Ученые Института автоматики и электрометрии СО РАН разработали инновационный метод диагностики рака простаты, основанный на анализе выдыхаемого пациентами воздуха. Этот неинвазивный подход позволяет выявить заболевание на ранних стадиях с точностью более 95%, что значительно превосходит результаты таких традиционных методов, как анализ крови, сообщили в пресс-службе СО РАН.
Рак простаты называют одной из главных причин смертности среди мужчин. С помощью неинвазивных и точных методов диагностики можно выявить болезнь на ранней стадии и повысить шансы на выздоровление. В будущем разрабатываемый в институте подход возможно применить и для других видов онкологических заболеваний.
«Мы разрабатываем раннюю неинвазивную диагностику. Здесь каждое слово очень важно. Ранняя — когда еще нет видимых симптомов: человек может жить своей обычной жизнью и не знать, что он болен. Неинвазивная — без скальпелей и уколов: если нужно резать или колоть, чтобы диагностировать заболевание, то человек пойдет к врачу только на последней стадии, когда ему совсем больно», — рассказал старший научный сотрудник Института автоматики и электрометрии СО РАН Александр Аполонский.
В медицине неинвазивную диагностику уже применяют, но не все способы будут точными. Например, при онкологических заболеваниях мочеполовой системы иногда используют стандартный неинвазивный тест ПСА, который проводят с помощью анализа крови. Его точность — от 35 до 70%. С помощью способов, которые разрабатывают в ИАиЭ СО РАН, точность исследования на малой статистике в десятки добровольцев превышает 95%.
Неинвазивные тесты основаны на получении информации из биожидкостей. Самые простые из них — кровь и моча. Разработанный метод диагностики анализирует выдыхаемый воздух — биожидкость в газовой фазе.
По сути для сбора материала для анализа больному или возможному больному человеку нужно дыхнуть всего один раз в «воздушный шарик».
«Я к нему подхожу, говорю — дыхни в мешочек. Человек выдыхает, я мешок закрываю и несу на спектрометр, анализирую», — объяснил Александр Аполонский. — Сначала нужно сделать половину выдоха мимо пакета, а остаток — в пакет. Важный воздух поступает из нижней части легких через альвеолы, в которых происходит газообмен».
После сбора воздух направляют на анализ. Биожидкость, которая в нем содержится, несет информацию о состоянии всего организма. При проведении спектроскопии появляется возможность различить молекулы, содержащиеся в собранном материале. Очень важны при этом метаболиты — молекулы, которые перемещаются по крови от мочеполовой системы к легким. Затем они попадают в выдох человека через альвеолы легких.
Исследователи выделили восемь метаболитов, которые отделяют группу здоровых от больных. При серьезных нарушениях их количество в крови и моче человека сильно превышает норму или, наоборот, становится меньше. Такую связь метаболитов с болезнями специалисты обнаружили не только для заболеваний мочеполовой системы, но также для гастрита и церебрального паралича. Для извлечения тяжелых молекул (например, аминокислот или белков) из биожидкостей физики разрабатывают метод лазерной экстракции.
«Лазерный импульс бььт по образцу биожидкости, и его молекулы вылетают из него в виде тумана или струй, осаждаясь затем на стеклянной пластинке. Потом мы анализируем сохранность осаждённой молекулы. При переходе из жидкости в газовую форму молекулы легко разделяются и поддаются спектроскопии, что позволяет выявить уникальный спектральный профиль каждой (отличить их друг от друга). Эта методика позволяет определить строение вещества на основе анализа спектров поглощения и/или излучения света», — отметил Александр Аполонский.
Метод испытали на небольшой группе в несколько десятков человек. Для более точной диагностики нужно сравнивать концентрацию молекул не только у людей с заболеванием и здоровых, но и у людей с родственной болезнью. В случае рака простаты родственный вид — рак почек.
Сейчас специалисты стараются расширить ряд заболеваний, которые можно исследовать таким образом. Если в будущем это получится, человеку будет достаточно раз в полгода проходить анализ: просто сдавать выдыхаемый воздух. По изменениям концентрации болезнь смогут обнаружить еще до того, как она начнет проявлять себя. Из-за того, что метод сравнительно недорогой и неинвазивный, вероятно, многие люди согласятся на прохождение таких анализов, уверены ученые.
