Reagentia en instrumenten voor immunologie, celbiologie en moleculaire biologie.
 
> Nieuwsbrief > Exosomaal mRNA als potentiële biomarker voor prostaatkanker

Exosomaal mRNA als potentiële biomarker voor prostaatkanker

Exosomaal mRNA als potentiële biomarker voor prostaatkanker

Kanker is wereldwijd de op één na belangrijkste doodsoorzaak bij zowel mannen als vrouwen. In 2020 werd wereldwijd bij 1,41 miljoen mensen prostaatkanker vastgesteld.1 Met meer dan 300.000 sterfgevallen door prostaatkanker in 2022 is vroegtijdige opsporing cruciaal voor het terugdringen van de mortaliteit.14 Recentelijk heeft exosomaal RNA veel aandacht gekregen als bron van potentiële biomarkers voor vroegtijdige opsporing van kanker zoals borstkanker, leverkanker en prostaatkanker.12,13 De prostaat is een kleine walnootvormige klier die zich onder de blaas en voor het rectum bevindt. Hij is verantwoordelijk voor de productie van zaadvocht dat sperma transporteert.
 

 

Hier zijn verschillende soorten prostaatkanker, waarbij adenocarcinoom de meest voorkomende soort is. Enkele andere soorten prostaatkanker zijn kleine cellen carcinoom, sarcomen, neuro-endocriene tumoren en overgangscelcarcinoom. Prostaatkanker heeft de neiging om heel langzaam te vorderen en in de vroege fase lokaal in de prostaat te groeien. 3 Dit maakt het moeilijk om de ziekte in een vroeg stadium te detecteren. Als het echter vroeg wordt ontdekt, is de kanker zeer behandelbaar en kan deze vaak worden geëlimineerd. Deze blog bespreekt de symptomen en risicofactoren van prostaatkanker, screeningsmethoden, het belang van exosomale mRNA, en tenslotte twee studies die de potentie van exosomale mRNA's als een niet-invasieve biomarker voor vroege prostaatkankerscreening onderzoeken.

Symptomen en risicofactoren

 

In de vroege stadia zijn er mogelijk geen tekenen of symptomen vanwege de langzaam groeiende aard van de kanker. Echter, verschillende symptomen kunnen verschijnen in de latere stadia van de ontwikkeling van kanker. Enkele hiervan zijn problemen met plassen, verhoogde urineurgentie en frequentie, bloed in de urine, bloed in het sperma, pijn in de botten, verminderde kracht van de urinestraal, erectiestoornissen en gewichtsverlies.

De oorzaken van prostaatkanker zijn nog onbekend, net als bij veel andere kankers. Er zijn echter verschillende bekende risicofactoren die geassocieerd worden met de ziekte. Leeftijd (50 jaar of ouder), familiegeschiedenis (geschiedenis van prostaatkanker) en gewicht (obesitas) zijn allemaal verbonden met de ontwikkeling van prostaatkanker 4. Ras speelt ook een rol bij het verhogen van de kans op het ontwikkelen van kanker. Een studie uit 2023 stelde vast dat zwarte mannen een hoger risico op prostaatkanker hebben dan niet-Hispanische witte Amerikanen. Dit kan te maken hebben met genetica, verschillen in diëten of extra stress. 5

Screeningsmethoden

Volgens de Centers for Disease Control (CDC) is een biopt de meest voorkomende manier om prostaatkanker te diagnosticeren. 6 Een prostaatbiopt is wanneer een klein monster van het prostaatweefsel wordt verwijderd voor verdere analyse. Een naald wordt in de prostaat gestoken om verschillende monsters van het verdachte weefsel te verzamelen. Deze methode van diagnose is zeer invasief, pijnlijk en ongemakkelijk.

Echter, voordat een prostaatbiopt wordt uitgevoerd, worden verschillende voorlopige bevestigende screeningstests uitgevoerd. Enkele van deze tests zijn een digitale rectale exame (DRE), bloedtest voor prostaat-specifiek antigeen (PSA), transrectale echografie en magnetische resonantie beeldvorming (MRI). 7 De PSA-bloedtest is de meest voorkomende methode voor screening op prostaatkanker. De test meet de hoeveelheid prostaat-specifiek antigeen (een eiwit) die in het lichaam aanwezig is. Wanneer iemand prostaatkanker ontwikkelt, hebben ze een verhoogde hoeveelheid PSA. Hoewel het een veelgebruikte test is voor de screening van prostaatkanker, kan de PSA-bloedtest onbetrouwbaar zijn, aangezien er verschillende andere redenen zijn waarom iemand verhoogde niveaus van dit eiwit kan hebben. Normale prostaatcellen produceren PSA, daarom kunnen goedaardige (niet-kankerachtige) aandoeningen zoals prostatitis (ontstoken prostaat) en benigne prostaathyperplasie (BPH) (vergrote prostaat) de PSA-niveaus in het bloed verhogen. 8 Daarnaast kunnen activiteiten zoals intensieve lichaamsbeweging, ejaculatie of zelfs een auto-ongeluk ook de PSA-niveaus verhogen. De onbetrouwbaarheid van de PSA-bloedtest en de invasieve aard van een biopt vereisen een betrouwbaardere, niet-invasieve benadering voor de detectie van prostaatkanker. Onlangs hebben exosomale mRNA's aanzienlijke aandacht van onderzoekers gekregen als een potentiële biomarker voor de detectie van prostaatkanker. De monstername voor exosomale mRNA is veel minder invasief, aangezien exosomen in lichaamsvloeistoffen kunnen worden aangetroffen. Bovendien kunnen exosomale mRNA's nauwkeurigere en betrouwbaardere resultaten bieden in vergelijking met de bloed-PSA-tests vanwege de specificiteit van de testen.

Waarom exosomale mRNA?

Laten we beginnen met wat mRNA's, exosomen zijn en de functie van exosomale mRNA in de diagnose van kanker. Messenger RNA (mRNA) is een enkelstrengs RNA dat helpt bij de eiwitsynthese. Getranscribeerd met behulp van een DNA-sjabloon, dragen mRNA's eiwit-coderende informatie van de celkern naar het cytoplasma. 9 Analyse van mRNA kan ons inzicht geven in de functionele samenstelling van cellen, genexpressie en specifieke mutaties die ziekten zoals kanker kunnen veroorzaken. Aan de andere kant zijn exosomen extracellulaire vesikels (EV's) die door alle soorten cellen worden uitgescheiden en in speeksel, plasma, urine en andere lichaamsvloeistoffen kunnen worden aangetroffen. Gemaakt van een lipide dubbellaag, bevatten exosomen nucleïnezuren en eiwitten zowel binnen als op hun oppervlak die helpen bij cel-naar-cel communicatie, celonderhoud en tumorprogressie. 10 Exosomen dragen informatie van alle cellen, zelfs kankercellen en ze dragen allerlei soorten informatie, zoals miRNA, mRNA, DNA, eiwitten en nog veel meer van de gastheercellen.

Circulerende exosomale mRNA als biomarker

Een studie uit 2021 had als doel circulerende exosomale mRNA te karakteriseren om hun potentieel als biomarkers voor prostaatkanker te onderzoeken. Exosomen kunnen overal in het lichaam worden aangetroffen en ze kunnen verschillende informatie bevatten op basis van hun locatie. Om aan te tonen dat exosomale mRNA's dezelfde nauwkeurige resultaten kunnen bieden als cellen van kankertweefsel in de prostaat, vergeleken de onderzoekers weefsel-mRNA met circulerende exosomale mRNA uit bloed via RNA-sequencing. Ze ontdekten dat zowel mRNA van prostaatkankercellen als circulerende exosomale mRNA dezelfde informatie weerspiegelden. Ze verkregen monsters van 76 prostaatkankerpatiënten en 84 patiënten met BPH. Na een reeks analyses via RNA-sequencing identificeerden ze 6 opregulerende circulerende exosomale mRNA's die significante verschillen in expressieniveaus toonden tussen de prostaatkankerpatiënten, BPH-patiënten en de controlegroep. 2 Dit toonde veelbelovend aan dat circulerende exosomale mRNA als biomarker voor de detectie van prostaatkanker kan worden gebruikt. Deze studie was gebaseerd op bloedmonsters, aangezien circulerende exosomen in het bloed en plasma kunnen worden aangetroffen. Maar dat is nog steeds niet volledig niet-invasief. Is er een volledig niet-invasieve manier om prostaatkanker te detecteren? Ja, een recentere studie uit 2024 verkent het gebruik van urine-exosomale mRNA om prostaatkanker te detecteren. Dit bespreken we hierna.

Urine-exosomale mRNA als een potentiële biomarker

Jiayin Yu et al. onderzochten het "gebruik van urine-exosomale mRNA als een potentiële biomarker voor vroege detectie van prostaatkanker". Laten we bespreken waarom ze urine-exosomale mRNA kozen. Ten eerste kozen ze urine vanwege het gemakkelijke, niet-invasieve monsternameproces, wat het ideaal maakt voor massascreening en vroege detectie. Ten tweede werd exosomale mRNA geanalyseerd vanwege de stabiliteit in het lichaam. Vanwege de lipide dubbellaag van exosomen is de genetische informatie binnenin beschermd tegen afbraak door nucleasen.

Methoden en bevindingen

Het onderzoeksteam verzamelde 40 ml urine-monsters van 155 individuen tussen juni 2016 en juni 2019. Het team extraheerde vervolgens RNA uit de urine-exosomen met behulp van de Urine Exosome RNA Isolation Kit van Norgen Biotek. De kwaliteit en integriteit van RNA werden bevestigd voordat het onderzoeksteam het gezuiverde exosomale RNA onderwierp aan Next Generation Sequencing (NGS). Voor doelvalidatie synthetiseerden ze cDNA om kwantitatieve polymerasekettingreactie (qPCR) uit te voeren. 11 Wist je dat het gebruik van de Urine Exosome RNA Isolation Kit van Norgen Biotek  de noodzaak voor een twee-staps proces van isoleren van exosomen eerst en dan RNA elimineert?

De analyse onthulde: “De top 10 mRNA's met de meest significante verschillen die geassocieerd zijn met prostaatkanker werden geselecteerd als kandidaatgenen. Deze genen omvatten RAB5B, WWP1, MCF2L, HIST2H2BF, ZFY, MARK2, PASK, RBM10, NRSN2 en PCGF1.” Na het uitvoeren van qPCR en elektroforese werden 8 (RAB5B, WWP1, HIST2H2BF, ZFY, MARK2, PASK, RBM10 en NRSN2) van de 10 mRNA's geïdentificeerd en bewezen superieur aan bloed-PSA als indicator van prostaatkanker. De studie concludeerde dat hun uitgebreide model van urine-exosomale mRNA's een betere methode is voor prostaatkankerscreening met een gevoeligheid van 70-90% en een specificiteit van 20-40%. 11

Samenvatting

Over het algemeen is prostaatkanker een van de belangrijkste doodsoorzaken voor mannen. Hoewel er verschillende methoden zijn voor screening op prostaatkanker, zoals DRE of bloed-PSA-test, zijn ze invasief en onbetrouwbaar. Dit benadrukt de noodzaak om een niet-invasieve, nauwkeurigere en betrouwbaardere methode voor de screening van prostaatkanker te identificeren. Huidig onderzoek naar urinair exosomaal mRNA toont veelbelovende resultaten voor de vroege detectie van prostaatkanker. Verder onderzoek is nodig om urinair exosomaal mRNA stevig vast te stellen als een hulpmiddel voor de diagnose van prostaatkanker. Dat gezegd hebbende, staan we bij Norgen Biotek klaar om onderzoek te ondersteunen met onze urine-exosoomkits, zoals de Urine Exosome RNA Isolation Kit en Urine Exosome Purification and RNA Isolation Kits.

 

Referenties

  1. World Health Organization. (n.d.).Kanker. Wereldgezondheidsorganisatie. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cancer
  2. Ji, J., Chen, R., Zhao, L., Xu, Y., Cao, Z., Xu, H., Chen, X., Shi, X., Zhu, Y., Lyu, J., Jiang, J., Wang, Y., Zhou, T., He, J., Wei, X., Wu, J. B., Yang, B., & Wang, F. (2021, 30 maart). Circulerende exosomale mrna-profielidentificatie van nieuwe signalen voor de detectie van prostaatkanker - moleculaire kanker. SpringerLink. https://link.springer.com/article/10.1186/s12943-021-01349-z#Fig1
  3. Prostaatkanker: Symptomen, oorzaken en behandeling. Cleveland Clinic. (2024a, 14 juni). https://my.clevelandclinic.org/health/diseases/8634-prostate-cancer
  4. Canadian Cancer Society / Société canadienne du cancer. (2020, oktober).Risico's voor prostaatkanker. Canadian Cancer Society. https://cancer.ca/en/cancer-information/cancer-types/prostate/risks
  5. Vickers, A. J., Mahal, B., & Ogunwobi, O. O. (2023, januari). Racisme veroorzaakt geen prostaatkanker, het ... ASCO Publications. https://ascopubs.org/doi/10.1200/JCO.22.02203
  6. Centers for Disease Control and Prevention. (2024c, augustus). Prostaatkanker diagnosticeren. Centers for Disease Control and Prevention. https://www.cdc.gov/prostate-cancer/diagnosis/index.html
  7. Mayo Foundation for Medical Education and Research. (2023, 27 april). Prostaatbiopt. Mayo Clinic. https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/prostate-biopsy/about/pac-20384734
  8. Prostaat-specifieke antigen (PSA) test. NCI. (2022). https://www.cancer.gov/types/prostate/psa-fact-sheet
  9. Shen, S. (n.d.). Messenger RNA (mRNA). Genome.gov. https://www.genome.gov/genetics-glossary/messenger-rna
  10. Doyle, L. M., & Wang, M. Z. (2019, 15 juli). Overzicht van extracellulaire vesikels, hun oorsprong, samenstelling, doel en methoden voor exosoomisolatie en -analyse. U.S. National Library of Medicine. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6678302/#sec1dot2dot3-cells-08-00727
  11. Yu, J., Yu, C., Jiang, K., Yang, G., Yang, S., Tan, S., Li, T., Liang, H., He, Q., Wei, F., Li, Y., Cheng, J., & Wang, F. (2024, 1 augustus). Potentieel onthullen: Urinair exosomaal mrna als niet-invasieve biomarkers voor vroege diagnose van prostaatkanker - BMC urologie. SpringerLink.https://link.springer.com/article/10.1186/s12894-024-01540-6#ref-CR10
  12. Jia, Y., Chen, Y., Wang, Q., Jayasinghe, U., Luo, X., Wei, Q., Wang, J., Xiong, H., Chen, C., Xu, B., Hu, W., Wang, L., Zhao, W., & Zhou, J. (2017, 20 juni). Exosoom: Opkomende biomarker bij borstkanker. U.S. National Library of Medicine.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5522217/
  13. Li, Y., Zheng, Q., Bao, C., Li, S., Guo, W., Zhao, J., Chen, D., Gu, J., He, X., & Huang, S. (2015, 3 juli). Circulair RNA is verrijkt en stabiel in exosomen: Een veelbelovende biomarker voor kankerdiagnose. Nature News.https://www.nature.com/articles/cr201582
  14. World Cancer Research Fund International. (2024, 26 juni). Statistieken over prostaatkanker: World Cancer Research Fund International. WCRF International. https://www.wcrf.org/cancer-trends/prostate-cancer-statistics/