Кости динозавров и виртуальная реальность: как ученые «охотятся» на рак

Основная опухолевая масса находится в верхней части кости, на 3D-реконструкции она обозначена желтым цветом, красно-серым окрашена нормальная костная ткань © Королевский музей Онтарио/Университет McMaster

Впервые обнаружить злокачественную опухоль у динозавра ученым удалось три года назад. Остеосаркому нашли в малоберцовой кости Centrosaurus apertus — рогатого динозавра, жившего примерно 76 млн лет назад. Эта кость была найдена в 1989 году в Канаде, в провинции Альберта. Таких технических возможностей, как сейчас, тогда не было, поэтому полноценно исследовать образец удалось лишь пару лет назад. Научное открытие совершили исследователи из Королевского музея Онтарио и университета McMaster. 

Анализ показал, что эта кость принадлежала взрослому динозавру с запущенной стадией рака. Онкологическое заболевание могло поразить и другие системы организма. Однако нельзя сказать, что доисторический ящер точно умер по этой причине. Кость была найдена с другими многочисленными останками древних животных, которые погибли при наводнении.

Эта связь между болезнями человека и болезнями представителей прошлого помогает ученым лучше понять эволюцию и генетику различных заболеваний. А это, в свою очередь, рождает новые методы ранней диагностики смертельного недуга, некоторые из них действительно удивляют.

«Таблетка» на веревочке

Исследователи из Кембриджа придумали эффективный и простой метод диагностики рака пищевода: пациенту нужно только проглотить мельчайшую губку в растворимой оболочке, ее называют цитогубкой. Маленькую капсулу в виде таблетки изготавливают из растительного желатина и прикрепляют к тонкой нитке. «Таблетка» растворяется в желудке, освобождая небольшую щеточку, которая собирает клетки со слизистой оболочки пищевода. С помощью нитки образцы достают и анализируют на наличие аномалий. Отмечается, что этот метод более простой и дешевый, чем традиционная эндоскопия.

Виртуальная реальность

С недавних пор ученые начали объединяться с разработчиками компьютерных игр, чтобы создавать виртуальную реальность для всестороннего изучения онкозаболеваний. Первую такую программу — Cancer Grand Challenges IMAXT — создали в том же Кембридже совместно с игровыми дизайнерами. Рак можно не только увидеть, но и надев VR-очки, отправиться в экскурсию, во время которой осмотреть в мельчайших подробностях, куда и как он распространился. Специальная программа помогает конструировать трехмерную модель опухоли. Тщательное изучение всех ее деталей помогает врачам подбирать для пациентов наиболее эффективное лечение.

Одна капля крови — 50 видов рака

По статистике, около 70 % смертей от рака происходят из-за позднего выявления онкозаболевания. В Великобритании решили сделать диагностику опасного заболевания максимально доступной — нужно лишь сдать кровь на анализ. Так, появился тест Galleri, который может выявлять более 50 видов рака из одного образца крови. Например, это все разновидности рака предстательной железы, молочной железы, шейки матки и колоректального рака, а также около половины случаев рака легких. 

Анализ выявляет молекулярные изменения в ДНК, в том числе показывает разновидность рака и пораженный тип ткани или органа с точностью до 88 %. Отмечается, что тест предназначен для выявления недуга на ранней стадии, для более детального исследования затем подключают и остальные методы диагностики.

Раковые клетки вырабатывают специфические вещества, чаще всего белки, врачи называют их онкомаркерами. Если их обнаруживают в сыворотке крови, то это с высокой степенью вероятности указывает на развитие злокачественных новообразований Фото: © Stock-Asso / Shutterstock / FOTODOM

Разделяй и властвуй!

Для диагностики рака обычно делают биопсию, иначе говоря у пациента хирургическим путем берут образец ткани. Но этот метод не всегда дает полную картину происходящего, особенно если недуг распространился по всему телу. А повторная процедура взятия клеток может быть трудной и болезненной для пациента. 

Решить эту проблему позволяет новая технология поиска раковых клеток — TRACERx. Суть в том, чтобы в образце крови отделить раковые клетки от здоровых. Для этого используют специальный магнит, который «вылавливает» онкоциты. Метод хорошо подходит для раннего выявления одного из самых опасных видов онкологических заболеваний — злокачественной опухоли легких. Как правило, при таком типе рака на ранних стадиях симптомы почти незаметны или их можно спутать с другими заболеваниями. Поэтому его обычно обнаруживают, когда уже поздно и пациенту сложно помочь.

Обычно циркулирующие опухолевые клетки крупнее здоровых, что позволяет фильтрующим устройствам их улавливать. Правда, онкоциты легких редко встречаются в крови. Во время недавнего исследования было обнаружено лишь около 200 таких опухолевых клеток в 1 мл крови пациентов. 

Поэтому исследователям нужно отделить зерна от плевел. Для этого используют особую молекулу EPCAM, которая есть на поверхности циркулирующих раковых клеток. Когда исследователи работают с образцом крови, они используют антитела, чтобы прикрепить к EPCAM микроскопические металлические шарики. Это позволяет магнитам ловить эти клетки, оттягивая их от других в образце. 

По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно в мире от рака умирают почти 9 млн человек. Специалисты рассчитывают, что благодаря ранней диагностике, которая становится все более продвинутой и доступной, к 2030 году число случаев преждевременной смерти от онкозаболеваний снизится на треть.