Диагностика и лечение заболеваний на ранних стадиях зачастую является ключом к успеху

21 век увидел впечатляющее применение инженерных технологий в диагностике, а также применение таких технологий в других областях медицины. Это электрокардиограмма (функциональное исследование сердца); электроэнцефалограмма (исследование активности головного мозга); электроретинография и связанные с ней методы. Среди категории исследований, основанных на изображениях: «классические» рентгеновские исследования и их 3D-модификации, компьютерная томография (КТ), ультразвуковая эхография.

Такие высокотехнологичные методы диагностики стали более "доступными", но в последнее время наиболее яркий прогресс был достигнут в биохимических методах диагностики. Они имеют долгую историю, но в последнее время быстро продвигаются вперед с развитием весьма избирательных и определенных биохимических исследований, которые просты в применении. Они имеют большой потенциал в массовых скрининг-тестах, однако существуют проблемы, как правило, не столько технические, сколько больше организационные и экономические.

Рак легких:

Раннее обнаружение рака легких: оптическая технология показывает успешность в предварительном скрининге пациентов с высоким риском.

Журнал Science (9 октября 2010)

Исследователи из Северо-западного университета и Университета «NorthShore HealthSystem» разработали метод для обнаружения ранних признаков рака легких, исследуя клетки щеки у человека с использованием передовых технологий биофотоники. Ранняя диагностика имеет решающее значение в снижении смертности при раке. Тем не менее, одним из самых смертоносных видов рака в Соединенных Штатах является рак легких, который трудно обнаружить на ранних стадиях. Исследователи разработали метод обнаружения рака легких с использованием рассеянного света.

"Изучив слизистую оболочку щеки с помощью этой оптической технологии, у нас есть потенциал для предварительного скрининга пациентов с высоким риском развития рака легких, например, у курильщиков. Появилась возможность выявить лиц, которые, скорее всего, имеют большую пользу от более инвазивных и дорогостоящих анализов по сравнению с теми, кто не нуждаются в дополнительных тестах", сказал Hemant К. Рой, доктор медицинских наук, директор исследований в гастроэнтерологии NorthShore. Оптический метод был разработан Вадимом Бекманом, профессором биомедицинской инженерии в McCormick Северо-Западной школы инженерных и прикладных наук. Бекман и Рой ранее использовали эту технологию для оценки рисков рака толстой кишки и поджелудочной железы

Рак легких является ведущей причиной смертности от рака в Соединенных Штатах. Выживаемость высока с хирургической резекцией (удалением опухоли), но только если рак обнаружен на ранней стадии. Пока нет рекомендованных тестов для массового скрининга населения для выявления рака легких на ранней стадии. Пятилетняя выживаемость больных раком легкого составляет всего 15 процентов. Технология может обнаружить структуры клетки размером до 20 нанометров, выявить различия в клетках, которые кажутся нормальными при использовании стандартных методов микроскопии.

"Несмотря на то, что эти клетки кажутся нормальными при использовании стандартного микроскопа,  на самом деле обнаруживаются глубокие изменения в наноархитектуре клетки", сказал Бекман. "Метод определяет нарушения наноорганизации клетки, которые мы определили как одни из первых признаков канцерогенеза и маркеров на наличие рака в органе". После тестирования технологий, ученые сосредоточены на исследовании курильщиков, поскольку курение является важным фактором риска, с которым связано 90% случаев рака легких. "Основная идея заключается в том, что курение влияет не только на легкие, но и весь тракт дыхательных путей" - сказал Рой.

Исследование состояло из 135 человек, в том числе из 63 курильщиков с раком легких, и контрольной группы из 37 курильщиков с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), 13 курильщиков без ХОБЛ и 22 некурящих. Важно отметить, что технология была одинаково чувствительна к раку на всех стадиях, в том числе к раннему раку, который излечим. Исследователи брали мазок с внутренней поверхности щеки пациента, а затем клетки щеки были помещены на стекло, зафиксированы в этаноле и просканированы с помощью частичноволновой спектроскопии для определения степени нарушений клеточной наноархитектуры. Результаты были значительно повышены (более 50 процентов) у пациентов с раком легких по сравнению с курильщиками без рака.

 «Результаты похожи на другие успешные методы скрининга рака, такие как мазок", - сказал Бекман. "Наша цель заключается в разработке методик, которые могут улучшить обнаружение других видов рака, чтобы обеспечить раннее лечение, так же как мазок резко улучшил показатели выживаемости при раке шейки матки".

Необходимы дополнительные крупномасштабные испытания данного метода. Если он продолжит доказывать эффективность в клинических испытаниях при раннем обнаружении рака, Бекман и Рой верят, что эта методика имеет потенциал, чтобы быть использованной в качестве предварительного скрининга пациентов с высоким риском рака.

Обнаружены белки клеток рака легкого, которые могут обеспечить разработку потенциальных лекарственных препаратов против рака

Журнал Science (26 ноября 2009)

Ученые из Бостонского Университета школы медицины и Бостонского Университета биомедицинской инженерии выявили ряд белков, активация которых позволяет им различать раковые и нормальные клетки с почти 97% точностью. Кроме того, исследователи разработали новую вычислительную стратегию анализа этих данных и, в частности, определения основных биологических путей (молекулярных цепей), которые активны в раковых и неактивны в нормальных клетках. Исследование должно в конечном итоге привести к разработке препаратов, конкретно направленных на подавление этих белков. По данным исследователей, существует множество особенностей, которые отличают раковые клетки от нормальных. Они гистологически выглядят по-разному, они размножаются и делятся с разной скоростью, они бессмертны в отличие от нормальных клеток и в меньшей степени связаны с соседними клетками. У них отсутствует запрограммированная гибель клеток, которая характерна для нормальных клеток, когда их геномы становятся неустойчивыми. Большая часть клеточных механизмов, связанных с этими биологическими процессами, управляется системой связи с помощью сигналов. Передача сигналов в значительной степени контролируется процессом, называемым фосфорилированием. Когда белок фосфорилируется, он либо становится активным или неактивным в зависимости от его специальной функции. "Таким образом, определение статуса фосфорилирования белков в раковых клетках по сравнению с нормальными клетками дает нам уникальную возможность понять и, возможно, вмешаться в центр управления раковых клеток", - говорит соавтор, старший автор Simon Kasif, кандидат наук, который является содиректором Центра передовых геномных технологий и профессором кафедры биомедицинской инженерии. В то время как раковые заболевания очень гетерогенны, исследователи считают, что препарат, который будет выделять систему этих белков, был бы эффективным средством для лечения большинства видов рака легких. Последующие исследования в настоящее время направлены на то, чтобы определить, какой рак отвечает или не отвечает на существующие лекарства на основе результатов этого исследования.

Литература:

1.       "Lung Carcinoma: Tumors of the Lungs". Merck Manual Professional Edition, Online edition. Retrieved 2007-08-15.

2.       Biesalski, HK; Bueno de Mesquita B, Chesson A et al. (1998). "European Consensus Statement on Lung Cancer: risk factors and prevention. Lung Cancer Panel". CA Cancer J Clin (Smoking is the major risk factor, accounting for about 90% of lung cancer incidence.) 48 (3): 167–176; discussion 164–166.