Побороти "перевертнів": методи виявити ракові клітини на ранніх стадіях

І головна його сила - у таємничості: більшість хворих дізнаються про хворобу вже на пізніх стадіях.

Видання "Чердак" розповідає, як сьогодні виявляють страшну хворобу, і як не пропустити її.

Рак супроводжує людство всю його історію, а перші описання цього захворювання були зроблені ще в Давньому Єгипті. Правда, ескулапи далекого минулого могли "діагностувати" лише пухлину, помітну неозброєним оком. З тих пір в арсеналі лікарів з'явилися рентген, комп'ютерний томограф, надпотужні мікроскопи і навіть генетичний аналіз.

І все одно, якщо вірити статистиці, в половині випадків хворобу виявляють на пізній стадії, коли лікувати її вже дуже важко. Чому рак так складно виявити, і чи ми можемо сподіватися на якісь прориви в цій галузі?

Те, що ми звикли називати одним коротким лякаючим словом, насправді - ціле сімейство хвороб. Рак завжди починається з єдиної клітини, в якій "ламаються" гени, що змушують її ділитися і вмирати саме тоді, коли це потрібно організму (вони отримали назву генів-онкосупресорів).

Від того, якому органу або тканині належить ця клітина, залежатиме вся подальша історія хвороби. Раки крові, печінки або легенів мають власні стадії розвитку, симптоми і особливості лікування. І все ж, як у всіх родичів, у них є щось спільне.

Ракові клітини відрізняються від здорових тим, що не бажають ні вмирати, ні "дорослішати", а тільки діляться. Вони ігнорують хімічні сигнали від імунної системи запустити програму клітинної загибелі (апоптоз) і перестають спеціалізуватися, тобто нагадують незрілі клітини тієї тканини, з якої стала рости пухлина (I і II стадії).

З часом "перевертні" розгортають проти організму справжню війну за власне виживання. Вони захоплюють нові території, проростаючи в здорові тканини або мігруючи по лімфатичних судинах (цей процес називається появою метастазів), і виділяють токсини, що пригнічують імунітет, все більше послаблюючи свого господаря (III і IV стадії).

Ця злісна експансія викликає різноманітні симптоми: біль, крововиливи, слабкість, різку втрату ваги, з якими людина і приходить до лікаря. На цій стадії рак найчастіше знаходять, але вилікувати його нерідко вже неможливо. Тому головне завдання сучасної діагностики - виявити "перевертнів" раніше.

Зазирнути всередину

Коли мова заходить про діагностику раку, ми зазвичай уявляємо стурбоване обличчя доктора, який розглядає рентгенівські знімки в пошуках підступної пухлини. Рентген, що використовується в онкології практично з часів винаходу, тобто з 1930-х років, разом з ультразвуком (УЗД) - досі найдоступніші способи побачити пухлину, що розвивається. Комп'ютерна та магнітно-резонансна томографія (КТ і МРТ), що з'явилися наприкінці XX століття, дозволяють вивчити об'єкт пошарово або зробити його 3D-модель.

Завдяки радіоізотопній діагностиці навіть можна зрозуміти, яка це пухлина доброякісна чи злоякісна. Доброякісні пухлини на звичайних знімках не відрізняються від смертельно небезпечних "родичів", а ось при додаванні ізотопів поводяться інакше.

Фото з EPSTOCK/shutterstock

Доброякісна пухлина - теж результат поломки генів-супресорів, але в її клітинах відключений лише "стоп-сигнал" на поділ. Клітини продовжують виконувати свої функції і спеціалізуватися (вчені говорять "диференціюватися"), і, зайняті цими важливими справами, діляться набагато повільніше ракових. Крім того, вони не мігрують і не дають метастазів. Настільки помітна різниця в способі життя неминуче проявляється у клітинному обміні речовин.

У першу чергу, клітини раку набагато активніше харчуються - тобто споживають глюкозу. Онкологічну "ненажерливість" і використовували вчені при розробці методів радіоізотопної діагностики. Пацієнту вводять розчин глюкози, міченої радіоактивними ізотопами, які відносно стабільні і при розпаді випускають фотон (у методі однофотонної емісійної комп'ютерної томографії - ОФЕКТ) або позитрон (позитронно-емісійна томографія - ПЕТ).

Детектор апарату вловлює випромінювання, лікар бачить на знімку розподіл глюкози і розуміє, наскільки ненаситні клітини.

Дослідження на найпоширеніші види раку - легень і грудей входять у програму щорічної диспансеризації - це всім відомі флюорографія і мамографія. Але на них приходять найбільш дисципліновані, так що найчастіше пухлину виявляють випадково, проводячи дослідження зовсім з іншого приводу.

Ракові мітки

Коли в 1960-х роках вчені відкрили перший онкомаркер - речовина, рівень якого в крові достовірно піднімається при розвитку ракової пухлини, вони були дуже здивовані. Цією речовиною виявився альфа-фетопротеїн (АФП) - "білок вагітних", який зазвичай виробляють тканини плаценти. Дослідження вченого Гаррі Абелева показали, що цей же білок викидають в кров клітини гепатокарціноми - раку печінки.

Згодом фахівці відкрили більше 200 онкомаркерів для різних видів раку, і в багатьох випадках "сигнальними" речовинами чомусь виступали з'єднання, характерні для вагітних жінок або плоду, що розвивається. Досить швидко вчені здогадалися, в чому справа: ракові клітини діляться з тією ж швидкістю, що і клітини зростаючого ембріона - звідси і подібна біохімія. І така "мімікрія" істотніше обмежує використання онкомаркерів в ранній діагностиці раку.

Фото HALERNGSAK MONGKOLSIN/shutterstock

З 200 речовин достовірно вказують на пухлини близько 20 - інші в невеликих кількостях є і в крові абсолютно здорових людей. У нашому тілі постійно щось оновлюється, а значить, є клітини, які швидко діляться, і поки пухлина маленька, вона не виділяється на цьому тлі.

Хоча серед онкомаркерів є й зовсім точні предиктори раку. Наприклад, велика кількість простатичного специфічного антигену (ПСА) однозначно вказує на рак або аденому передміхурової залози. Хоча це нормальний білок простати, який потрібен для розрідження сперми, у великих кількостях він надходить у кров тільки при розвитку пухлин передміхурової залози.

Вчені поступово знаходять все більш специфічні білкові маркери для різних видів раку - наприклад, для пухлин молочної залози їх сьогодні відомо аж три. Крім того, фахівці працюють над тим, щоб зробити сам аналіз більш чутливим. Наприклад, за рахунок винаходу нових хімічних каталізаторів.

У цьому році дослідники з декількох американських університетів під керівництвом доктора Сяоху Ся (Xiaohu Xia) запропонували як "прискорювача" для аналізу на той ПСА нанокубіки паладію, вкриті шаром іридію - виявилося, що такий каталізатор в 110 разів ефективніше природного аналога - ферменту пероксидази.

Однак з більшою надією вчені дивляться на іншу групу ракових "міток" - генетичні онкомаркери. Хоча клітини раку прагнуть до безсмертя, багато з них гинуть від атак імунної системи, інші - в безжалісній боротьби за ресурси із собі подібними. Фрагменти ДНК "переможених" потрапляють в кров і видають "перевертнів".

Навіть на найбільш ранніх стадіях хвороби геномний аналіз виявить "поломаний" ген-онкосупресор. Частина нуклеотидної послідовності, яка залишилася без змін, може вказати і на те, клітини якого органу стали перероджуватися.

Проблема тільки в тому, щоб зробити аналіз досить простим для використання у звичайній лікарні чи поліклініці. Навіть за кордоном далеко не кожна медустанова може похвалитися наявністю в штаті кваліфікованого генетика.

У 2015 році група професора Аміт Меллер (Amit Meller) з Ізраїльського технологічного інституту запропонувала використовувати в якості сенсорів для виявлення в послідовностях ДНК маркерів раку кишечника і легень особливі структури - кремнієві мембрани з нанопори.

Зазвичай ці тонкі плівки з кремнію з отворами від 5 до 25 нм використовуються в апаратах штучної нирки для фільтрації крові. Якщо спочатку через пори пропустити позитивно заряджені іони солей, цей заряд приверне до них молекулу ДНК, яка заряджена негативно. Ланцюжок проходить з одного боку мембрани на іншу, а пора працює як сканер, зчитуючи оптичні та електричні сигнали від нуклеотидів.

Але поки пропускати ДНК через кремнієве нано- "сито" вміють тільки самі фахівці з групи Меллера, і невідомо, скільки років піде, щоб перетворити його в інструмент, доступний для будь-якої лабораторії в звичайній лікарні.

Відчути недобре

Є й більш оригінальні варіанти ранньої діагностики раку, які виходять з ідеї, що, якщо пухлина залишає хімічні мітки в крові людини, її сліди напевно можна знайти і в інших біологічних виділеннях, наприклад, слині або сечі.

Фото bullcitydogs/flickr

Допитливі дослідження в цій сфері проводяться з тваринами, які знамениті відмінним нюхом - насамперед, з собаками.
Фахівці клінічного і науково-дослідного центру Humanitas Clinical and Research Center в Мілані показали, що собаки визначають зразки сечі чоловіків, хворих на рак простати, з точністю 93 відсотка.

Головна причина того, що рак вбиває стільки людей, зовсім не у відсталості технологій. Росія та Україні сьогодні посідають одне з перших місць за рівнем смертності від онкологічних захворювань не через те, що в країні немає потрібних приладів (хоча цей фактор теж важливий), а через пізнє звернення хворих до лікаря. При цьому змінити ситуацію можна без всіляких інновацій - досить хоча б раз на рік робити ту ж флюорографію.