צוות חוקרים הראה ששיטה חדשה לזיהוי וכימות ביו-מרקרים של חלבונים בנוזלי הגוף עשויה בסופו של דבר לאפשר לנפות ביו-מרקרים מרובים במאות דגימות של מטופלים, וכך לוודא שרק הביו-מרקרים המועמדים החזקים ביותר יתקדמו בתהליך הפיתוח.

התוצאות של מחקר CPTAC (Clinical Proteomic Technology Assessment for Cancer), אשר מומן בעזרת NCI וארגונים עמיתים, הופיעו בצורה מקוונת ב- 28 ביוני 2009, ב- Nature Biotechnology.

"ממצאים אלה משמעותיים בגלל שהם מספקים פתרון אפשרי להיפטר מאחד המכשולים העיקריים בהערכת חלבוני ביו-מרקר לשימוש רפואי. אלפי ביו-מרקרים של סרטן מתגלים מדי יום, אך רק מעטים מתאימים לשימוש קליני. זוהי אבן דרך קריטית מאחר וביו-מרקרים הם בעלי פוטנציאל לאפשר לרופאים לזהות סרטן בשלבים המוקדמים, כאשר הטיפול מספק את הסיכויים הרבים ביותר לשרוד," אמר ד"ר John E. Niederhuber, מנהל NCI. "הגורם המגביל הקריטי בהערכה של ביו-מרקרים לשימוש קליני היה המחסור בטכנולוגיות סטנדרטיות ומתודולוגיות לזיהוי ביו-מרקרים ותהליכי ההערכה, ומחקר זה עשוי לפתור את הדילמה".

האופי המשותף של מחקר זה והעובדה שבוצע בשיתוף פעולה בין מרכזי מחקר שונים היה קריטי, מאחר וטכנולוגיות רבות במרכזי מחקר שונים קיבלו תוצאות שונות לגמרי זו מזו. התוכנית של CPTC (NCI's Clinical Proteomic Technologies for Cancer) נוסדה על מנת לסייע בפתרון בעיה זו. חמשת המוסדות אשר השתתפו במחקר זה כחלק מתוכנית CPTAC כוללים את המרכזים הבאים: (1) the Broad Institute of the Massachusetts Institute of Technology and Harvard, Cambridge, Mass.; (2) Vanderbilt-Ingram Cancer Center, Nashville, Tenn.; (3) University of California, San Francisco; (4) Purdue University, West Lafayette, Ind.; ו- (5) Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York City.

מחקרי אינטראקציה פרוטאומיים בין חלבונים, עובדים לעיתים קרובות כצוות לשם משלוח סיגנלים בתוך תא. רוב הטכנולוגיות הפרוטאומיות התבססו על ספקטרומטריה, טכנולוגיה בת עשרות שנים הקובעת אילו חלבונים נמצאים בדגימה המתבססת על המסה והמטען החשמלי של החלקים של כל חלבון.

תהליך הגילוי של הביו-מרקר הנוכחי מזהה בדרך כלל מאות ביו-מרקרים מועמדים בכל מחקר, תוך שימוש במספר קטן של דגימות, מה שמוביל לשיעור גבוה של ביו-מרקרים לא מתאימים. אלו המתאימים – כלומר, ביו-מרקרים אמיתיים – חייבים להיבחר מרשימות ארוכות של מועמדים, בתהליך שאורך זמן רב והוא לא תמיד מדויק.

המחקר של CPTAC מראה שיישומים חדשים של טכניקות קיימות מבטיחים דיוק רב. הממצאים מרמזים על כך ששתי טכנולוגיות – MRM (multiple reaction monitoring) בשילוב עם SID-MS (stable isotope dilution mass spectrometry), שהיא טכניקה המשמשת חוקרי חלבון למדידת הכמות של חלבון ספציפי בדגימה – עשויות להיות מתאימות לשימוש במחקרים לסינון מהיר של מספר גדול של ביו-מרקרים מתוך מאות דגימות של מטופלים. טכנולוגיית MRM מספקת דרך מהירה לקבוע האם ביו-מרקר מועמד ניתן לזיהוי בדם. הדבר קריטי לשימוש קליני, כמו כן הוא חשוב לשם הערכה האם שינויים בביו-מרקר מועמד הוא בעל התאמה לנוכחות מחלה והשלב שלה. הטכנולוגיה היא סוג מתוחכם של ספקטרומטריית מסה, ומתוכננת להשיג את הרגישות המכסימלית לכימות תרכובות מטרה בדגימות של מטופלים.

"העבודה שלנו מראה שטכנולוגיה זאת היא בעלת פוטנציאל לשינוי הדרך בה ביו-מרקרים נבדקים ועוברים הערכה. טכנולוגיית SID-MRM-MS, בשילוב עם טכניקות משלימות, יכולה לספק את המסנן הנחוץ להערכת ביצועים של חלבונים מועמדים ללא צורך מיידי בזיהוי אחר או בדיקות כימות אחרות. זה עשוי לספק את הרכיב הקריטי החסר לסינון סיסטמתי של ביו-מרקרים, המקשר בין הזיהוי וההערכה הקלינית", אמר המחבר הראשי ד"ר Steven Carr, מנהל הפלטפורמה הפרוטאומית במכון Broad. "זהו צעד משמעותי קדימה בתחום שלנו, אשר לא יכול היה להיות אפשרי ללא שיתוף הפעולה של כל השותפים ב- CPTAC".

במחקר זה, החוקרים הראו ש- MRM היא שיטה רגישה וספציפית ביותר, שהן תכונות חשובות המבטיחות את הזיהוי של ביו-מרקרים ספציפיים למחלה. בנוסף, תוך שימוש בדגימות ופרוטוקולים סטנדרטיים, הם גילו ש- MRM ניתנת לשחזור במעבדות ופלטפורמות טכנולוגיות שונות. Clinical Proteomic Technologies תעמיד לרשות חוקרים דגימות נפוצות ופרוטוקולים סטנדרטיים בפורטל האינטרנט בכתובת http://proteomics.cancer.gov. 

עבודה חדשה זו צמחה מתוך מזכר הבנות בין NCI ומינהל המזון והתרופות FDA, שנועד לעודד פיתוח טכנולוגיות פרוטאומיות ויישומן הקליני.

המטרה של CPTAC היא לאפשר לקהיליית המחקר שימוש בכלים ושיטות הנדרשות לשם תרגום proteomics מן המעבדה אל השימוש הקליני. מאמצים אלה יהיו בעלי השלכות רחבות מעבר לסרטן, וישפיעו בסופו של דבר על האבחון והטיפול של מחלות רבות.