Ученые смогут диагностировать рак легких с помощью анализа дыхания


С докладом выступил доктор физики, профессор Римского университета, соруководитель международной лаборатории Университета ИТМО «Искусственные сенсорные системы» Коррадо ди Натале, а также его коллега по итальянскому вузу, доктор химических наук Роберто Паолессе.

Результаты многолетних исследований показывают, что существует взаимосвязь между наличием раковых клеток в легких и составом летучих органических соединений и метаболитов, образующихся в процессе дыхания. Кроме того, есть предположение, что те метаболиты, которые возникают в результате деятельности раковых клеток, растворяются в крови и только после этого выделяются в легкие в виде химических веществ в состоянии газа. Таким образом, на основе анализа летучих органических соединений в дыхательных путях можно провести раннюю диагностику различных заболеваний. Так как дыхательные процессы происходят в легких, ученые начали разрабатывать такой вид диагностики в первую очередь для этого органа.

b=00,left

Однако исследования летучих соединений, которые бы указывали на присутствие в легких тяжелого заболевания, проводить затруднительно по нескольким причинам. В этой области до сих пор нет никакой стандартизации: исследования проводятся на разнообразном оборудовании, на различных образцах, что существенно влияет на полученные результаты. Кроме того, сами «раковые» молекулы могут быть очень похожи на продукты здорового обмена веществ или молекулы, идентифицирующие другие болезни.

Ученые из Римского университета Тор Вергата  подошли к решению проблемы с другой стороны и исследовали не отдельные молекулы, а весь состав летучих органических соединений, которые образуются в легких. Ведь в природе естественные сенсоры различных газообразных веществ также восприимчивы сразу ко многим химическим соединениям и могут идентифицировать их тысячами.

b=02,left

Для такого исследования ученые разработали сенсор газовых соединений на основе порфирина и кварцевого резонатора, который необходим для сбора данных с помощью электронного прибора. Такой сенсор также называют электронным носом. Когда молекула «оседает» на порфирине, то меняется его масса. Учитывая это, с помощью проведения различных химических реакций можно определить состав образца летучего соединения – материал собирался прямо из легких с помощью бронхоскопических зондов.

Но какие именно биоэлементы будут идентификаторами того, что в легких есть рак? По этому вопросу было проведено множество исследований в разных лабораториях мира, но по-прежнему ученые не пришли к единому выводу. Профессора Римского университета исследовали летучие органические соединения из легких двух групп людей – больных раком и здоровых – с помощью технологии газовой хроматографии (масс-спектрометрии), которая позволяет распознать вещество, определяя отношение его массы к заряду ионов. Однако эти исследования не показали существенной разницы между больным и здоровым органами.

b=01,left

Добиться результата удалось с помощью того же электронного носа. Ученые выяснили, что летучие соединения-идентификаторы раковых клеток образуются в результате окислительного стресса – процесса повреждения клетки, происходящего из-за возрастающей активности гемопротеина.

С помощью технологии диагностики болезней на основе летучих органических соединений можно определять не только рак легких, но и другие заболевания. Ведь эти соединения выделяются не только легкими, но и кожей, мочевой системой. Таким образом, методика позволит проводить раннюю диагностику различных опасных болезней. 

 Наталья Блинникова,

Редакция новостного портала Университета ИТМО