Диагностировать опухоль по крови

Interfax-Russia.ru – Томские ученые научились диагностировать опухоль головного мозга по анализу крови.

Фотография официального сайта Томского государственного университета

Ученые Томского государственного университета (ТГУ) разработали новый метод диагностики глиомы по анализу крови пациентов. Сначала исследователи собрали данные о том, какие биологические маркеры встречаются в тканях этого вида опухоли, а затем провели эксперимент с участием лабораторных животных.

"Грызунам вводили клетки глиобластомы человека, спустя разные отрезки времени животных выводили из эксперимента и исследовали сыворотку их крови. С помощью методов рамановской спектроскопии были выявлены наиболее специфичные частоты, позволяющие идентифицировать маркеры глиомы в биологической жидкости и разделить группу больных и здоровых крыс", - сообщила пресс-служба вуза.

Полученные сведения ученые использовали для машинного обучения нейросети, что позволило автоматизировать процесс анализа.

"Достоинством нашего метода является то, что он потенциально позволяет выявить следы опухоли на ранней стадии – еще до того, как болезнь проявила себя в виде явных симптомов. Дело в том, что глиобластома изменяет биохимический состав крови: выделяемые ею вещества и опухолевые клетки попадают в кровь, которая разносит их по организму. Анализ этих биомаркеров дает информацию о развитии рака, он может использоваться как для диагностики заболевания, так и для контроля эффективности лечения", - сообщил заведующий лабораторией лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения ТГУ Юрий Кистенев.

В университете отметили, что разработанный метод также можно будет использовать для диагностики других разновидностей опухолей.

"Все злокачественные новообразования выделяют специфические химические соединения. При наличии данных о том, какие именно биомаркеры характерны для конкретного типа заболевания, их можно будет выявлять с помощью метода рамановской спектроскопии и машинного обучения", - пояснили в ТГУ.

В то же время, достоверно определить тип опухоли можно только с помощью гистологического исследования, которое проводят уже после удаления новообразования.

"Вместе с тем, использование оптических методов анализа значительно расширяет возможности диагностики, более того, позволяет делать это неинвазивно, без забора биологических тканей", - добавил Кистенев.

Глиома - вид опухоли, которая возникает в головном или спинном мозге, либо в месте их соединения. Новообразование развивается из глиальных клеток нервной системы. Глиомы составляют приблизительно 80% всех злокачественных опухолей головного мозга. Чаще всего глиомы выявляют у пациентов в возрасте 30-60 лет.

В свою очередь ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) Сибирского отделения РАН и Новосибирского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна (ННИИТО) выявили, что глиобластому (самую агрессивную из глиом) можно лечить онколитическим (подавляющим рак) вирусом осповакцины.

"В нашей лаборатории совместно с Государственным научным центром вирусологии и биотехнологии "Вектор" на основе онколитического вируса осповакцины был разработан противоопухолевый препарат для терапии рака молочной железы. Он успешно прошел доклинические исследования и сейчас находится на первой фазе клинических испытаний, которые проводятся на базе пяти клинических центров Санкт-Петербурга и Москвы. Доклинические исследования показали, что этот препарат эффективен также против опухолей другого генеза, в том числе глиобластомы", - цитирует издание Сибирского отделения РАН "Наука в Сибири" старшего научного сотрудника лаборатории биотехнологии ИХБФМ Майю Дымову.

Разработанный препарат для лечения рака молочной железы является противоопухолевым лекарственным средством, сконструированным на базе рекомбинантного штамма VV-GMCSF-Lact вируса осповакцины, из генома которого вырезали два участка, отвечающие за его вирулентность, и вставили вместо них гены, усиливающие онколитическую активность вируса.

В 2021 году ученые ИХБФМ СО РАН выиграли грант Российского научного фонда (РНФ) на поиск молекулярных механизмов, которые объясняли бы терапевтическое действие онколитического вируса осповакцины на злокачественные опухоли головного мозга. Исследование проводится как на иммортализованных (постоянных) клеточных линиях, представленных в коллекциях культур клеток, так и на культурах клеток глиобластомы, которые специалисты получили из образцов опухолей пациентов (так называемые персонализованные культуры).

В свою очередь иркутские ученые предлагают лечить рак мозга биокомпозитами на основе молекулы, выделенной из лиственницы.

Как сообщило издание Сибирского отделения РАН "Наука в Сибири", специалисты Восточно-Сибирского института медико-экологических исследований (Ангарск, Иркутская область) совместно с учеными Иркутского института химии (ИрИХ) им. А.Е. Фаворского обнаружили, что некоторые природные макромолекулы полисахаридов, а именно арабиногалактана, выделяемого из лиственницы сибирской, способны проникать через гематоэнцефалический барьер, то есть из кровеносной системы в мозг.

Исследователям пришла идея внедрять в макромолекулы арабиногалактана специальные наночастицы, которые, во-первых, обладали бы магнитным или инфракрасным люминесцентным (в области прозрачности биотканей) сигналом и таким образом позволили бы диагностировать опухоли головного мозга, а, во-вторых, были способны уже по другому лучевому сигналу уничтожать опухоль, нагревая ее до критических состояний и вызывая естественный апоптоз (самоубийство) онкоклеток либо провоцируя в ней под действием потока нейтронов ядерный нановзрыв.

Кроме того, при влиянии на нанобиокомпозиты инфракрасного светового сигнала в области прозрачности биологических тканей могут генерироваться свободные радикалы - активные формы кислорода и азота, поражающие патогенные клетки уже по химическим каналам. Наиболее эффективно они уничтожают опухоли на ранних стадиях заболевания.

"Для проведения диагностики можно просто вводить нанобиокомпозиты в организм, где они распределяются и попадают в том числе в головной мозг, - зачастую этого уже достаточно, чтобы детализированно увидеть опухоль на МРТ", - сообщал заместитель директора по научной работе ИрИХ СО РАН Борис Сухов.

Другой способ - создать для наночастиц такую оболочку (например, полимерный сахар арабиногалактан), которую будут эффективно поглощать из кровотока именно онкоклетки.

"Тогда тераностический агент станет накапливаться в опухоли для последующего проведения терапии. Если препарат будет целенаправленно захвачен онкоклетками, то удару подвергнутся, прежде всего, они", - пояснил ученый.