Диагностика рака по анализу мочи

Диагностика таких серьезных заболеваний, как рак, может быть осуществлена в один день по анализу мочи, если новая методика, продемонстрированная в двух недавних исследованиях, станет применимой на людях.

Новый метод работает с использованием генно-модифицированной бактерии для определения маркеров болезни в организме.

Применяющиеся в настоящее время способы диагностики основных заболеваний крайне времязатратны и трудоемки. Например, для подтверждения точности диагноза при некоторых видах рака необходима инвазивная биопсия, а при помощи компьютерной томографии можно обнаружить только опухоли достаточно большого размера, порядка 1.25 см (½ дюйма). Другую сложность представляют собой низкие концентрации маркеров болезни в моче и крови, в этом случае их крайне трудно обнаружить.

Теперь, используя модифицированную бактерию, подобную йогуртовой, исследователи заявили, что они смогут обнаруживать рак на самых ранних стадиях, а биохимические маркеры в физиологических жидкостях — в самых малых концентрациях.

В одном из двух исследований, проведенном Министерством промышленности и торговли (МИТ) в сотрудничестве с Калифорнийским университетом в Сан-Диего, была использована измененная кишечная палочка (Escherichia coli) для колонизации опухолей печени у мышей. Метастазы распространились в печень из других органов. Использованный штамм E.coli безвреден и способствует нормализации пищеварения, вводился мышам перорально.

После приема внутрь бактерия поглощает продукты распада центральной (первичной) опухоли. «В опухоли, в некротическом ядре, бактерия черпает энергию от мертвых раковых клеток», — говорит Тал Данино, докторант МИТ, ведущий автор публикации, о чем сообщило издание Live Science.

Одновременно исследователи вводили мышам смесь из сахара галактозы, связанной с белком люциферином, который представляет собой светоизлучающий пигмент, аналогичный пигменту светлячка.

E.coli была модифицирована таким образом, чтобы поглощать опухолевые клетки. Бактерия также продуцирует фермент, отделяющий галактозу от люциферина. Последний фильтруется из крови почками и оказывается в моче мышей, окрашивая мочу с метастазированными клетками опухоли печени в красный цвет.

Бактерия может быть запрограммирована таким образом, чтобы обнаруживать любые вещества, не только те, которые содержатся в мертвых раковых клетках, утверждает Данино. Исследование находится на начальном этапе, и пока неизвестно, будет ли данная методика работать у людей. Но если она действительно окажется применимой, ее можно будет использовать для определения практически любого отклонения в организме, вероятно, рак будет одной из первостепенных целей, говорит Данино.

Вторая команда исследователей из Франции — из Института здоровья и медицинских исследований, использовала другой штамм E.coli, с модифицированными генами для определения глюкозы и других маркеров в моче у пациентов с сахарным диабетом. Исследователи присвоили бактерии такой ген, при помощи которого модифицированная E.coli в присутствии сахара или других маркеров диабета продуцирует молекулу, изменяющую цвет мочи. Эксперимент проводился с образцами мочи здоровых людей и больных диабетом.

Но в этом случае исследователи также искали способы решения проблемы очень низких концентраций маркеров в биологических жидкостях. Они трансформировали бактерию таким образом, чтобы она не только изменяла цвет мочи, но и делала окраску наиболее выраженной (даже при самых низких концентрациях).

Можно привести такую аналогию: методика подобна трансформатору в радио — усиливает сигнал, но только в данном случае речь идет о биологических сигналах. «Мы нашли доказательство идеи», — утверждает Жером Боннер, руководитель исследования. «Если мы сможем увеличить сигнал, то сможем привести эти биосенсоры к клиническим требованиям».

Оба метода очень значимы — с их помощью можно идентифицировать малейшие количества химических веществ, которые обнаружены бактерией, говорят исследователи. Данино утверждает, что опухоль менее 1.25 см очень тяжело диагностируется, а при достижении такого размера — уже плохо поддается лечению.

Новые открытия показывают, что бактерия способна колонизировать даже очень маленькие опухоли, всего мм в диаметре, что открывает путь к очень ранней диагностике злокачественных новообразований.

Бонне говорит, что бактериальный анализ мочи для диабетиков, который создали исследователи в этой работе, вряд ли заменит имеющиеся диагностические методики. Однако есть другие маркеры, которые ученые хотели бы обнаружить, и бактерия сделает это лучше всего.

«Метод основан на системе диагностики, которая существует в живой природе», — говорит исследователь.

Следующим шагом команды МИТ будет определение других видов рака, а также работа над методикой, применимой у людей.

Французская группа исследователей планирует попытки обнаружения других биомаркеров заболеваний и адаптацию их для клинического применения.

Оба исследования были опубликованы 27 мая в журнале Science Translational Medicine.