Методика, которую испытывают ученые в лаборатории АлтГУ, основана на работе с антителами. Это белковые вещества, которые наша иммунная система вырабатывает в ответ на попадание в организм враждебных ему генов, защищая нас от инфекций или патологий. Идея исследователей в том, что у заболевшего раком человека — специфический набор антител. Соответственно, если научиться определять эти антитела, это позволит выявлять раковые опухоли в зародыше, ведь иммунные ответы появляются раньше, чем клинические симптомы.
Сейчас сотрудники лаборатории противоракового центра тестируют технологию такой диагностики. Для этого они на специальном биосканере (см. инфографику) определяют, как связываются пептиды (короткие белковые цепочки длиной 12–15 аминокислот) с антителами, которые содержатся в крови здоровых людей и онкобольных. "И мы смотрим, с какими пептидами связываются антитела, присутствующие в сыворотке больных раком. Мы стараемся уловить разницу между связыванием с пептидами сывороток здоровых и больных людей", — говорит Андрей Шаповал.
Важное звено методики заключается именно в пептидах. Их использование дает возможность оценить антитела без прямого знания антигена, с которым они связываются. "Это значит, что если нам попадется какой-то неизвестный антиген, — рассказывает профессор Шаповал, — у нас уже будет инструмент, чтобы “поймать” ответ на него, а не ждать два-три года, пока этот ген определят".
Сотрудничество с США
Эту технологию разработали в университете штата Аризона и дали ей название Immunosignature. В июле 2013 года американцы заключили договор с АлтГУ, и стороны создали Российско-американский противораковый центр. Осенью и зимой в него поступало оборудование, в том числе и из США. Американцам проект интересен тем, что расширяет их поле деятельности, а нам — новыми технологиями. Официального открытия центра не было, но люди в нем уже вовсю работают.
"Сейчас мы пытаемся адаптировать технологию к нашим условиям, возможно, улучшить ее, сделать более доступной для нас, — говорит Шаповал. — Есть планы делать свои собственные микрочипы, слайды. Также нужно проанализировать разные юридические и этические моменты, продумать всю цепочку, как это будет работать". Такое количество серьезных задач объясняется целью проекта — в течение нескольких лет сделать технологию одним из основных средств диагностики раковых опухолей.
Первый шаг в этом направлении уже сделан — в середине мая заокеанские партнеры положительно оценили результат первых проведенных в Барнауле опытов. Сейчас сотрудники лаборатории начинают серьезные доклинические испытания. Для этого они будут брать в краевом онкодиспансере "Надежда" образцы крови больных людей. Цель исследователей — набрать и проанализировать достаточное количество образцов, чтобы получить статистически значимые результаты.
Тогда можно будет получить разрешение Минздрава использовать эту технологию для клинических испытаний. И если они пройдут успешно, то препятствий к использованию новой технологии быстрой диагностики рака на ранних стадиях в практической медицине не будет.
"Масштабы применения этой технологии будут зависеть от результатов экспериментов, которые мы проводим сейчас. Такие тесты могут использоваться для скринирования всех желающих", — говорит Андрей Шаповал. И необязательно устанавливать оборудование в разные больницы и поликлиники: так как тест требует только один микролитр сыворотки, можно организовать центры, куда будут присылать образцы для обработки и сканирования.
Более чем востребовано
Закономерно, что такой противораковый центр появился именно в Алтайском крае. Наш регион входит в число самых неблагополучных в этом отношении. Онкозаболевания здесь выявляются у 459 из 100 000 жителей (для сравнения: по России в целом этот показатель в два раза ниже). Специалисты объясняют неблагополучие региона последствиями ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне, большим числом геофизических и геохимических зон, которые выделяют тяжелые металлы, торон и радон, а также большим количеством солнечных дней, а значит — высокой солнечной инсоляцией. Самый уязвимый для злокачественных новообразований орган у жителей края — легкие и щитовидная железа. У женщин наиболее распространен рак молочной железы.
Сейчас реестр "группы риска", составленный специалистами краевого онкологического центра "Надежда", состоит из порядка 6 тыс. фамилий. Это те люди, которым диагностика нужна в первую очередь. Но даже им не всегда просто ее получить — часто это бывает дорого и долго. Если процедуру удастся сделать такой простой и быстрой, как предполагают разработчики технологии Immunosignature, то воспользоваться ею наверняка пожелают многие. Возможно, это станет такой же привычной процедурой, как флюорография. Это увеличит шансы обнаружить опухоль на тех стадиях, на которых болезнь еще можно одолеть. Соответственно, это может спасти не одну тысячу жизней.
Александр Лазарев,
главный врач Алтайского краевого онкологического диспансера:
Сегодня выявить рак на ранней стадии стоит очень больших денег, и пока в России нет единого теста, который бы давал четкий однозначный результат. Сейчас, как правило, человеку надо пройти массу исследований, поскольку опухоль может быть в молочной железе, предстательной или в легком, а может и в головном мозге и т. д. То есть один человек должен пройти сложные исследования всех органов: флюорографию, компьютерную томографию и другие. Это может стоить десятки тысяч рублей. Тест же на биосканере должен быть весьма доступным. Это новые технологии, без которых сегодня двигаться вперед невозможно.
Как работает технология Immunosignature ("Иммунологическая подпись")
- Шаг 1. Работа начинается со слайдов (их еще называют микрочипами). Их в АлтГУ прислали из Аризоны. По сути, это обычные гистологические стекла, но на каждом из них есть два поля, состоящих из 10 тыс. точек, покрытых пептидами. На одно поле капают сыворотку крови онкобольного человека, на второе — здорового. Для анализа требуется один микролитр сыворотки — это примерно в 20 раз меньше капли крови.
- Шаг 2. Микрочип соединяют с еще одним стеклом, имеющим резиновые прокладки, и помещают в гибридизационную камеру.
- Шаг 3. К гибридизационной камере пристегивают держатели. Их специально для лаборатории АлтГУ напечатали на 3D-принтере.
- Шаг 4. Камеру фиксируют на ротаторе. Он в течение часа крутит камеру, чтобы сыворотка равномерно распределилась на все 10 тыс. точек.
- Шаг 5. Микрочип промывают смесью специальных солей (TBS-T), чтобы удалить все несвязавшиеся антитела. После этого добавляют флуоресцентную метку, чтобы маркировать связавшиеся. Теперь микрочип можно нести к сканеру.
- Шаг 6. Сканер InnoScan 900 AL — сердце лаборатории. Произведен во Франции. Это единственная в России модель, в которую можно загрузить сразу 24 микрочипа. Каждый сканируется около получаса, и если аппарат полностью загрузить на ночь, к утру все результаты будут готовы.
- Шаг 7. Полученные данные выводятся на экране в виде точек. Они и указывают, где антитела здесь связались с пептидами. Затем эти точки переводятся в цифровые формулы и сравниваются между собой.
Цифра
Более 5 млн. рублей стоит сканер InnoScan 900 AL
Справка
Кроме АлтГУ и университета штата Аризона к работе противоракового центра подключились краевой онкодиспансер "Надежда" и Новосибирский институт химической биологии и фундаментальной медицины. Их ресурсы также будут использовать в своей работе сотрудники лаборатории АлтГУ. Сейчас штат лаборатории состоит из трех человек. Работа финансируется грантами.
Самое важное - в нашем Telegram-канале
