Nano wykrywa raka mózgu w… moczu

4 lutego obchodziliśmy Światowy Dzień Walki z Rakiem. Z tym podstępnym zabójcą zmagamy się i w pozostałe dni roku, jako chorzy, ich rodziny, lekarze… Także uczeni, gdy opracowują nowe sposoby leczenia i metody diagnostyczne pozwalające zwalczać nowotwory. Dziś bardzo dobre wieści w kwestii nowych, szybkich i bezinwazyjnych metod diagnostyki guzów mózgu przychodzą z Japonii.

Nowotwory to chore komórki, które „żyją wiecznie”, czyli dzielą się bez końca. Nie jest jednak tak, że konkretne komórki nowotworowe w guzie nie zamierają. Powoduje to uwolnienie sporych ilości pęcherzyków błonowych, bo każda komórka ma wiele błon, tak wewnątrz, jak na zewnątrz. Jeśli komórka pochodziła z raka, takie pęcherzyki będą zawierać zmutowane, nowotworowe warianty białek komórkowych.

Podobnie rzecz się ma z nanopęcherzykami, dzięki którym komórki organizmu komunikują się między sobą. One także będą miały znaczniki nowotworowe, o ile ich nadawcą jest komórka nowotworowa.

Odkrycie zatem takich pęcherzyków w organizmie oznacza, że guz już gdzieś rośnie. Cudem diagnostyki byłoby wykrywanie ich nieinwazyjnie, np. w moczu pacjenta, i jak najwcześniej, by operacja dała radę guz usunąć. Taką obietnicę składają nam dziś w kwestii guzów mózgu uczeni z Nagoi: będziemy je wykrywać w specjalnej analizie moczu.

Czytaj także: Po ciemności zabłysło światło, czyli jak zwalczyć wielooporne bakterie naświetlaniem

Japończycy słyną ze swej zdolności do miniaturyzowania wielu wynalazków zachodniej cywilizacji. Dziś należałoby użyć słowa „nanoturyzowanie”, bo skala, w której obracają się najnowsze technologie, z „mini” przeszła dość błyskawicznie w ostatnim ćwierćwieczu te kilka dobrych rzędów wielkości w dół, ku skali „nano”, czyli jednej miliardowej części metra, jednej milionowej części milimetra.

Dziś na łamach czasopisma „ACS Nano” owi nanotechnologowie i bioinżynierowie molekularni pod kierunkiem Takao Yasui i Yoshinobu Baba pokazują, jak można zminiaturyzować do granic i połączyć w jedno starą w sumie technologię zwaną chromatografią, tak jonowymienną, jak powinowactwa i wreszcie tzw. sita molekularnego.

Przeciwne ładunki się przyciągają – tego uczymy się na fizyce już w szkole podstawowej. Cząsteczki w ogóle na ogół różnią się jakoś od siebie wielkością (rozseparowaniem ich z tego względu zajmuje się wspomniane „sito”), ładunkiem elektrycznym oraz powinowactwem do różnychy substancji, tak związków drobnocząsteczkowych, jak i białek, chociażby specyficznych przeciwciał i receptorów. Ta cała wiedza jest od dawna stosowana w wielu typach analizatorów molekularnych, pozwalających nam poznać skład płynów ustrojowych pacjenta czy też rozmaitych biologicznych i biochemicznych mieszanin.

Musimy sobie teraz wyobrazić nie tylko zminiaturyzowanie takiej „kolumny chromatograficznej” do maleńkiej warstwy pokrywającej dno mikrostudzienki w plastikowej płytce mającej ich około 100, a nawet i wielokrotnie więcej. Trzeba zobaczyć, że zamiast rozdzielać jakieś mieszaniny na składniki, owa przedziwna matryca będzie wychwytywać z roztworu wspomniane wyżej pęcherzyki. Tylko jednak wtedy, jeśli komórki, z których one powstały, będą nowotworowe.

Na początek wzięto w Nagoi na tapet glejaka mózgu, choć zasadniczo nie ma przeszkód, by skonstruowana nanomatryca rozpoznawała także inne rodzaje guzów. Zawsze najlepiej rozprawić się z rakiem, gdy jest jeszcze mały i nie tworzy przerzutów. A jest to tym istotniejsze, gdy to nowotwór mózgu, gdzie chciałoby się przeprowadzić jak najbardziej oszczędzającą tkanki pacjenta operację.

 

Czytaj także: Wstrzyknięty wirus będzie zabijać raka. Niezwykła terapia

 

Niestety, glejaki i inne guzy mózgu są wykrywane późno, bo niewielu z nas robi sobie rutynowo tomografię głowy, nieprawdaż? Na ogół pacjenci trafiają do lekarzy z małospecyficznymi objawami typu zawroty głowy, narastające problemy z pamiecią, mową czy wreszcie – choć od czasu pandemii COVID-19 któż takich objawów nie ma – ze zmienionym drastycznie powonieniem lub smakiem. Dlatego wyleczalność glejaków stanęła na tym samym poziomie od dwóch dekad, raczej ze względu na ową spóźnioną mocno diagnostykę niż inne czynniki.

Powstała dzięki m.in. badaczom z Instytutu Innowacji dla Społeczeństwa Przyszłości Uniwersytetu Nagoya i Uniwersytetu Tokijskiego nowa platforma analityczna wykrywania pęcherzyków pochodzących z komórek pacjentów z guzem mózgu, wykorzystuje nanoprzewody opłaszczajace dno plastikowej płytki o wielu dołeczkach, w których można umieszczać niezależne próbki. Tu zatem uczeni japońscy idą w sukurs, bo ich urządzenie pozwala wykrywać obecność wspomnianych wyżej nanopęcherzyków błonowych (dokładnie tych zewnątrzkomórkowych) w moczu pacjenta, gdzie naturalnie się znajdują, ale w aptekarskich doprawdy ilościach, gdyż nerki nie zawsze je całkowicie odfiltrowują.

 

Tym właśnie urządzeniem specyficznie zidentyfikowali w próbkach moczu pacjentów z glejakiem dwa typy białek z pęcherzyków błonowych, znane jako CD31/CD63, w celach udowodnienia, że nowa technologia działa. Dziś metoda takiej diagnostyki istnieje wprawdzie, ale wymaga licznych urządzeń, bo pęcherzyki trzeba najpierw izolować z moczu, a potem diagnozować, co w nich jest.

Procedury są skomplikowane, a mogą być zastąpione prostą. Co więcej, daje się zmieniać część wykrywającą konkretne białka nowotworowe, a zatem konkretne rozmaite i aż zbyt liczne rodzaje guzów nowotworowych. Dzięki czułości tej technologii dałoby się też monitorować remisje nowotworów w wyniku terapii i ewentualne wznowy.

Jasnym jest dla każdego, że od diagnozy do wyleczenia choroby droga daleka, długa i nieusłana różami. Jednak w przypadku chorób nowotworowych, nawet bardziej niż w innych, liczy się czas. Im szybciej wykryty rak, tym mniej spustoszeń poczyni w organizmie pacjeta, tym większa szansa, że da się go wyleczyć czy uzyskać jak najdłuższą remisję. To dlatego właśnie nowe metody diagnostyczne chorób nowotworowych są tak samo ważne, jak ich nowe terapie. Pozostaje mieć nadzieję, że technologia, choć jednocześnie i nano-, i bio-, nie będzie mega droga i stanie się dostępna. Potrzeby są olbrzymie. 

#mózg #rak #mocz #nauka #japonia