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Exosomale mRNA als potenzieller Biomarker für Prostatakrebs

Exosomale mRNA als potenzieller Biomarker für Prostatakrebs

Krebs ist sowohl bei Männern als auch bei Frauen weltweit die zweithäufigste Todesursache. Im Jahr 2020 wurde bei 1,41 Millionen Menschen weltweit Prostatakrebs diagnostiziert.1 Angesichts von mehr als 300.000 Todesfällen durch Prostatakrebs im Jahr 2022 ist die Früherkennung von entscheidender Bedeutung für die Senkung der Sterblichkeitsrate.14 In jüngster Zeit hat die exosomale RNA als Quelle potenzieller Biomarker für die Früherkennung von Krebserkrankungen wie Brust-, Leber- und Prostatakrebs große Aufmerksamkeit erregt.12,13 Die Prostata ist eine kleine walnussförmige Drüse, die sich unterhalb der Blase und vor dem Rektum befindet. Sie ist für die Produktion von Samenflüssigkeit verantwortlich, die die Spermien transportiert.

 

 

 

Hier sind verschiedene Arten von Prostatakrebs, wobei die häufigste Art das Adenokarzinom ist. Zu anderen Arten von Prostatakrebs gehören kleinzelliges Karzinom, Sarkome, neuroendokrine Tumoren und Übergangszellkarzinom. Prostatakrebs neigt dazu, sehr langsam fortzuschreiten und entwickelt sich in der frühen Phase lokal in der Prostata. 3 Dies macht die Früherkennung der Krankheit herausfordernd. Wenn der Krebs jedoch früh erkannt wird, ist er hochgradig behandelbar und kann oft eliminiert werden. Dieser Blog wird die Symptome und Risikofaktoren von Prostatakrebs, die Screening-Methoden, die Bedeutung von exosomalem mRNA sowie zwei Studien erörtern, die das Potenzial von exosomalen mRNAs als nicht-invasiven Biomarker für das frühe Screening von Prostatakrebs untersuchen.

Symptome und Risikofaktoren

 

In den frühen Stadien können aufgrund der langsamen Wachstumsart des Krebses keine Anzeichen oder Symptome auftreten. In den späteren Stadien der Krankheitsentwicklung können jedoch mehrere Symptome auftreten. Einige davon sind Schwierigkeiten beim Urinieren, erhöhte Dringlichkeit und Häufigkeit beim Urinieren, Blut im Urin, Blut im Sperma, Knochenschmerzen, reduzierte Urinstrahlkraft, erektile Dysfunktion und Gewichtsverlust.

Die Ursachen für Prostatakrebs sind, ähnlich wie bei vielen anderen Krebsarten, noch unbekannt. Es gibt jedoch mehrere bekannte Risikofaktoren, die mit der Krankheit verbunden sind. Zum Beispiel sind Alter (50 Jahre oder älter), familiäre Vorgeschichte (Geschichte von Prostatakrebs) und Gewicht (Adipositas) mit der Entwicklung von Prostatakrebs verbunden. 4 Auch die Rasse spielt eine Rolle bei der Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken. Eine Studie aus dem Jahr 2023 stellte fest, dass schwarze Männer ein höheres Risiko für Prostatakrebs haben als nicht-hispanische weiße Amerikaner. Dies könnte auf genetische Faktoren, Unterschiede in der Ernährung oder zusätzlichen Stress zurückzuführen sein. 5

Screening-Methoden

Laut den Centers for Disease Control (CDC) ist eine Biopsie die häufigste Methode zur Diagnose von Prostatakrebs. 6 Bei einer Prostatabiopsie wird eine kleine Gewebeprobe der Prostata zur weiteren Analyse entnommen. Eine Nadel wird in die Prostata eingeführt, um mehrere Proben des verdächtigen Gewebes zu entnehmen. Diese Diagnosemethode ist hochgradig invasiv, schmerzhaft und unangenehm.

Vor einer Prostatabiopsie werden jedoch mehrere vorläufige Bestätigungstests durchgeführt. Zu diesen Tests gehören eine digitale rektale Untersuchung (DRE), der PSA-Bluttest (Prostata-spezifisches Antigen), transrektale Ultraschalluntersuchung und Magnetresonanztomographie (MRT). 7 Der PSA-Bluttest ist die gängigste Methode zur Früherkennung von Prostatakrebs. Der Test misst die Menge des im Körper vorhandenen Prostata-spezifischen Antigens (eines Proteins). Wenn eine Person Prostatakrebs entwickelt, hat sie eine erhöhte Menge an PSA. Obwohl der PSA-Bluttest ein gängiger Test zur Früherkennung von Prostatakrebs ist, kann er unzuverlässig sein, da es mehrere andere Gründe gibt, warum eine Person erhöhte PSA-Werte haben könnte. Normale Prostatazellen produzieren PSA, daher können gutartige (nicht-krebsartige) Zustände wie Prostatitis (entzündete Prostata) und benigne Prostatahyperplasie (BPH) (vergrößerte Prostata) die PSA-Werte im Blut erhöhen. 8 Darüber hinaus können Aktivitäten wie intensives Training, Ejakulation oder sogar ein Autounfall ebenfalls zu erhöhten PSA-Werten führen. Die Unzuverlässigkeit des PSA-Bluttests und die invasive Natur einer Biopsie machen einen zuverlässigeren, nicht-invasiven Ansatz zur Erkennung von Prostatakrebs erforderlich. In letzter Zeit haben exosomale mRNAs unter Forschern erhebliches Interesse als potenzieller Biomarker für die Erkennung von Prostatakrebs geweckt. Die Probenentnahme für exosomale mRNA ist deutlich weniger invasiv, da Exosome in Körperflüssigkeiten zu finden sind. Darüber hinaus können exosomale mRNAs genauere und zuverlässigere Ergebnisse liefern als die Blut-PSA-Tests aufgrund der Spezifität der Tests.

Warum exosomale mRNA?

Beginnen wir mit dem, was mRNAs, Exosomen und die Funktion der exosomalen mRNA in der Krebsdiagnose sind. Messenger-RNA (mRNA) ist eine einsträngige RNA, die bei der Proteinsynthese hilft. Sie wird mithilfe einer DNA-Vorlage transkribiert und trägt protein-codierende Informationen vom Zellkern ins Zytoplasma. 9 Die Analyse von mRNA kann uns Einblicke in die funktionelle Zusammensetzung von Zellen, die Genexpression und spezifische Mutationen geben, die Krankheiten wie Krebs verursachen können. Exosome sind extrazelluläre Vesikel (EVs), die von allen Zelltypen sekretiert werden und in Speichel, Plasma, Urin und anderen Körperflüssigkeiten gefunden werden können. Sie bestehen aus einer Lipid-Doppelschicht und enthalten Nukleinsäuren und Proteine sowohl im Inneren als auch auf ihrer Oberfläche, die zur Zell-zu-Zell-Kommunikation, zur Zellpflege und zum Tumorwachstum beitragen. 10 Exosome transportieren Informationen von allen Zellen, einschließlich Krebszellen, und sie tragen alle Arten von Informationen, wie miRNA, mRNA, DNA, Proteine und vieles mehr von den Wirtszellen.

Zirkulierende exosomale mRNA als Biomarker

Eine Studie aus dem Jahr 2021 hatte zum Ziel, zirkulierende exosomale mRNA zu charakterisieren, um ihr Potenzial als Biomarker für Prostatakrebs zu untersuchen. Exosome sind im gesamten Körper zu finden und können je nach Standort unterschiedliche Informationen enthalten. Um zu demonstrieren, dass exosomale mRNAs die gleichen genauen Ergebnisse wie zelluläre Krebsgewebe liefern können, verglichen die Forscher Gewebe-mRNA mit zirkulierender exosomaler mRNA aus Blut durch RNA-Sequenzierung. Sie fanden heraus, dass sowohl mRNA aus Prostatakrebsgewebe als auch zirkulierende exosomale mRNA die gleichen Informationen widerspiegelten. Sie erhielten Proben von 76 Prostatakrebspatienten und 84 Patienten mit BPH. Nach einer Reihe von Analysen mittels RNA-Sequenzierung identifizierten sie 6 hochregulierte zirkulierende exosomale mRNAs, die signifikante Unterschiede in den Expressionsniveaus zwischen den Prostatakrebspatienten, BPH-Patienten und der Kontrollgruppe zeigten. 2 Dies zeigte vielversprechende Hinweise darauf, dass zirkulierende exosomale mRNA als Biomarker für die Erkennung von Prostatakrebs verwendet werden kann. Diese Studie basierte auf Blutproben, da zirkulierende Exosome im Blut und Plasma gefunden werden können. Dennoch ist dies nicht vollständig nicht-invasiv. Gibt es eine völlig nicht-invasive Möglichkeit, Prostatakrebs zu erkennen? Ja, eine neuere Studie aus dem Jahr 2024 untersucht die Verwendung von urinären exosomalen mRNA zur Erkennung von Prostatakrebs, die wir als Nächstes behandeln.

Urinexosomen als Biomarker

In einer Studie aus dem Jahr 2024 untersuchten Forscher die Rolle von Urin-exosomalen mRNAs als nicht-invasiven Biomarker für die Früherkennung von Prostatakrebs. 63 Patienten wurden in die Studie aufgenommen, darunter 32 Prostatakrebspatienten und 31 BPH-Patienten. Die Forscher verwendeten die hochmoderne RNA-Sequenzierungstechnologie, um zirkulierende exosomale mRNAs zu analysieren und abzuleiten. Bei der Analyse von 37 mRNAs identifizierten die Forscher 5 signifikante mRNAs, die das Potenzial haben, als nicht-invasive Biomarker für die Früherkennung von Prostatakrebs eingesetzt zu werden. 2 Die Ergebnisse zeigten, dass das Screening von Urin-exosomalen mRNAs eine neuartige, nicht-invasive Methode für die frühzeitige Erkennung von Prostatakrebs darstellen könnte. Diese nicht-invasive Methode könnte vielversprechende Ergebnisse in der zukünftigen Screening-Praxis von Prostatakrebs liefern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Forschung zu exosomalen mRNAs ein vielversprechendes Potenzial für die nicht-invasive Erkennung von Prostatakrebs zeigt. Die Verwendung von exosomalen mRNAs als Biomarker könnte die Entwicklung besserer Screening-Methoden revolutionieren und könnte letztendlich dazu beitragen, die Früherkennung und Behandlung von Prostatakrebs zu verbessern. Derzeitige Screening-Methoden sind möglicherweise nicht perfekt, aber diese neuen, nicht-invasiven Ansätze zeigen große Fortschritte in der Krebsforschung. Weitere Studien sind erforderlich, um diese neuen nicht-invasiven Screening-Methoden weiter zu validieren.

Methoden und Ergebnisse

Das Forschungsteam sammelte zwischen Juni 2016 und Juni 2019 40 ml Urinproben von 155 Personen. Anschließend extrahierte das Team RNA aus den urinären Exosomen unter Verwendung von Norgen Biotek's Urine Exosome RNA Isolation Kit. Die RNA-Qualität und -Integrität wurden bestätigt, bevor das Forschungsteam die gereinigte exosomale RNA einer Next Generation Sequencing (NGS) unterzog. Zur Zielvalidierung synthetisierten sie cDNA, um eine quantitative Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) durchzuführen.11 Wussten Sie, dass die Verwendung von Norgen Biotek's Urine Exosome RNA Isolation Kit die Notwendigkeit eines zweistufigen Prozesses zur Isolation von Exosomen und dann RNA beseitigt?

Die Analyse ergab: “Die 10 mRNAs, die die signifikantesten Unterschiede im Zusammenhang mit Prostatakrebs aufwiesen, wurden als Kandidatengene ausgewählt. Zu diesen Genen gehörten RAB5B, WWP1, MCF2L, HIST2H2BF, ZFY, MARK2, PASK, RBM10, NRSN2 und PCGF1.” Bei der Durchführung von qPCR und Elektrophorese wurden 8 (RAB5B, WWP1, HIST2H2BF, ZFY, MARK2, PASK, RBM10 und NRSN2) der 10 mRNAs identifiziert und erwiesen sich als überlegen gegenüber Blut-PSA als Indikator für Prostatakrebs. Die Studie kam zu dem Schluss, dass ihr umfassendes Modell der urinary exosomalen mRNAs eine bessere Methode für das Screening von Prostatakrebs mit einer Sensitivität von 70-90% und einer Spezifität von 20-40% ist.11

Zusammenfassung

Insgesamt ist Prostatakrebs eine der häufigsten Todesursachen bei Männern. Obwohl es mehrere Methoden zur Früherkennung von Prostatakrebs gibt, wie z.B. DRE oder Blut-PSA-Test, sind diese invasiv und unzuverlässig. Dies erfordert die Notwendigkeit, eine nicht-invasive, genauere und zuverlässigere Methode zur Screening von Prostatakrebs zu identifizieren. Aktuelle Forschungen zur Verwendung von urinary exosomalen mRNA zeigen vielversprechende Ergebnisse für die frühe Erkennung von Prostatakrebs. Weitere Forschung ist notwendig, um urinary exosomale mRNAs fest als Werkzeug zur Diagnose von Prostatakrebs zu etablieren. In diesem Zusammenhang sind wir bei Norgen Biotek bereit, die Forschung mit unseren Urin-Exosomen-Kits wie dem Urine Exosome RNA Isolation Kit und Urine Exosome Purification and RNA Isolation Kits. zu unterstützen.

 

Referenzen

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  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. März).Profilierung zirkulierender exosomaler mrna identifiziert neue Signaturen zur Erkennung von Prostatakrebs - Molekulare Krebsforschung.SpringerLink. https://link.springer.com/article/10.1186/s12943-021-01349-z#Fig1
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