Interfax-Russia.ru — Новосибирские ученые научились по анализу крови выявлять глиому на ранней стадии. Ноу-хау могут использовать во время диспансеризации.
Сотрудники Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН, г. Новосибирск) предложили новый способ диагностики глиомных опухолей, который позволяет исследовать кровь на наличие онкологических биомаркеров без ее предварительной комплексной обработки.
"Изначально в своей работе мы исследовали модель глиомы на мышах. Нам помогали специалисты SPF-вивария (Specific Pathogen Free — международный стандарт, который означает, что животные не имеют видоспецифических патогенов) Института цитологии и генетики СО РАН, которые подсаживали мышам опухолевые клетки. Спустя 7, 14, 21 и 28 дней после заражения мы анализировали кровь и фиксировали изменения спектрального отклика в терагерцовом диапазоне частот", — цитирует издание СО РАН "Наука в Сибири" ведущего научного сотрудника лаборатории терагерцовой фотоники ИАиЭ СО РАН Ольгу Черкасову.
Специалист уточнила, что различить кровь больных и здоровых животных ученым позволили технологии машинного обучения.
"В такой работе не требуется множества образцов данных, достаточно небольших выборок, чтоб определить наличие прогрессирующей опухоли. Мы определили наиболее характерные частоты для корреляции между размером глиомы и спектральным откликом и выделили достоверные частоты на разных этапах эксперимента", — добавила Черкасова.
В дальнейшем аналогичным образом ученые исследовали образцы человеческой крови. Из крови выделяли плазму, помещали ее в специальные кюветы и проводили спектроскопические измерения (метод считается малоинвазивным). В итоге методика помогла выявить разницу в спектрах плазмы крови здоровых людей, пациентов с глиомой и граждан, имеющих травмы черепа. Кстати, ранее для подобных исследований ученые ИАиЭ разработали специальный прибор — импульсный терагерцовый спектрометр.
"Мы непрерывно его (прибор — ИФ) модернизируем и развиваем соответствующие методы спектроскопии. Например, в настоящее время мы ведем разработку терагерцовых наносенсоров. Они представляют собой периодическую структуру субволновых размеров, которая обладает резонансом на характерной частоте искомой молекулы. Попадание молекулы онкомаркера (например, из капли плазмы крови пациента) на такую структуру изменяет характеристики резонанса, которые мы наблюдаем с помощью разработанного нами спектрометра", — объяснил руководитель лаборатории терагерцовой фотоники ИАиЭ СО РАН Назар Николаев.
По словам ученых, метод терагерцовой спектроскопии может использоваться в рамках скринингового обследования при диспансеризации. По анализу крови медики смогут оценить состояние человека, выявить развития опухоли головного мозга и в случае необходимости направить его на более глубокую диагностику. Помимо предупреждения развития болезни технология также может стать дополнительным инструментом для мониторинга состояния пациента после операции.
"Наши коллеги и соавторы из Новосибирского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии им. Я. Л. Цивьяна видят большие перспективы в этом методе для контроля послеоперационного состояния пациентов. Технология позволяет зафиксировать изменения состава крови и обнаружить либо полный уход опухоли, либо возможный рецидив, что также очень важно для лечения пациентов с глиомой", — подчеркнула Ольга Черкасова.
Лаборатория терагерцовой фотоники открылась в ИАиЭ СО РАН в апреле 2023 года. Ее работа посвящена двум основным научно-техническим направлениям. Первое связано с поиском и исследованием новых материалов для применения в терагерцовой фотонике и оптоэлектронике. Оно включает разработку метаматериалов и изучение топологических диэлектриков и структур на основе полупроводников, сегнетоэлектриков и нелинейных кристаллов с целью создания эффективных генераторов, детекторов и устройств управления терагерцовым излучением. Второе направление связано с поиском решений на основе терагерцовых нано- и метасенсоров для задач биомедицинской диагностики заболеваний человека.
Как отмечает "Наука в Сибири", в настоящее время глиомы считаются самыми распространенными опухолями центральной нервной системы, на их долю приходится более 50% случаев от всех злокачественных новообразований головного мозга. Они развиваются в глиальных клетках, которые составляют окружение для нейронов и выполняют питательные и защитные функции, а также обеспечивают условия для генерации и передачи нервных импульсов.
"Глиома характеризуется неоднородными по размеру формами клеток. Из-за этой особенности размываются границы новообразования, и опухоль крайне сложно удалить полностью, не задев функциональных частей мозга. Если вырезать недостаточное количество опухолевых тканей, то глиома способна с высокой скоростью распространяться заново. Соответственно, даже после операции, на поздних стадиях заболевания есть большая вероятность рецидива, и полностью вылечить пациента не получается. Именно поэтому необходимо вводить в медицинский оборот и использовать новые методики для диагностики глиомы", — пояснила Ольга Черкасова.
В настоящее время основным методом диагностики опухолей головного мозга считается магнитно-резонансная томография, однако для проведения такого исследования требуется дорогостоящее оборудования. Кроме того, к этому способу часто обращаются уже на поздних стадиях болезни.
Еще один способ — анализ крови на наличие определенных биомаркеров. В этом случае используют методы молекулярной биологии и метаболомики, включающей хромато-масс-спектрометрию и спектроскопию ядерного магнитного резонанса. Однако, по словам ученых, эти процедуры представляют собой сложные высокотехнологичные процессы.
Тем временем, специалисты Дальневосточного федерального университета (ДВФУ, г. Владивосток) и Национального научного центра морской биологии (ННЦМБ) Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН) разрабатывают новые подходы в лечении глиомы. Так, ученые выделили стволовые клетки из опухолей пациентов Медцентра вуза, а затем выявили молекулярные "мишени", которые можно "атаковать" химиотерапевтическими средствами.
"Стволовые клетки глиом сами по себе редкие, но нам удалось их выделить с помощью сортировщика клеток и классифицировать на типы", — сообщил руководитель научного проекта, заместитель директора Института наук о жизни и биомедицины ДВФУ Вадим Кумейко.
Дальнейшие эксперименты показали, что отдельные опухолевые стволовые клетки имеют одновременно мутации в генах IDH1 и TP53. Это увеличивает способность к миграции раковых клеток (опухолевой инвазии), а также повышает синтез коллагена (белка, по которому передвигаются клетки) и нарушает метаболизм липидов.
Кумейко пояснил, что на протяжении всей жизни клетки человека мутируют, и в процессе могу потерять контроль над своим размножением.
"Наше исследование показало, что отдельные виды глиом, в которых преобладают "ползающие" клетки с мутациями, требуют специализированных (лекарственных — ИФ) препаратов, нацеленных на их обмен веществ и двигательную активность в дополнение к традиционным средствам, разрушающим структуры хромосом", — пояснил он.
Поэтому, по словам специалиста, чтобы победить глиому, химиотерапия должна подбираться для каждого пациента с учетом индивидуального клеточного состава его опухоли, а не просто по стандартной схеме.
