Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science Translational Medicine, ученые из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) разработали новый метод ранней диагностики рака легких.
Актуальность проблемы
Люди с высоким риском развития рака легких, такие как заядлые курильщики, обычно проходят скрининг с помощью компьютерной томографии (КТ), которая может обнаружить опухоли в легких. Тем не менее, КТ зачастую дает ложноположительные результаты.
Материалы и методы обследования
Исследователи из Массачусетского технологического института разработали новый метод ранней диагностики рака легких: анализ мочи, с помощью которого можно обнаружить присутствие белков, связанных с болезнью. Этот вид неинвазивного теста может уменьшить количество ложноположительных результатов и помочь обнаружить больше опухолей на ранних стадиях заболевания.
Чтобы настроить свои сенсоры для рака легких, исследователи проанализировали базу данных связанных с раком генов под названием Атлас генома рака и идентифицировали протеазы, которые широко распространены при раке легких. Ученые создали панель из 14 покрытых пептидом наночастиц, которые способны взаимодействовать с этими ферментами. Затем исследователи проверили сенсоры на двух разных мышиных моделях рака, каждая из которых имеет генетические мутации, которые приводят к естественному развитию опухолей легких. Чтобы предотвратить фоновый шум, который может исходить от других органов или кровотока, исследователи вводили частицы непосредственно в дыхательные пути. Используя эти датчики, исследователи провели диагностический тест в трех временных отрезках: через 5 недель, 7,5 недель и 10,5 недель после начала роста опухоли. Для точного диагноза ученые использовали машинное обучение, чтобы обучить алгоритм различать данные мышей, у которых были опухоли, и мышей, у которых их не было.
Результаты научной работы
Автор исследования Сангита Бхатия (Sangeeta Bhatia) с соавторами разработали новый тест, основанный на наночастицах, которые можно вводить внутрь или вдыхать. Новый тест может обнаружить опухоли у мышей размером до 2,8 кубических миллиметров. В течение нескольких лет ученые разрабатывали наночастицы, которые могут обнаруживать рак, взаимодействуя с ферментами, называемыми протеазами. Эти ферменты помогают опухолевым клеткам покинуть их первоначальные местоположения путем прорезания белков внеклеточного матрикса.
Чтобы найти эти белки, ученые создали наночастицы, покрытые пептидами (короткие фрагменты белка), на которые нацелены связанные с раком протеазы. Частицы накапливаются в местах опухолей, где пептиды расщепляются, высвобождая биомаркеры, которые затем могут быть обнаружены в образце мочи. Исследователи ранее разработали сенсоры для диагностики рака толстой кишки и яичников. В своем новом исследовании ученые хотели применить эту технологию к раку легких, от которого ежегодно умирает около 150 000 человек в Соединенных Штатах.
Исследователи обнаружили, что они могут точно определять опухоли на одной из моделей мышей уже в 7,5 недель, когда опухоли в среднем составляли всего 2,8 кубических миллиметра. У другого штамма мышей опухоли можно было обнаружить через 5 недель. Показатель успешности датчиков также был сопоставим или лучше, чем показатель успешности КТ-сканирования, выполненного в те же отрезки времени.
Авторы другого исследования заявили, что с помощью мазка из носа можно будет диагностировать рак легких.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
