Простейший бумажный тест поможет диагностировать рак на ранних стадиях

С каждым годом заболеваемость онкологией только возрастает. Согласно последним статистическим данным, смертность от рака в мире составляет 70%. Врачи постоянно предупреждают своих пациентов, что на ранних стадиях эта болезнь поддаётся лечению, тогда как на поздних опухоль порождает метастазы и становится неоперабельной.

Чтобы выявить рак на ранней стадии, а в большинстве случаев болезнь сначала проходит почти бессимптомно, необходимо с завидным постоянством посещать врача и проходить дорогостоящие и зачастую болезненные процедуры, такие как маммография или колоноскопия. К тому же, эти услуги предоставляются в городах с развитой медицинской инфраструктурой, тогда как в небольших населённых пунктах относительно простых способов диагностики рака пациентам и вовсе не предлагают.

Устранить эту очевидную проблему пытаются исследователи из Массачусетского технологического института и Медицинского института Говарда Хьюза. Они разработали простой бумажный тест на рак, сходный по своему принципу работы с тестом на беременность. На основе небольшого образца мочи пациента тест за несколько минут сможет определить наличие в организме раковых клеток.

Подобная методика ранее разрабатывалась для выявления инфекционных заболеваний, после чего её адаптировали и под другие болезни (с помощью той же стратегии).

Автор новой технологии — профессор Сангита Бхатия (Sangeeta Bhatia ), сотрудничающая как с MIT, так и с Медицинским институтом Говарда Хьюза. Созданные ей и её командой наночастицы взаимодействуют с опухолевыми белками протеазами. и каждое из этих взаимодействий провоцирует высвобождение сотен биомаркеров, которые легко обнаружить в моче пациента.

"Когда мы открыли этот новый класс синтетических биомаркеров, то использовали узкоспециализированный инструмент для проведения анализа. Мы решили, что подобная методика бумажного теста особенно пригодится в развивающихся странах, где анализ на рак можно будет проводить без специального оборудования", — рассказывает Бхатия в пресс-релизе MIT .

Разработка методики началась в 2012 году, когда профессор и её коллеги ввели понятие технологии синтетического биомаркера для усиления сигналов от опухолевых белков. Последние трудно обнаружить. Эти белки, известные как матриксные металлопротеиназы. помогают раковым клеткам "сбежать" с их изначальной позиции, путём "разрезания" белков внеклеточного матрикса, который обычно "приклеивает" клетки к одному месту.

Наночастицы, разработанные в MIT и вводимые в тело больного с помощью инъекции, покрыты пептидами — короткими фрагментами белков. Они нацеливаются строго на определённые матриксные металлопротеиназы. Частицы скапливаются на участках опухоли, где матриксные металлопротеиназы расщепляются сотнями пептидов, которые затем накапливаются в почках и выводятся с мочой.

В изначальной версии этой технологии пептиды обнаруживали с помощью масс-спектрометра, который анализирует молекулярный состав образца. Однако эти приборы трудно назвать легкодоступными в развивающихся странах, поэтому исследователи адаптировали частицы таким образом, чтобы их можно было выявить на бумаге. Эта технология известна в медицине как анализ латерального потока, она же используется и в тестах на беременность.

Для создания тест-полосок учёные покрыли нитроцеллюлозную бумагу антителами, способными захватить пептиды. Когда пептиды оказываются "в ловушке", то начинают распространяться вдоль полосы. Там они подвергаются воздействию других антител, специфичных для различных видов пептидов. Когда антитела ловят свою цель, то полоска на бумаге окрашивается в определённый цвет. По ней врач определяет, что в моче присутствуют целевые пептиды, а значит и болезнь. Тест можно легко адаптировать сразу под несколько типов пептидов.

В рамках экспериментов на мышах исследователи смогли точно определить опухоли толстой кишки, а также образование тромбов. Чтобы доказать практичность этого подхода, создателям необходимо будет в ближайшее время провести клинические испытания на больших группах пациентов.

К счастью, это будущее уже не за горами. Исследовательская группа выиграла грант Центра технологических инноваций имени Гурураджа Дешпанде при MIT на разработку бизнес-плана для запуска клинических испытаний и коммерциализации технологии. Бхатия рассказала, что, скорее всего, первые тесты будут проводиться на пациентах из группы риска — тех, у кого уже был рак, и тех, кто имеет к этому наследственную предрасположенность .

На данном этапе разработки всем пациентам, прежде чем помочиться на полоску с тестом, необходимо будет получить инъекцию с наночастицами. Это единственный неудобный фактор. Сегодня Бхатия и её коллеги уже занимаются разработкой подкожного имплантата, который будет выпускать наночастицы. Это пригодится для долгосрочного мониторинга.

Подробное описание технологии можно прочитать в статье. опубликованной в журнале PNAS.

Учёные в дальнейшем будут не только проводить клинические испытания, но и работать над выявлением "химической подписи" матриксных металлопротеиназ, которые могут быть использованы в качестве биомаркеров для других типов рака, а также при опухолях, которые уже вошли в стадию метастазирования.

Также по теме: