Американские ученые из Массачусетского технологического института предложили вдыхаемый наносенсор для диагностики рака легких. Такой метод не требует дорогостоящего оборудования, поэтому сделает диагностику рака легких доступной в странах с низким доходом. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
В последние годы смертность от рака легких в развитых странах стала снижаться, что связано со своевременной диагностикой болезни и доступностью лечения. Однако в странах со средним и низким доходом число случаев рака легких растет из-за сниженного качества воздуха, при этом чаще всего болезнь диагностируют уже на поздних стадиях. Чтобы вовремя диагностировать рак легких, после 50 лет рекомендуется делать КТ ежегодно. Но томографы — дорогостоящее оборудование, которое может быть недоступно в странах со средним и низким уровнем достатка. В связи с этим требуются альтернативные методы диагностики рака легких.
Американские ученые разработали вдыхаемый наносенсор PATROL для ранней диагностики рака легких. Он представляет собой полимерные наночастицы, на поверхность которых нанесены одноцепочечные молекулы ДНК. Они соединены с наночастицами короткими пептидами. Когда наночастицы после вдыхания попадают в легкие, они поглощаются тканями. Пептиды расщепляются присутствующими в них протеазами — ферментами, которые разрушают белки. В опухолях протеаз особенно много, и они очень активны. Из-за их действия от наночастиц отсоединяются фрагменты ДНК, которые попадают в кровоток и впоследствии выводятся с мочой. Сначала ученые планировали детектировать ДНК в моче с помощью масс-спектрометрии, однако она тоже требует дорогостоящего оборудования. В качестве альтернативы исследователи разработали бумажные тест-полоски, которые способны определять присутствие нужных фрагментов ДНК в моче. Такой метод не требует никакой предварительной обработки образца и дает результат всего за 20 минут.
Ученые проверили работу тест-системы на мышах, которые были генетически изменены таким образом, чтобы у них развивались опухоли легких, как у людей. Мыши вдыхали наносенсоры через 7,5 недели после начала развития опухоли, что соответствует 1–2-й стадиям рака у людей. В первых экспериментах ученые давали мышам 20 разных типов наночастиц, каждый из которых был направлен на детекцию определенного вида протеаз. С помощью машинного обучения ученые проанализировали полученные в этих экспериментах результаты и выяснили, что для точной диагностики рака легких достаточно определить уровни всего четырех протеаз. В последующих экспериментах ученые использовали только четыре типа наночастиц, которые проверили на мышах. Исследователи считают, что в случае с человеком может потребоваться учесть больше протеаз, но для этого потребуется просто больше типов наночастиц и тест-полосок.
В дальнейшем ученые планируют проанализировать образцы, полученные при биопсии легких у людей. Если тест-система хорошо покажет себя на них, то в будущем исследователи смогут провести клинические испытания с участием пациентов. Ученые уже разрабатывали тест-систему с похожим принципом работы, которая вводилась внутривенно и использовалась для диагностики рака печени и гепатита. Она уже прошла первую фазу клинических испытаний.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
