Несмотря на впечатляющие медицинские успехи в области онкологии, болезнь рак остается одной из ведущих причин смерти и подавляющим финансовым бременем для систем здравоохранения, в результате чего только в США ожидается к 2020 году более полутора миллионов умерших в год с затратами на их лечение около $ 174 млрд, по данным Национального института рака.
Справочно. Потери в людских и экономических ресурсах требуют диагностики и вмешательства на ранних стадиях болезни, когда существует лучший прогноз на излечение и меньший расход финансов на это лечение.
В последние годы активные научные исследования и существенные финансовые вложения были направлены на выявление предварительных симптоматических показателей рака, известных как онкомаркеры. Но, как подчеркивает в новом исследовании ведущий исследователь Филипп Стаффорд и его коллеги из института Biodesign Университета штата Аризона, стремление к активному использованию онкомаркеров рака было загнано в тупик рядом факторов.
Научное сообщество не стоит на месте!
В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале “Proceedings of the National Academy of Science”, Стаффорд и его команда описывают инновационную технологию для ранней диагностики онкологии, которую они называют “подпись иммунитета” (immunosignaturing).
“В течение многих лет мы видели замечательные результаты от immunosignatures, но внедрение этой технологии в научном сообществе потребовало много терпения”, говорит Стаффорд. Стаффорд является исследователем в Центре Biodesign по инновациям в медицине, а также является коллегой Стивена Альберта Джонстона, соавтора нового исследования.
На сегодняшний день только горстка онкомаркеров рака получила одобрение FDA для клинического применения, и, даже утвержденные биомаркеры, иногда ограничены в применении. Проблемы многочисленны. Иммунный ответ организма на рак является сложным, гетерогенным и отличается от пациента к пациенту, а также зависит от типа рака и стадии его развития.
Индивидуальные онкомаркеры часто не имеют чувствительности и разрешения для положительного диагноза и диагностических молекул, в том числе РНК, ДНК, белков или пептидов, часто присутствующих в небольших количествах, даже в исчезающе малых, таких, что после разбавления в крови точное обнаружение становится особенно сложным. Обширные исследовательские усилия по созданию более предварительных симптоматических маяков заболевания были разочаровывающими.
При разработке методики Immunosignatures был принят другой подход. Вместо того чтобы использовать устаревающую парадигму онкомаркеров, разрабатываемая методика опирается на системный подход, в котором участвует все множество антител, циркулирующих в крови в данный момент времени.
Суть метода диагностики
Эта технология основана на микрочипе, состоящем из тысяч пептидов со случайными последовательностями, запечатленными на предметное стекло. Используются 20 единиц пептидной цепи аминокислот, взятых случайным образом.
Когда крошечная капелька крови (размер должен быть менее мкл) распространяется по всей поверхности микрочипов, антитела в крови избирательно связываются с отдельными пептидами, образуя портрет иммунной активности – ту самую “подпись иммунитета”.[/important]
Поскольку пептидные последовательности случайны и не связанны с конкретными природными антигенами заболеваний, авторы ссылаются на метод immunosignatures как на “болезни агностики”, что означает, что единая платформа потенциально применима к нескольким типам заболеваний. Это является существенным улучшением по сравнению с конкретными биопробами, которые можно проверить только для одного антитела онкомаркера, часто с существенными ошибками или ненадлежащей чувствительностью.
Нынешнее исследование ставит перед испытателями метода immunosignatures важную задачу – дать оценку способности техники выявлять различные типы заболеваний. Первая команда “обучает” систему путем калибровки результатов и установки опорных точек immunosignatures, используя 20 образцов каждого из пяти раковых пациентов группы испытуемых, наряду с 20 нераковыми пациентами. После создания базы знаний immunosignatures, методика была проверена путем слепой оценки 120 независимых выборок, охватывающих те же заболевания. Результаты показали точность 95 процентов.
Для дальнейшей оценки диагностической силы immunosignaturing были испытаны более 1500 архивных образцов, содержащих 14 различных заболеваний, в том числе 12 видов рака. В этом случае 75 процентов образцов были использованы на этапе подготовки, а остальные 25 процентов подвергались слепому тестированию.
Справочно. Примечательно, что была достигнута средняя точность диагностики более чем 98 процентов, что свидетельствует о пригодности immunosignaturing для одновременной классификации множества заболеваний.
В частности, в одной экспериментальной судебной экспертизе, исследователи смогли обнаружить и отличить комплекс гетерогенного рака молочной железы IV стадии, по отношению к 4 другим видам рака и к здоровым людям. Во втором исследовании 14 отдельных заболеваний были отделены друг от друга, а также от здоровых образцов, с помощью методики immunosignatures. Среди протестированных видов рака были 3 разные стадии рака молочной железы, 4-е различных вида рака головного мозга, 2 заболевания поджелудочной железы, рак яичников и 2 различных вида рака крови.
Исследование подчеркивает тот факт, что заболеваемость раком составляет беспрецедентный глобальный вызов инфраструктуре здравоохранения, в частности, в лице стареющего населения. Раннему выявлению и лечению рака должно быть уделено первоочередное внимание в целях надлежащего решения проблемы, связанной с прогнозируемым ростом числа случаев возникновения рака.
Технология Immunoisignatures позволяет обеспечить привлекательные средства диагностики сложных заболеваний, предлагая заметное улучшение обнаружения по сравнению с традиционными методами, в которых события распознаются только по одному или небольшому числу анализируемых факторов.
В дополнение к проблеме разбавления измеряемых образцов в обычных испытаниях, авторы подчеркивают значительную гетерогенность рака, что приводит к сложности на молекулярном уровне, которая имеет тенденцию к невозможности диагностирования при оценке только нескольких целевых образцов.
Чип со множеством микрообластей, используемый для текущего исследования, содержит 10000 нанесенных пептидов (каждый в своей микрообласти). Пептиды состоят из случайных последовательностей, которые служат в роли антигенов искусственных болезней, используемых для определения антител, присутствующих в крови. Тот факт, что пептиды из случайных последовательностей структурно связаны с природными антигенами позволяет этому множеству выполнить функцию своего рода универсального диагноста, способного определить профиль антитела или “иммунную подпись”, независимо от основного заболевания, заявленного в начале диагностики.
Когда фиксируются результаты работы методики immunosignature, некоторые из наблюдаемых активностей антител относятся к сигналам связи, присутствующим у большинства людей; некоторые являются уникальными для отдельных лиц. В случае основного заболевания, однако, подмножество обязательных сигналов будет результатом, связанным с антигенами болезни, общими для большинства пациентов с тем же заболеванием, что делает результаты высоковоспроизводимыми.
Справочно. Наличие 10000 пептидов, разбросанных по микрообластям (микроструктурам) чипа, позволяет повысить чувствительность метода, вследствие большого числа различных возможных вызываемых сигналов. Технология очень гибкая с точки зрения обработки и переработки. Высушенный образец крови, собирается на фильтровальной бумаге и отправляется на исследование. Такой подход может быть использован для частого мониторинга здоровья при низких затратах.
Кроме того, значительное улучшение чувствительности и точности методики “иммунной подписи” (immunosignaturing) могут быть достигнуты путем новой технологии чипа. Группа в настоящее время разрабатывает чип для размещения более чем 100 тысяч образцов пептидов.
Источник: институт АСУ Biodesign
В очередной раз напомним об эксперименте доктора Орниша. И будем мотивировать фактически бесплатной профилактикой рака. Остальное за вами, уважаемые читатели.
