raka płuc, takich jak rak płaskonabłonkowy i gruczolakorak. Tymczasem wykrycie amplifikowanych ilości niektórych genów, w tym HER2, powszechnego w niektórych typach raka piersi, wskazuje na większe prawdopodobieństwo szybszej progresji choroby.

Ponadto niektóre biomarkery genomowe mogą również zapewnić wgląd w potencjalną wrażliwość niektórych nowotworów na wybrane metody leczenia. Tym samym wzrost markerów HER2 pozwala lekarzom oszacować możliwą odpowiedź na terapię raka piersi opartą na trastuzumabie.

Biomarkery epigenetyczne

Chociaż biomarkery epigenetyczne są również powiązane z genami, to chemiczne modyfikacje DNA, RNA i histonów, a nie cząsteczki ze zmienionymi podstawowymi sekwencjami DNA, takimi jak markery genomowe.

Jedną z takich modyfikacji epigenetycznych jest przebudowa chromatyny, która wpływa na strukturę chromatyny — kompleksu DNA i białek odpowiedzialnych za pakowanie długich sekwencji DNA w gęste i zwarte struktury, usprawniając w ten sposób ekspresję genów i replikację DNA. Modyfikacje w niektórych chromatynach, w tym mutacje w kompleksie przebudowy chromatyny SWI/SNF, są czynnikami zwiększającymi prawdopodobieństwo rozwoju nowotworu.

Biomarkery metaboliczne

Procesy metaboliczne w organizmie stale uwalniają produkty reakcji chemicznych zwane metabolitami. Niektóre z tych metabolitów pojawiają się, gdy nowotwór wpływa na metabolizm komórkowy.

Kinaza tymidynowa, enzym fosfotransferaza, odgrywa kluczową rolę w replikacji i naprawie DNA poprzez katalizowanie fosforylacji nukleozydu tymidyny, elementu budulcowego monomerów kwasu nukleinowego. Często jest klasyfikowany jako biomarker metaboliczny.

Proliferujące komórki wymagają zwiększonej syntezy DNA do podziału komórek, co z kolei podnosi poziom kinazy tymidynowej. Jest to częsty scenariusz w przypadku raka, który często powoduje niekontrolowaną proliferację komórek. Mierząc aktywność kinazy tymidynowej w surowicy, lekarze mogą ocenić nasilenie nowotworów i postęp choroby. Poziomy tego enzymu mogą również wskazywać na reakcję organizmu na aktualnie stosowane leczenie przeciwnowotworowe.

Innym przykładem kluczowego biomarkera metabolicznego stosowanego w diagnostyce nowotworów jest mleczan, protonowana forma kwasu mlekowego. Komórki nowotworowe często doświadczają efektu Warburga, zjawiska fermentacji kwasu mlekowego, które zwykle jest procesem beztlenowym, nawet w obecności wystarczającej ilości tlenu. To często sprawia, że ​​wysoki poziom mleczanu we krwi i nowotworach wskazuje na raka, zwykle ze złymi rokowaniami dotyczącymi leczenia.

Cztery kluczowe grupy biomarkerów nowotworowych często wykorzystywane obecnie przez lekarzy to genomika, epigenetyka, metabolizm i proteomika.

W przypadku niektórych biomarkerów nowotworowych sama ich obecność w tkankach lub płynach ustrojowych wskazuje na istnienie nowotworu. W przypadku innych podwyższony poziom biomarkerów ułatwia wykrywanie raka lub może sygnalizować proliferację nowotworu i słabą odpowiedź na leczenie.

Niektóre biomarkery nowotworowe można również wykorzystać do przewidywania chorób, wskazując na większe ryzyko rozwoju określonego rodzaju nowotworu u danej osoby, inne natomiast pomagają lekarzom określić dokładny charakter nowotworu.

Testowanie biomarkerów umożliwia lekarzom korzystanie z bogatego źródła kluczowych informacji na temat specyfiki nowotworów, pomagając im przepisywać pacjentom skuteczniejsze, spersonalizowane metody leczenia, minimalizować działania niepożądane, a nawet opracowywać metody zapobiegania nowotworom.