I forskningen på ekstracellulære vesikler (EVs) har det blitt påvist en rekke potensielle biomarkører som kan anvendes for diagnostisering av kreft, og spesielt for tidlig påvisning av pankreaskreft (PDAC). EVs, små membranvesikler som frigjøres fra celler, reflekterer sammensetningen og helsetilstanden til sine vertsceller, og derfor gir de en unik mulighet til å analysere biomolekylene som bærer informasjon om sykdomsprosesser. Ved å studere sammensetningen av DNA, proteiner og andre molekyler i EVs, har forskere identifisert flere potensielle biomarkører som kan være til stor hjelp i klinisk diagnostikk.

Et av de mest interessante funnene er den relative mengden nukleinsyre i forhold til proteiner i EVs fra kreftceller sammenlignet med friske celler. Denne parameteren, kjent som nukleinsyre-til-protein-ratio (NPr), viser seg å være høyere i EVs fra kreftceller, spesielt i de maligne cellelinjene som MIA-PaCa-2. Ved å måle absorbansen av ultrafiolett lys (UV) ved 260 nm og 280 nm, som tilsvarer henholdsvis DNA og proteiner, kan man beregne denne ratioen. Denne metoden gir et indirekte mål for innholdet av DNA og proteiner i EVs, og har vist seg å ha diagnostisk potensial. Kliniske studier har vist at ved å isolere EVs fra pasientprøver ved hjelp av immunopresipitasjon (IP), kan diskrimineringskraften for NPr økes, noe som gjør det mulig å skille mellom pasienter med PDAC og friske kontrollpersoner.

Selv om NPr alene ikke har samme høye korrelasjon som etablerte biomarkører som CA19-9 (karbohydratantigen 19-9) og lipase, kan denne metoden brukes i kombinasjon med disse biomarkørene for å forbedre den diagnostiske nøyaktigheten. Kombinasjonen av NPr og CA19-9 gir en høyere areal under kurven (AUC) på ROC-diagrammet, noe som tyder på at det kan være en verdifull tilleggstest for å øke treffsikkerheten i diagnosen.

Videre har forskere gått videre med å undersøke spesifikke DNA-komponenter i EVs, spesielt mitokondrielt DNA (mtDNA). Funnene viser at mtDNA er mer utbredt i EVs fra kreftceller, og at forholdet mellom mtDNA og kjerne-DNA (nDNA) endres i maligne celler. Denne endringen reflekterer de fysiologiske forstyrrelsene som skjer i kreftceller, som økt oksidativt stress og dysfunksjon i cellenes energiproduksjon. Gjennom teknikker som fluorescerende farging og konfokal mikroskopi har man observert en signifikant økning i mitokondriell aktivitet i pankreaskreftceller sammenlignet med friske celler, noe som kan utnyttes for å utvikle nye tester for tidlig påvisning.

I et forsøk på å utvikle en klinisk anvendbar test for mtDNA i EVs, ble en qPCR-basert metode kalt EVIPqPCR utviklet. Denne metoden kombinerer EV-isolering ved hjelp av IP for å berike EV-innholdet, og deretter måler qPCR den relative mengden mtDNA. I dyrestudier og i pilotstudier på mennesker har EVIPqPCR vist seg å kunne skille mellom tumor og nontumor prøver med høyere spesifisitet og sensitivitet enn CA19-9 alene. Denne metoden har potensial til å bli en komplementær ikke-invasiv screeningtest for tidlig deteksjon av pankreaskreft.

I tillegg til DNA-komponentene har også proteiner i EVs blitt undersøkt som potensielle biomarkører. Ved bruk av Fourier-transform infrarød spektroskopi (FT-IR) og sirkulær dikroisme (CD) spektroskopi, har det blitt påvist at EVs fra kreftceller inneholder høyere nivåer av β-bladstrukturrike proteiner sammenlignet med EVs fra friske celler. Dette har blitt bekreftet ved bruk av fluorescerende mikroskopi og bioinformatisk analyse, som viser at kreftcellers proteinnettverk er mer kompleks enn i friske celler. Dette kan tyde på at det ikke er en enkel biomarkør, men heller en statistikk som kan anvendes for å vurdere β-bladstrukturens rikdom som en mer pålitelig indikator for kreft.

Slike analyser gir viktig innsikt i hvordan EVs kan brukes som biomarkører for tidlig påvisning av kreft. Ved å utnytte ulike teknologier som spektroskopi, PCR og mikroskopi, er det mulig å identifisere spesifikke molekyler som kan hjelpe med å skille mellom syke og friske celler, og dermed forbedre diagnostiske tester.

Endtext

Hvordan effektivisere screening for livmorhalskreft i lav- og mellominntektsland: Utfordringer og løsninger

Livmorhalskreft er fortsatt en alvorlig trussel mot kvinners helse på verdensbasis. Spesielt i lav- og mellominntektsland (LMIC) er det store forskjeller i forekomst og dødelighet sammenlignet med høyinntektsland som Nord-Amerika og Europa. Disse forskjellene blir ytterligere forsterket i områder som Sub-Sahara-Afrika, hvor den høye prevalensen av HIV blant kvinner bidrar til en økt risiko for utvikling av livmorhalskreft og dets forløpere.

Hovedårsaken til dette er mangelen på effektive, organiserte screeningprogrammer for livmorhalskreft, noe som er nødvendig for å identifisere kvinner som er utsatt for sykdommen før de utvikler kreft. HPV, den etiologiske årsaken til livmorhalskreft, kan forhindres gjennom vaksinasjon, men vaksinen gir bare primærforebygging av infeksjon. Dermed er sekundærforebygging, som screening for tidlige celleforandringer i livmorhalsen, fortsatt den mest effektive metoden for å redusere sykdomsbyrden.

Tradisjonelt har cytologi (Pap-testen) vært gullstandarden for screening i høyinntektsland. Der hvor helsevesenet har ressurser til å støtte et ressurskrevende screeningsystem, har denne metoden hatt stor effekt. I lavinntektsland, derimot, har implementeringen av cytologisk screening mislyktes på grunn av de mange trinnene og den høye ressursbruken som kreves. Organisert screening har derfor vist seg å være ineffektiv i disse landene, og Verdens helseorganisasjon (WHO) har frarådet bruk av cytologi i land uten et velfungerende helsesystem som kan støtte det.

En av hovedutfordringene med tradisjonell screening i lavinntektsland er den store frafallet som skjer i løpet av de mange trinnene i prosessen, som inkluderer prøvetaking, mikroskopi, colposkopi og patologisk diagnostikk. Uten tilstrekkelig kapasitet på disse områdene oppstår betydelige forsinkelser og flaskehalser, noe som gjør screeningprogrammene lite effektive. Mangelen på infrastruktur for diagnostikk og behandling gjør det derfor nødvendig å utvikle nye, mer effektive modeller for screening.

Screen-and-Treat som alternativ løsning

I løpet av de siste tiårene har forskere utviklet og evaluert alternative screeningmetoder for livmorhalskreft som kan overvinne ineffektivitetene i den tradisjonelle multi-trinns tilnærmingen. En av de mest lovende tilnærmingene er screen-and-treat, der screening og behandling skjer i ett enkelt besøk. Denne tilnærmingen unngår behovet for flere trinn som colposkopi og histologisk diagnose, noe som både forenkler prosessen og reduserer frafallet som er vanlig i tradisjonelle screeningprogrammer. En stor fordel med screen-and-treat er at det ikke er avhengig av ressurssvake colposkopi- eller patologitjenester, som ofte mangler i lavinntektsland.

Visuell inspeksjon med eddiksyre (VIA) er den mest brukte screeningtesten i screen-and-treat-programmer. VIA er en enkel og rimelig test som gir et raskt resultat og kan gjennomføres av sykepleiere. Til tross for sine fordeler har VIA flere begrensninger. Den har lav både sensitivitet og spesifisitet, noe som betyr at både behandling av for lite alvorlige forandringer og utelatelse av nødvendige behandlinger er vanlige. Lav sensitivitet kan føre til at kvinner som trenger behandling, blir oversett, mens lav spesifisitet fører til overtreatment.

HPV-testing som et mer effektivt alternativ

HPV-testing har blitt en standardisert metode for screening i høyinntektsland, og har vist seg å være langt mer sensitiv enn både cytologi og VIA for å identifisere livmorhalskreftens forløpere. Selv om HPV-testing har dårligere spesifisitet enn cytologi, har det vist seg å være mer effektivt i screen-and-treat-programmer når det brukes til å identifisere kvinner med høy risiko for å utvikle livmorhalskreft. Ved å integrere HPV-testing i screeningprogrammer kan man redusere både forekomsten og dødeligheten av livmorhalskreft på en mer kostnadseffektiv måte, selv i lavinntektsland.

Når HPV-testing er brukt som screeningtest i screen-and-treat-programmer, har det konsekvent vist seg å være mer effektivt enn VIA-basert screening. Sensitiviteten til HPV-testing er høyere, og det er i stand til å oppdage flere forstadier til livmorhalskreft som bør behandles. Spesifisiteten for HPV-testing er dog lavere enn cytologi, og ved bruk i screen-and-treat-programmer kan dette føre til noe overtreatment. WHO anbefaler derfor HPV-testing som førstevalg der det er mulig, og VIA brukes kun når HPV-testing ikke er tilgjengelig.

Tidligere var HPV-testing ikke lett tilgjengelig på steder med lav ressurskapasitet, da den krevde avansert laboratorieutstyr. Nyere fremskritt innen teknologi har imidlertid ført til utvikling av raske HPV-testene som kan utføres på stedet, noe som gjør en enkel, én-besøksmodell mulig. Denne utviklingen har potensial til å gjøre screen-and-treat med HPV-testing til en enda mer praktisk og effektiv løsning, spesielt i områder med begrensede helsetjenester.

Viktige betraktninger for effektiv implementering

For at screen-and-treat-programmene skal lykkes i lavinntektsland, er det avgjørende å forstå og håndtere flere faktorer. Først og fremst må helsepersonell få grundig opplæring og tilstrekkelig støtte for å sikre at screeningprosessene gjennomføres korrekt og at behandlingen blir utført på de rette pasientene. Dette krever investering i både opplæring av sykepleiere og helsearbeidere, samt utvikling av et system for kvalitetskontroll.

Videre er det viktig å sikre tilstrekkelig tilgjengelighet av behandlingsalternativer for kvinner som tester positivt på HPV eller har identifiserte forstadier til kreft. Uten behandling etter screening risikerer man at de identifiserte tilfellene utvikler seg til livmorhalskreft, som kan føre til økt dødelighet.

Endtext

Hvordan proteoformer påvirker metastase i tarmkreftceller

Studier på proteoformer i metastatisk og ikke-metastatisk tarmkreft (CRC) har vist seg å være et nyttig verktøy for å forstå mekanismene bak sykdommens utvikling og spredning. En nøkkelkomponent i disse studiene er bruken av teknologier som SEC-CZE-MS/MS, som gjør det mulig å kvantifisere et stort antall proteoformer i ulike cellelinjer. En av de mest interessante funnene fra denne typen forskning er at proteoformene av forskjellige proteiner kan variere i både intensitet og type mellom metastatiske og ikke-metastatiske cellelinjer, noe som kan gi innsikt i deres rolle i kreftprogresjon.

I en sammenligning mellom de to cellelinjene SW480 (ikke-metastatisk) og SW620 (metastatisk), ble rundt 4000 proteoformer identifisert per replikat for hver cellelinje, med en lav feilrate på 1%. Av disse var omtrent 1500 proteoformer felles for alle seks prøvene, og ble deretter analysert for differensielt uttrykte proteoformer. For å vurdere forskjellene i proteoformenes intensiteter mellom replikater, ble det beregnet Pearson korrelasjoner som viste at intensitetene mellom tekniske replikater var svært korrelerte (0,86–0,93). Dette indikerer en god reproducerbarhet i datainnsamlingen. Derimot, når man sammenlignet mellom SW480 og SW620, var forskjellen statistisk signifikant, med en lavere korrelasjon (0,71 ± 0,01) sammenlignet med de tekniske replikatene (0,90 ± 0,03), noe som tyder på at det finnes vesentlige forskjeller i proteoformenes intensitet mellom de to cellelinjene.

Det ble identifisert 460 proteoformer fra 248 proteiner som viste statistisk signifikante forskjeller i uttrykk mellom de to cellelinjene, med en FDR på mindre enn 0,05. Av disse var 244 proteoformer assosiert med 152 proteiner mer uttalt i SW480, mens 216 proteoformer assosiert med 132 proteiner var mer uttrykt i SW620. Spesielt ble HMGN1 og RBM8A identifisert som proteiner som viser de mest markante endringene i uttrykk mellom de to cellene. HMGN1 er kjent for å regulere genuttrykk og PTM (post-translasjonelle modifikasjoner) av histoner, som påvirker DNA-reparasjon og tumorprogresjon. På den annen side har RBM8A blitt knyttet til tumorcelle-migrasjon og invasjon, spesielt i leverkreft.

En interessant observasjon var at flere proteiner som viste differensielt uttrykte proteoformer, inkluderte fosforylerte former av viktige gener for CRC, som DAP (Death-Associated Protein 1) og NPM1. DAP har vært knyttet til reguleringen av celledød og er assosiert med kliniske utfall hos CRC-pasienter. I denne studien ble to fosforylerte proteoformer av DAP identifisert: en som hadde høyere uttrykk i SW480-celler, og en annen som var mer uttrykt i SW620-celler. Det er kjent at DAPs fosforylering på spesifikke steder, som S51 og T56, kan påvirke dens funksjon og dermed tumorprogresjon.

Videre ble det også påvist forskjeller i proteoformer relatert til CALM1, JPT1 (HN1) og EPCAM, som er viktige i kreftmetastase. CALM1 er involvert i kalsiumavhengige systemer som spiller en rolle i kreftmetastase, mens JPT1 aktiverer NF-κB-signalveien for å fremme kreftspredning. EPCAM er et menneskelig celleoverflate-glykoprotein som spiller en viktig rolle i tumorbiolegien, spesielt i CRC. I denne studien ble to proteoformer av CALM1 med høyere overflod i SW620-celler identifisert, og disse proteoformene inkluderte K116 trimetylasjon, som kan være avgjørende for deres funksjon i metastase.

Netverksanalyser utført ved hjelp av IPA (Ingenuity Pathway Analysis) har videre avslørt at mange av de differensielt uttrykte proteoformene er direkte eller indirekte involvert i kreftrelaterte nettverk. For eksempel ble proteiner som EIF4E, EPCAM, FKBP1A og HSP90AB1 identifisert som viktige mål for kreftbehandling. Flere av disse proteinene er direkte involvert i reguleringen av tumorvekst, overlevelse, og metastase. IPA-nettverksanalysene avdekket at de fleste av de differensielt uttrykte proteoformene som hadde høyere overflod i SW480-celler var knyttet til mekanismer for DNA-reparasjon, celleoverlevelse, og transkripsjonsregulering, som er sentrale prosesser i kreftutvikling.

Forskning på proteoformer og deres rolle i CRC gir dermed et viktig grunnlag for å forstå hvordan proteiner og deres modifikasjoner kan bidra til kreftens utvikling og spredning. Videre analyser av fosforylerte proteoformer og deres innvirkning på tumorbiologi kan åpne for nye terapeutiske målrettede behandlinger for kreftpasienter, spesielt for de med metastatisk sykdom.

For å forstå den fulle betydningen av differensielt uttrykte proteoformer, er det viktig å merke seg at modifikasjoner som fosforylering, acetylasjon og metylasjon kan ha stor innvirkning på proteinets funksjon, aktivitet og interaksjoner. Selv små endringer i en proteins struktur kan være nok til å endre hvordan en celle reagerer på signaler fra omgivelsene, og hvordan den håndterer stressfaktorer som oksidativt stress eller DNA-skader. Det er derfor essensielt å ikke bare fokusere på nivåene av proteiner, men også på deres modifikasjoner og hvordan disse påvirker cellens evne til å utvikle metastase.

Kan digital histologi revolusjonere pasientbehandling ved operasjoner?

Tradisjonelle metoder for histologi, som FFPE (formalin-fiksert, paraffin-innstøpt vev), har vært grunnlaget for patologisk analyse i flere tiår, men de er både tidkrevende og ressurskrevende. Den vanlige prosessen kan ta flere timer, og det er ikke uvanlig at biopsier har ventetider på opptil tre dager eller mer. I en tid der hastigheten på medisinsk diagnose er avgjørende, kan rask histologi på stedet dramatisk forbedre behandlingshastigheten for pasienter. Patologi som medisinsk fagfelt har imidlertid vært tregt til å omfavne moderne teknologier og digitalisering. Først i 2017 godkjente FDA den første digitale helskanner for histologiske prøver, som representerte et viktig skritt mot digitalisering innen feltet.

En av hovedutfordringene med de tradisjonelle FFPE-metodene er at de ikke er egnet for intraoperativ bruk, for eksempel for å påvise tumorkanter under operasjoner. Denne prosessen krever frosne snitt, som lages raskt ved hjelp av kryotomer. Selv om disse kan gi raske resultater på 10-30 minutter, lider de av flere tekniske problemer, som fryseartefakter og betydelig vevsskade hvis håndteringen ikke er nøyaktig. Noen vevstyper, som brystvev med mye fett, er heller ikke egnet for frysesnitt.

I stedet for å stole på de tradisjonelle metodene, har flere nye teknologier innen "slide-free microscopy" begynt å gjøre sitt inntog i diagnostikkens verden. Disse teknologiene kan raskt generere diagnostisk kvalitet på histologi uten de utfordringene som følger med H&E-lysbilder og frysesnitt. Eksempler på slike teknologier inkluderer strukturert belysning, konvensjonell refleksjons- og fluorescens-konfokal mikroskopi, flerfotonmikroskopi, spektralt kodet konfokal mikroskopi, samt stimulert Raman-spredning og lysark mikroskopi.

En særlig interessant teknologi som nylig har fått oppmerksomhet, er fluorescens-imitert lysbildeavbildning, eller FIBI. FIBI er basert på en enkel fysikalsk fenomen: eksitasjonslys kan generere autofluorescens i tykkere vevsprøver (under 100 µm). I standard fluorescensmikroskopi forsøkes autofluorescens å bli minimert, da det kan forstyrre ønskede signaler. Men FIBI benytter seg nettopp av dette fenomenet ved å bruke et 405-nm LED-lys for å stimulere autofluorescens i vevet. Dette lyset trenger inn i vevet, og skaper diffus autofluorescens som kan fanges opp og gi bilder som ligner på tradisjonelle H&E-lysbilder i et lysfeltmikroskop. Dette gjør at diagnostiske bilder kan genereres på under fem minutter fra det øyeblikket prøven mottas, uten omfattende vevsbehandling, noe som reduserer både kostnad og tid.

En viktig fordel med FIBI er at den ikke påvirker videre behandling av vevet, som FFPE-prosessering eller molekylære analyser. Dette betyr at FIBI kan integreres i eksisterende kliniske arbeidsflyter uten å ha en negativ innvirkning på de påfølgende prosessene. Denne teknologien gir ikke bare raskere resultater, men kan også tilby nye og berikende bildeegenskaper som kan bidra til mer nøyaktige diagnoser.

FIBI-metoden benytter standard histologiske fargestoffer som hematoksylin og eosin for å farge vevsprøvene før bildene tas. Når vevsprøvene er klargjort og farget, plasseres de i et passende holder for mikroskopi. Den modulære designen av FIBI-enheten gjør det mulig å tilpasse den til ulike prøvestørrelser og hastigheter, og den enkle, kompakte strukturen gjør teknologien både effektiv og rimelig.

En ytterligere fordel med FIBI er at metoden kan brukes på både ferske og kjemisk fikserte prøver, samt prøver som har vært gjennom fryseprosesser. I tilfelle av ferske prøver som har lavere autofluorescensnivå, kan kameraets eksponeringstid justeres for å oppnå optimale bilder. Ved å bruke enkle teknikker som mikrobølgefiksering kan man forbedre håndterbarheten av ferske prøver, som ellers kan være vanskelig å skjære på grunn av deres deformering.

For både klinikere og forskere er det viktig å merke seg at den teknologiske utviklingen innen histologi og mikroskopi ikke bare handler om hastighet og effektivitet. De nye metodene kan tilby bedre bildeoppløsning og mer presise diagnostiske verktøy. Ved å integrere slike teknologier kan diagnostiske prosesser bli både raskere og mer nøyaktige, noe som gir et betydelig løft for pasientbehandling, spesielt ved kirurgiske inngrep der tid og presisjon er avgjørende.

Hvordan optimalisere en trinnet utkraget bjelke med to seksjoner?
Hvordan kan ekte vennskap forvandle håpløshet til handling?
Hvordan Beregne Spektral Tetthet og Korrelation i Stokastiske Prosesser
Hvordan lage hvit sjokolade og bringebær biter