Langtidslagret serum kan brukes i epigenetiske studier

- Dette er veldig spennende og åpner enda flere muligheter til å finne nye biomarkører for kreft. Janus-prøvene er virkelig en gullgruve, og det viser seg nå at det er mulig å hente ut mer kunnskap enn man kunne forestille seg da denne biobanken ble etablert, sier Marcin W. Wojewodzic ved Kreftregisteret, systembiolog og førsteforfatter av studien.

Forskere ved Kreftregisteret har, i samarbeid med nasjonale og internasjonale aktører, gjennomført en studie for å teste om det er mulig å hente ut enda mer informasjon om DNA fra Janus-prøvene enn det som var mulig tidligere.

Studien ble nylig publisert i Clinical Epigenetics og finnes her.

Nye bruksområder for 50 år gammel biobank

Janus serumbank er en populasjonsbasert samling av serum fra mer enn 300 000 nordmenn. Etter innsamlingen har over 100 000 av deltakerne fått påvist kreft. Serumprøvene ble samlet inn mellom 1972 og 2004 og er lagret ved minus 25 grader Celsius. Banken er unik når det gjelder størrelse og antall prøver som er tilgjengelig for kreftforskning.

Da Janus-banken ble etablert, var tanken å bruke serum for å forske på hvordan kreft utvikler seg.

For nærmere 50 år siden, da innsamlingen startet, fantes verken kunnskap eller teknologi om DNA eller epigenetikk. Epigenetikk er kunnskapen om hvordan funksjonalitet i genene kan slås av eller på som følge av alder, ytre faktorer som miljøpåvirkning, eller kreft, og er fortsatt i dag et ungt fagfelt, der mye er uoppdaget.

I utgangspunktet finnes DNA i de hvite blodcellene og sirkulerende DNA fra andre celletyper.

- Når man lager serum fra blodprøver fjerner man cellene, men denne prosessen er ikke perfekt. Derfor inneholder serum noe DNA, og Janus-prøvene er dermed nyttige i enda flere sammenhenger enn tidligere antatt, sier Trine B. Rounge, leder for Seksjon for integrert genomikk ved Kreftregisteret.

Avansert teknikk ga gode resultater på tross av svært sparsomt DNA-materiale

DNA-tråden kan også få tilsatt metylgrupper som kan påvirke lesbarheten av informasjon som inneholder DNA, dette kalles DNA-metylering.

For å indentifisere DNA-metyleringsmønster, altså endringer som påvirker hvordan gener uttrykkes, har forskerne brukt DNA som er isolert fra langtidslagret serum fra Janus-banken.

Ved å anvende moderne teknologi, som kan benyttes ved svært små mengder av DNA, har forskerne gjennomført en pilotstudie på 96 prøver ved hjelp av NovaSeq 6000 fra Illumina.

Gjennomsnittlig DNA-utbytte i prøvene var svært lavt, og tilsvarte ca 10 prosent av anbefalt mengde for Infinium MethylationEPIC array-basert teknologi, som forskerne brukte før.

En optimalisert protokoll og nøyaktig laboratoriearbeid gjorde at til tross for de svært lave DNA-mengdene, fikk 94 av 96 av serumprøver resultater som er tilfredsstillende for EWAS (Epigenome-Wide Association Studies).

Prøvene som ikke ga tilstrekkelig datakvalitet hadde dårlig bisulfite-behandling – en behandling som får frem DNA-metyleringsmønsteret.

DNA-metyleringsprofilene kan nå kombineres med andre data. Ved å analysere på bakgrunn av kreftdiagnose, og ta hensyn til røyking og alder, som påvirker de epigenetiske signaturene, kan forskerne begynne å se etter kreftbiomarkører.

- Studien vår viser at WGBS (whole genome bisulfite sequencing) av svært lave DNA-mengder fra serumprøver, lagret opptil 45 år, er mulig. Disse resultatene viser potensialet for bruk av store biobank-kohorter av serum i fremtidige epigenetiske studier, sier Tom Grotmol.

- Vi optimaliserte protokollen, og våre første analyser, der vi brukte prøver fra testikkelkreftpasienter, viser at vi kan måle metyleringsnivå for DNA fra de fleste av de 28 millionene av CpG-setene som finnes i det humane genomet. Disse setene representerer en viktig genreguleringsmekanisme, men vi vet også at mønsteret, altså den epigenetiske signaturen, forandrer seg ved kreft, alder eller miljøeksponering, forteller Wojewodzic.

Gir store muligheter innen kreftforskningen

Resultatene åpner nye veier for hva serum-biobanker generelt kan brukes til i forskningen på kreftbiomarkører og miljø-epigenetikk, påpeker Rounge.

- Da vi startet prosjektet var vi usikre på om vi ville lykkes med å produsere metyleringsprofiler fra de gamle Janus-prøvene. Men den modifiserte protokollen vår viste seg å virke!

Wojewodzic håper nå at informasjonen om DNA og metylering skal kunne bli tilgjengelig for flere kreftforskere, uten at alle skal behøve å gjøre den møysommelige prosessen han og kollegaene nå har gjennomført.

- Jeg tror at vi i fremtiden vil kunne gjøre den epigenetiske informasjonen som finnes i Janus-prøvene digital, slik at vi en dag kan bruke denne informasjonen i framtidige AI-modeller, og redde flere menneskeliv, avslutter han.

Studien er finansiert av Kreftforeningen.