Molekuła Miesiąca – złudna nadzieja

Jesienią 2012 roku światowe media obiegły doniesienia o niesamowitym wyczynie młodego licealisty ze Stanów Zjednoczonych, Jacka Andraki: Andraka miał bowiem korzystając jedynie z wujka Google’a wynaleźć test diagnostyczny na raka trzustki.

Medialne doniesienia nieco mnie rozbawiły. Pisałem wówczas, że chociaż Jack Andraka jest z pewnością utalentowanym młodym człowiekiem, to jednak zdecydowana większość doniesień sytuację wyolbrzymia i przedstawia w fałszywym świetle, krzywdząc rzetelnych badaczy, ale także i samego Andrakę. Dzisiaj dodałbym też, że także pacjentów.

Jack Andraka stał się inspiracją (mam nadzieję) dla wielu młodych osób zafascynowanych nauką. Stał się też punktem startowym dyskusji nad tym, jak uczymy dzisiaj nauki i co z tym jest nie w porządku, a także jak edukacja naukowa wygląda w różnych krajach i dlaczego na przykład Polska nie ma swojego Andraki. O swoim odkryciu Andraka opowiadał na TEDx@NewYork. Na Międzynarodowych Targach Nauki i Inżynierii Intela zgarnął w sumie ponad 100 tysięcy dolarów różnych nagród. Wymyślony przez niego test miał być blisko 170 razy szybszy, ponad 25 tysięcy razy tańszy i ponad 400 razy bardziej czuły niż obecnie stosowane testy diagnostyczne.

Tak z grubsza wygląda węglowa nanorurka z przyłączonym do niego przeciwciałem: platforma technologiczna, o którą opierać się ma test Jacka Andraki. /źródło: Lerner et al., arXiv:1302.2961

Od tamtej pory minęło piętnaście miesięcy. I chociaż wydarzyło się w tym czasie tak wiele, wciąż nie wydarzyła się jedna ważna rzecz: wciąż nie mamy opartego na mezotelinie testu diagnostycznego na raka trzustki.

Skoro test Andraki jest tak znakomity, pojawia się pytanie, dlaczego nic więcej o nim nie usłyszeliśmy? Odpowiedź jest prosta: póki co źródłem wszystkich doniesień o wyższości testu jest sam Andraka, który jednak wyników na ten temat jeszcze nigdzie nie opublikował. Biorąc pod uwagę, ile czasu zajmuje proces recenzji prac z wstępnymi wynikami, pierwszej publikacji możnaby już oczekiwać.

Dlaczego wracam jednak do tematu teraz? (Wykorzystując uświęconą serię Molekuła Miesiąca do tego pół-rantu.) Otóż na początku roku na wszystkie te problemy, a zwłaszcza na podstawowy problem braku opublikowanych wyników potwierdzających wszystkie początkowe wiadomości, uwagę zwrócił jeden z autorów bloga Scholarly Kitchen, Kent Anderson. Anderson znany jest raczej z tego, że w swoich postach nie przebiera ze słowami, więc i trudno się dziwić, że mniej lub bardziej bezpośrednio oskarżył w swoim tekście Andrakę o wykorzystywanie mediów do prywaty.

We wpisie Anderson przyłożył także ruchowi OA (z tego jest znany także): ponieważ przykład Andraki jest wykorzystywany jako argument za wolnym dostępem do literatury. I tu przyznaję się bez bicia, że sam ten argument przywoływałem w 2012. Co więc z tym obrazem jest nie tak? Otóż Anderson przypomina, że odkrycia dotyczące zastosowania mezoteliny jako markera różnych nowotworów opisywane były głównie w piśmie Clinical Cancer Research a także PNAS, które, tak się składa, otwartodostępowe nie są. Osobiście nie uważam tego za argument przeciwko OA: w dzisiejszych czasach wiele prac zza paywalla dostępna jest publicznie po 6-24 miesiącach z różnych innych źródeł (najczęściej stron internetowych samych autorów).

Czytając jednak post Andersona zwróciłem uwagę na co innego: ponieważ Kent przytoczył dokładnie akapity publikacji, które musiały być inspiracją Andraki. I widząc te akapity szybko można zrozumieć, dlaczego wciąż nie ma pracy opisującej test oparty na mezotelinie.

I tak publikacja z PNAS (1999) jest bardzo hipotetyczna, a do tego tylko na samym końcu wspomina o tym, że mezotelina może w przyszłości okazać się użytecznym markerem do diagnostyki raka jajników (!). Czyli nie tylko dużo gdybania, ale w dodatku nie ten nowotwór.

W badaniu opisanym w Clinical Cancer Research z 2001 roku autorzy badali ekspresję genu mezoteliny w rakach trzustki oraz zdrowych tkankach tego organu. Podwyższona ekspresja tego genu została potwierdzona w 4 (na 4) tkankach nowotworowych, a także w 18 (na 20) liniach komórkowych raka trzustki. Warto tu jednak podkreślić, że ponownie podwyższony poziom mezoteliny był odnotowany dla raka jajników oraz międzybłoniaka opłucnej (kolejnego rodzaju złośliwego nowotworu).

Praca z 2011 z Clinical Cancer Research wspomina o mezotelinie jako potencjalnym markerze raka trzustki: opisuje jednak cały panel potencjalnych markerów, z których wiele, ze sporym prawdopodobnieństwem, mogłoby być lepszymi markerami niż mezotelina.

Innymi słowy: przesłanki do ogłoszenia mezoteliny superbiomarkerem raka trzustki były bardzo, ale to bardzo wątłe. W dodatku w dużą wątpliwość niemal od razu poddać należy użyteczność mezoteliny jako takiego markera. Z prostej przyczyny: skoro jej poziom jest podniesiony także w przypadku innych nowotworów, trudno mówić o wystarczającej specyficzności testu.

Powraca zatem jak bumerang opisywany przez mnie kiedyś (także w ramach serii Molekuła Miesiąca) przykład biomarkera, który miał być diagnostycznym zbawieniem dla chorych na raka prostaty: sarkozyny. Sarkozyny droga do chwały rozpoczęła się w 2009 roku w piśmie Nature; praca w ciągu 18 miesięcy zebrała prawie pół tysiąca cytowań, tylko po to, żeby potencjał sarkozyny ze znacznie mniejszym hałasem został ostatecznie zdemolowany w niszowym periodyku.

Innym przykładem jest opisywane niedawno białko CUZD1, które potencjalnie miało być kolejnym znakomitym nowym markerem raka trzustki. W badaniu, które ukazało się w Clinical Chemistry w październiku ubiegłego roku, autorzy pokazali jednak, że przeciwciała przeciw temu białku, które stosowane są w teście na jego wykrywania, reagują także z innym białkiem – CA-125, które jest znanym od wielu dekad markerem nowotworowym. Innymi słowy, test na obecność CUZD1 z dużym prawdopodobieństwem wykrywał całkiem inne białko.

Niejakim paradoksem w tym przypadku jest też to, że samo białko CA-125 nie jest bynajmniej idealnym markerem. Kilka lat temu pismo Cancer Prevention Research opublikowało pracę grupy badaczy z wielu amerykańskich placówek naukowych. W tej publikacji autorzy przedstawili porównanie całej gamy mniej lub bardziej znanych markerów. Ich celem była systematyczna ewaluacja tych związków pod kątem zastosowanie ich do diagnostyki raka jajników. Spośród 28 przetestowanych związków najlepsze wyniki osiągnąło właśnie białko CA-125. Ale żeby nie popadać w hurraoptymizm, należy tutaj dodać, że był to wynik „najlepszy z najgorszych”.

Jest więc porażka Andraki tak naprawdę porażką całej dziedziny nauki zajmującej się poszukiwaniem diagnostycznych markerów różnorakich nowotworów. Tak, każde odkrycie potencjalnego efektywnego markera jest odkryciem niesamowitym. Ale też do każdego takiego odkrycia powinniśmy podchodzić z olbrzymią dozą ostrożności.

Zbyt często bowiem w przeszłości ogłaszaliśmy przedwcześnie sukces. I jeśli jest jakaś nauczka, która wszyscy powinniśmy wynieść z historii odkrywania biomarkerów, to to, że raczej nie należy liczyć na to, że odkryjemy jakąś cudowną cząsteczkę (czy cząsteczki), która będzie specyficznym dla danego nowotworu sygnałem, której obecność będzie można wykryć za pomoca testów tanich, a jednocześnie tak czułych, że widoczne będą już najmniejsze wahnięcia ich jej ilości. To, na co możemy obecnie liczyć, to średnio czułe testy na obecność gamy białek, których pewna kombinacja oznaczać będzie, że prawdopodobnie mamy już w naszym organizmie nowotwór rozmiaru wykrywalnego przez metody obrazowania takiego i śmakiego.

Czy jest jakieś wyjście z tej sytuacji wydawałoby się bez wyjścia? Pewną nadzieję oferują testy genetyczne badające ekspresję genów: zmiany w ekspresji genów są łatwiejsze do zmierzenia niż zmiany stężenia białek, łatwiej też na raz badać ich więcej. Da się też zmiany w ekspresji skorelować z przemianami nowotworowymi (siłą rzeczy: skoro transformacji towarzyszy zmiana stężenia białka!). Z drugiej strony mam podejrzenie, że wciąż cena takiego testu może być (i zapewne jest) większa, niż jakikolwiek test badający stężenie bialek. Niemniej jednak są tego typu badania promykiem nadziei. Trudno jednak powiedzieć, kiedy ta nadzieja zostanie przetłumaczona na wymierne rozwiązanie, na powszechny system wczesnego wykrywania nowotworów.

Literatura i komentarze:

1. Uważni Czytelnicy dostrzegli z pewnością, że opisując problem testu Andraki, skupiłem się na biomarkerze, a pominąłem całkiem zaproponowane przez niego rozwiązanie techniczne: zastosowanie węglowych nanorurek jako nośnika dla przeciwciał. Ten pomysł także nie jest specjalnie nowy, co podkreślałem w moim zeszłorocznym tekście: wykorzystanie węglowych nanorurek jako platformy dla przeciwciał zostało już wcześniej zaproponowane. Kolejne zatem propozycje wykorzystania tej platformy do pomiarów stężenia innych białek trudno uznać za nowatorskie.

Ale nawet i na tym polu wystąpił ciekawy rozwój sytuacji: w lutym 2013 roku grupa Charliego Johnsona z Uniwersytetu Pennsylwanii udostępniła w archiwum arXiv trzy prace – przymierzane do publikacji w topowych periodykach o tematyce nano (nie wiem, czy któraś z nich już się ukazała, czy wciąż tkwią w recenzji) – w których opisała zastosowanie węglowych nanorurek w testach do diagnostyki zakażenia Salmonellą, w diagnostyce boreliozy, a także w diagnostyce raka prostaty. Jak widać zatem, stosowanie tej technologii jest jedną ze ścieżek, którymi podążają współcześni chemicy analitycy. Zaś Andraka najprawdopodobnie właśnie stracił swoją szansę na to, aby z rozmachem opublikować wyniki swoich testów.

2. Scholler N, Fu N, Yang Y, Ye Z, Goodman GE, Hellström KE, & Hellström I (1999). Soluble member(s) of the mesothelin/megakaryocyte potentiating factor family are detectable in sera from patients with ovarian carcinoma Proc Natl Acad Sci USA, 96 (20), 11531-11536 : 10500211

3. Argani P, Iacobuzio-Donahue C, Ryu B, Rosty C, Goggins M, Wilentz RE, Murugesan SR, Leach SD, Jaffee E, Yeo CJ, Cameron JL, Kern SE, & Hruban RH (2001). Mesothelin is overexpressed in the vast majority of ductal adenocarcinomas of the pancreas: identification of a new pancreatic cancer marker by serial analysis of gene expression (SAGE). Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research, 7 (12), 3862-8 PMID: 11751476

4. Brand RE, Nolen BM, Zeh HJ, Allen PJ, Eloubeidi MA, Goldberg M, Elton E, Arnoletti JP, Christein JD, Vickers SM, Langmead CJ, Landsittel DP, Whitcomb DC, Grizzle WE, & Lokshin AE (2011). Serum biomarker panels for the detection of pancreatic cancer. Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research, 17 (4), 805-16 PMID: 21325298

5. Prassas I, Brinc D, Farkona S, Leung F, Dimitromanolakis A, Chrystoja CC, Brand R, Kulasingam V, Blasutig IM, & Diamandis EP (2013). False Biomarker Discovery due to Reactivity of a Commercial ELISA for CUZD1 with Cancer Antigen CA125. Clinical chemistry PMID: 24097894

6. Zhu CS, Pinsky PF, Cramer DW, Ransohoff DF, Hartge P, Pfeiffer RM, Urban N, Mor G, Bast RC Jr, Moore LE, Lokshin AE, McIntosh MW, Skates SJ, Vitonis A, Zhang Z, Ward DC, Symanowski JT, Lomakin A, Fung ET, Sluss PM, Scholler N, Lu KH, Marrangoni AM, Patriotis C, Srivastava S, Buys SS, Berg CD, & PLCO Project Team (2011). A framework for evaluating biomarkers for early detection: validation of biomarker panels for ovarian cancer. Cancer prevention research (Philadelphia, Pa.), 4 (3), 375-83 PMID: 21372037