08.10.2021

Повисло в воздухе: учёные нашли способ выявлять рак по выдоху

Чем отличаются пробы здоровых людей и пациентов с онкологией

Международной группе учёных под руководством российского специалиста удалось найти способ диагностировать рак простаты с помощью анализа выдоха пациента. По утверждениям разработчиков, точность такого исследования – 95%. Для определения состава выдоха учёные использовали классический метод спектроскопии, который позволяет увидеть уникальные «отпечатки» отдельных видов биомолекул. Специалисты обнаружили восемь диапазонов на спектре, которые различаются между собой у здоровых и больных людей. Результаты их работы в будущем могут быть использованы не только для диагностики рака, но и для медикаментозного лечения, направленного на предупреждение развития онкологии.

Нелёгкое дыхание

Группа специалистов из немецкого исследовательского центра в Гархинге под руководством российского ученого Александра Аполонского, который сейчас продолжает научную работу в Институте автоматики и электрометрии СО РАН, провела трёхлетнее экспериментальное исследование диагностики рака простаты по составу выдоха пациента. По утверждениям авторов, точность метода превысила 95%. Это существенно выше, чем надёжность общепринятых сегодня инвазивных и неинвазивных методов диагностики. Статья с результатами экспериментов опубликована в Scientific Report, входящего в семейство журналов Nature.

— В этом исследовании мы использовали так называемый метод Фурье-спектроскопии. Метод основан на том, что каждая биомолекула, которую мы выдыхаем, имеет свой уникальный спектр, так называемый отпечаток в диапазоне длин волн от 2,5 до 20 мкм, – рассказал Александр Аполонский.

Фото: ИЗВЕСТИЯ/Кристина Кормилицына

Гипотезу о том, что в выдыхаемом воздухе содержатся легкие молекулы-метаболиты, по которым можно судить о здоровье организма, доказал американский химик, нобелевский лауреат Лайнус Полинг. Однако применить этот вывод в медицинской практике долгое время не удавалось. Подавляющее большинство учёных пытались проводить исследования с помощью анализа выдоха методом масс-спектрометрии и газовой хроматографии, который требует трудоёмкой подготовки пробы. Однако точность такой диагностики оставалась недостаточной.

— До сих пор масс-спектрометрия в сочетании с газовой хроматографией не давала точность диагностики рака простаты выше 50%, – уточнил Александр Аполонский.

С помощью Фурье-спектроскопии учёные определили восемь спектральных диапазонов, которые различаются в выдохах здоровых людей и больных раком простаты. Каждый диапазон был идентифицирован как вид молекулы-метаболита. Эксперименты показали, что у больного не появляется каких-то дополнительных молекул в выдохе, но у него регистрируется выраженный дисбаланс метаболитов – одних становится больше, других меньше, что можно «увидеть» методом спектроскопии.

 Фото: РИА Новости/Пресс-служба мэрии Москвы

Как выяснили исследователи, пять из этих метаболитов – продукты жизнедеятельности определённых бактерий. Если в ходе дальнейшей работы удастся идентифицировать эти микроорганизмы, то специалисты смогут создать средство их подавления, а значит, предупредить развитие рака у пациентов.

— Мы пока не знаем, что это за бактерии. У нас есть только кандидаты на эту роль, – сказал Александр Аполонский. – Они поселяются в мочеполовой системе и очень медленно, десятилетиями, растут. У части населения они провоцируют онкологию.

Спектральные диапазоны, по которым можно диагностировать рак простаты, были определены в ходе экспериментов, в которых приняли участие 63 добровольца: 19 здоровых, 28 людей с раком простаты и по восемь – с раком почек и с раком мочевого пузыря. Метод позволил выявить различия не только между здоровыми и больными пациентами, но и между людьми с разными видами онкологии.

Точность на ранних стадиях

Точность диагностики заболевания с помощью разработанной методики достигается при правильной предварительной обработке выдыхаемого воздуха, пояснила доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Светлана Налимова. По её мнению, безусловное преимущество метода – возможность обнаружить рак на ранних стадиях. Методика может оказаться востребованной в специализированных медицинских учреждениях, связанных с лечением онкологических заболеваний, так как позволит начать лечение как можно раньше, сказала эксперт. При дальнейшей доработке и получении большего числа статистических данных возможно создание автоматической системы диагностики без участия врача, уверена специалист.

— Методы неинвазивной диагностики онкологических заболеваний становятся всё более актуальными. Это происходит благодаря усилиям множества научных групп, направленным на развитие и увеличение точности методов, – отметила ведущий инженер Высшей школы прикладной физики и космических технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Элина Непомнящая. – Сейчас некоторые из них могут достигать точности в 90% и более. Однако не все виды рака поддаются такого рода диагностике с высокой точностью.

Как пояснила специалист, хотя точность метода в проведённых исследованиях достигала 95%, сейчас трудно оценить возможность применения технологии для диагностики онкопатологий, так как исследование проводилось на малых группах пациентов с симптоматическим течением заболеваний. Однако у данного метода явно есть перспективы – полученные результаты кажутся многообещающими, резюмировала Элина Непомнящая

Денис Гриценко

Источники:

Повисло в воздухе: ученые нашли способ выявлять рак по выдоху – Известия (iz.ru), Москва, 8 октября 2021.

Повисло в воздухе: ученые нашли способ выявлять рак по выдоху – Наша позиция (nashpoz.ru), Москва, 8 октября 2021.

Повисло в воздухе: ученые нашли способ выявлять рак по выдоху – The world news (theworldnews.net), Москва, 8 октября 2021.