Диагностика рака за 10 минут: как работает инновационная методика?

Діагностика раку за 10 хвилин: як працює інноваційна методика?
Фото: University of Queensland

Ранняя диагностика рака — одна из тех задач, над которыми бьются медики и биологи всего мира. Группа исследователей из Австралии утверждает, что нашла путь, который может привести к созданию недорогого, быстрого и универсального теста на рак. Выявить любой вид рака буквально по капле крови за считанные минуты — что может быть заманчивее?

В журнале Nature опубликована работа группы исследователей из Квинсленда, Австралия, которая дает надежду на разработку недорогого и эффективного инструмента для онкологов. Универсальный тест на рак, который сейчас находится в стадии разработки, примерно за 10 минут позволит обнаружить в капле крови или образце ткани присутствие следов онкологических заболеваний в организме. Тест не покажет, где находится злокачественная опухоль, насколько она большая или опасная, что за форма рака у пациента. Но его предполагается использовать в качестве инструмента первичной диагностики, после чего, в случае положительного результата, проводить более тщательное исследование.

Профессор университета Квинсленда Мэтт Трау, соавтор работы, так описал результаты исследования: «Мы разработали простой тест с использованием наночастиц золота, которые мгновенно меняют цвет, показывая присутствие трехмерных наноструктур раковой ДНК».

Что общего у разных видов рака?

Диагностика рака за 10 минут: как работает инновационная методика?

Фото: University of Queensland

Профессор Мэтт Трау вместе со своими коллегами, доктором Абу Синой и доктором Лорой Карраскоса из университета Квинсленда, обнаружили уникальную наноструктуру ДНК, которая, судя по всему, является общей для всех видов рака. Этот общий маркер является очень важным, поскольку до сих пор исследователи не могли найти единой сигнатуры для разных видов рака, которую можно было бы легко обнаружить. Ученые полагают, что особенность процесса метилирования ДНК в раковых клетках может стать таким «флажком», который позволит обнаруживать любой рак в считанные минуты.

Дело в том, что раковые клетки, отмирая, выпускают свою ДНК в плазму крови. Исследуя плазму, можно найти эту ДНК с особенными «метками», что будет сигналом о наличии онкологического заболевания. Но как найти такую «иголку в стоге сена»?

Все дело в метильных группах

В ДНК любой клетки человека присутствуют специальные молекулы — метильные группы. Они являются своеобразными «выключателями» отдельных генов в ДНК, распределяясь по ее спирали и блокируя определенные гены. Этот процесс соединения метильных групп с ДНК, называемый метилированием, у раковых и здоровых клеток существенно отличается. В ДНК пораженных раком клеток метильные группы концентрируются в строго определенных местах спирали, заставляя гены, которые нужны для роста рака, работать, а те гены, которые препятствуют болезни, «выключиться». Это и позволяет опухоли прогрессировать.

Что же выяснили исследователи из Квинсленда? Они заметили, что благодаря этим специфическим скоплениям метильных групп, одинаково свойственным всем исследованным учеными видам рака, ДНК пораженных и здоровых клеток очень по-разному прилипают к наночастицам золота. После ряда экспериментов исследователи доказали, что если в воду с частицами золота добавить ДНК из раковых клеток, то вода не меняет свой цвет — она остается розовой. Если же в раствор добавить ДНК здоровых клеток, то вода резко меняет цвет и становится синеватой. И это видно невооруженным глазом.

По словам исследователей, при проверке методики на 200 образцах ДНК раковых и здоровых клеток человека она показала точность в 90%. Сейчас ученые проводят клинические испытания с пациентами с разными видами рака.

В чем сила новой методики?

Сейчас, чтобы выявить рак, врачам нужно найти место, где расположена предполагаемая опухоль, после чего взять образец ткани и по нему определить, есть ли в нем раковые клетки. При этом врачам нужно точно понимать, что и где они ищут. А если новая малоинвазивная методика докажет свою эффективность, то она позволит сразу же сказать, есть ли у пациента рак, а уже после этого можно будет обнаружить опухоль и приступить к лечению заболевания.

Мнение эксперта

Диагностика рака за 10 минут: как работает инновационная методика?

Игорь Николаевич Бондаренко

«Дом инноваций» попросил прокомментировать научную работу австралийских ученых одного из ведущих онкологов Украины, заведующего кафедрой онкологии и медрадиологии Днепропетровской медицинской академии (ДМА), доктора медицинских наук, профессора Игоря Бондаренко.

— Люди ждут победы над раком. С опасным заболеванием идет борьба — идет поиск методов лечения и диагностики рака, и желательно — ранней диагностики. Это необходимо, чтобы выявить рак, «увидеть врага», и своевременно начать с ним борьбу.

Методы диагностики рака развиваются, появляются новые, становятся более доступными уже существующими. К примеру, раньше такой метод диагностики рака как молекулярное тестирование был доступен единицам, а процедура стоила $100 тысяч. Среди первых двадцати пациентов, которые воспользовались этой уникальной на тот момент методикой, был мультимиллиардер, основатель Apple Стив Джобс, который боролся с раком поджелудочной железы. Сегодня эта процедура доступна и в Украине, хотя у нас в стране есть буквально две лаборатории, способные ее провести. Но стоимость процедуры составляет уже не $100 тысяч, а всего лишь $700-1000. То есть она стала дешевле в 100 раз!

Так существующие методики становятся более доступными, а вместо сложных и дорогих тестов приходят более простые. И для того, чтобы создать эффективный и недорогой метод ранней диагностики рака, необходимо найти биомаркеры — характерное отличие здоровых клеток от раковых.

Об особенностях процесса метилирования ДНК в раковых клетках было известно ранее, но представленный метод позволяет, используя это знание, визуализировать метилирование, увидеть отличие воочию. Однако даже сейчас, когда эту закономерность нашли, и исследователи знают, как ее можно использовать для ранней диагностики рака, необходимо провести обширные, длительные исследования, фундаментальные и клинические. Нужно проверить этот метод на разных видах рака, проверить, насколько успешность применения метода зависит от стадии рака. Нужно также выяснить, при какой концентрации специфических клеток тест будет показывать положительный результат — ведь такие клетки в каком-то количестве есть у каждого из нас.

Поэтому австралийским исследователям предстоит пройти еще долгий путь, начало которого они нашли.