Діагностика раку за 10 хвилин: як працює інноваційна методика?

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

Рання діагностика раку — одна з тих задач, над якими б’ються медики і біологи всього світу. Група дослідників з Австралії стверджує, що знайшла шлях, який може привести до створення недорогого, швидкого і універсального тесту на рак. Виявити будь-який вид раку буквально по краплині крові за лічені хвилини — що може бути більш привабливим?

У журналі Nature опублікована робота групи дослідників з Квінсленда, Австралія, яка дає надію на розробку недорогого та ефективного інструменту для онкологів. Універсальний тест на рак, який зараз знаходиться в стадії розробки, приблизно за 10 хвилин дозволить виявити в краплі крові або зразку тканини присутність слідів онкологічних захворювань в організмі. Тест не покаже, де знаходиться злоякісна пухлина, наскільки вона велика або небезпечна, що за форма раку у пацієнта. Але його передбачається використовувати як інструмент первинної діагностики, після чого, у разі позитивного результату, проводити більш ретельне дослідження.

Професор університету Квінсленда Метт Трау, співавтор роботи, так описав результати дослідження: «Ми розробили простий тест з використанням наночастинок золота, які миттєво змінюють колір, показуючи присутність тривимірних наноструктур ракової ДНК».

Що спільного у різних видів раку?

Діагностика раку за 10 хвилин: як працює інноваційна методика?

Фото: University of Queensland

Професор Метт Трау разом зі своїми колегами, доктором Абу Сіною і доктором Лорою Карраскоса з університету Квінсленда, виявили унікальну наноструктуру ДНК, яка, судячи з усього, є спільною для всіх видів раку. Цей загальний маркер є дуже важливим, оскільки до цих пір дослідники не могли знайти єдиної сигнатури для різних видів раку, яку можна було б легко виявити. Вчені вважають, що особливість процесу метилювання ДНК в ракових клітинах може стати таким «прапорцем», який дозволить виявляти будь-який рак в лічені хвилини.

Справа в тому, що ракові клітини, відмираючи, випускають свою ДНК в плазму крові. Досліджуючи плазму, можна знайти цю ДНК з особливими «мітками», що буде сигналом про наявність онкологічного захворювання. Але як знайти таку «голку в стозі сіна»?

Вся справа в метильних групах

В ДНК будь-якої клітини людини присутні спеціальні молекули — метильні групи. Вони є своєрідними «вимикачами» окремих генів в ДНК, розподіляючись по її спіралі і блокуючи певні гени. Цей процес з’єднання метильних груп з ДНК, званий метилюванням, у ракових і здорових клітин істотно відрізняється. У ДНК уражених раком клітин метильні групи концентруються в чітко визначених місцях спіралі, змушуючи гени, які потрібні для росту раку, працювати, а ті гени, які перешкоджають хвороби, «вимкнутися». Це і дозволяє пухлини прогресувати.

Що ж з’ясували дослідники з Квінсленда? Вони помітили, що завдяки цим специфічним скупченням метильних груп, однаково властивим всім дослідженим вченими видам раку, ДНК уражених і здорових клітин дуже по-різному прилипають до наночастинок золота. Після ряду експериментів дослідники довели, що якщо в воду з частинками золота додати ДНК з ракових клітин, то вода не змінює свій колір — вона залишається рожевою. Якщо ж в розчин додати ДНК здорових клітин, то вода різко змінює колір і стає синюватою. І це видно неозброєним оком.

За словами дослідників, при перевірці методики на 200 зразках ДНК ракових і здорових клітин людини вона показала точність в 90%. Зараз вчені проводять клінічні випробування з пацієнтами з різними видами раку.

У чому сила нової методики?

Зараз, щоб виявити рак, лікарям потрібно знайти місце, де розташована можлива пухлина, після чого взяти зразок тканини і по ньому визначити, чи є в ньому ракові клітини. При цьому лікарям потрібно точно розуміти, що і де вони шукають. А якщо нова малоінвазивна методика доведе свою ефективність, то вона дозволить відразу ж сказати, чи є у пацієнта рак, а вже після цього можна буде виявити пухлину і приступити до лікування захворювання.

Думка експерта

Діагностика раку за 10 хвилин: як працює інноваційна методика?

Ігор Миколайович Бондаренко

«Дім інновацій» попросив прокоментувати наукову роботу австралійських вчених одного з провідних онкологів України, завідувача кафедри онкології та медрадіології Дніпропетровської медичної академії (ДМА), доктора медичних наук, професора Ігоря Бондаренка.

— Люди чекають перемоги над раком. З небезпечним захворюванням йде боротьба — йде пошук методів лікування і діагностики раку, і бажано — ранньої діагностики. Це необхідно, щоб виявити рак, «побачити ворога», і своєчасно почати з ним боротьбу.

Методи діагностики раку розвиваються, з’являються нові, стають більш доступними вже існуючі. Наприклад, раніше такий метод діагностики раку як молекулярне тестування був доступний одиницям, а процедура коштувала $100 тисяч. Серед перших двадцяти пацієнтів, які скористалися цією унікальною на той момент методикою, був мультимільярдер, засновник Apple Стів Джобс, який боровся з раком підшлункової залози. Сьогодні ця процедура доступна і в Україні, хоча у нас в країні є буквально дві лабораторії, здатні її провести. Але вартість процедури становить уже не $100 тисяч, а всього лише $700-1000. Тобто вона стала дешевше в 100 разів!

Так існуючі методики стають доступнішими, а замість складних і дорогих тестів приходять більш прості. І для того, щоб створити ефективний і недорогий метод ранньої діагностики раку, необхідно знайти біомаркери — характерні відмінності здорових клітин від ракових.

Про особливості процесу метилювання ДНК в ракових клітинах було відомо раніше, але представлений метод дозволяє, використовуючи це знання, візуалізувати метилювання, побачити відмінність на власні очі. Однак навіть зараз, коли цю закономірність знайшли, і дослідники знають, як її можна використовувати для ранньої діагностики раку, необхідно провести великі, тривалі дослідження, фундаментальні і клінічні. Потрібно перевірити цей метод на різних видах раку, перевірити, наскільки успішність застосування методу залежить від стадії раку. Потрібно також з’ясувати, при якій концентрації специфічних клітин тест буде показувати позитивний результат — адже такі клітини в певній кількості є у кожного з нас.

Тому австралійським дослідникам належить пройти ще довгий шлях, початок якого вони знайшли.