Как выявить рак на начальных стадиях его развития? Ответ находится в вашей крови

featured_art_jimmy_lin

Недавно была продемонстрирована новая ДНК-технология, с помощью которой можно проанализировать образцы крови и выявить заболевание на четыре месяца раньше, чем это можно было сделать с помощью традиционных методов. Исследователь в области онкологии Джимми Лин объясняет, как всё работает.

Рак – настоящий убийца: он может внезапно появиться и в течение продолжительного периода времени менять свою форму, скрываясь, таким образом, от обнаружения. Плюс, во многих случаях сам процесс обнаружения не так и прост – для этого нужно пройти много разных анализов. Но что если выявить самого опасного убийцу с помощью простого анализа крови?

Специалист в области вычислительной биологии и раковых заболеваний, Джимми Лин – один из тех, кто работает над т.н. «жидкой биопсией». В будущем, для выявления онкологических заболеваний, будет достаточно проанализировать ДНК раковых клеток (TED Talk: A simple new blood test detects cancer early). Лин – главный научный сотрудник (в области онкологии) в Natera – калифорнийской компании, занимающейся изучением генетики. Вместе со своей командой, Лин разработал новую технологию, которая показывает впечатляющие результаты в диагностировании рака лёгких.

Раковые клетки – это мутировавшие здоровые клетки. Сейчас рак диагностируют тремя методами: с помощью медицинских процедур (например, колоноскопии и биопсии); рентгенографии (маммографии); или обследования на протеиновые биомаркеры (выявление уровня простат-специфического антигена для диагностирования рака простаты). У всех этих методов есть свои недостатки, среди которых риск ложного результата, радиоактивное излучение, ограничение в работе с людьми определённого телосложения, боль и инвазивность. По словам Лина, ключ к лечению рака – его раннее диагностирование, а оно подчас невозможно, потому что выявить заболевание можно только когда оно даёт симптомы или когда раковая опухоль уже и так видна на рентгеновских снимках.

Как и у обычных клеток, у всех раковых клеток есть своя ДНК. Благодаря генной революции, учёные могут разрабатывать нанолекарства, которые, посредством направленной генной мутации, воздействуют только на раковые клетки. Но такое лечение не безотказно, потому что раковое образование может состоять из клеток разного типа, в которых будет разный набор генов. Более того: генный набор ракового образования может изменяться за время протекания болезни. «Некоторые раковые заболевания развиваются быстро, некоторые – медленнее, а некоторые могут развиваться в ответ на лечение. Такие заболевания не лечатся лекарственными препаратами, потому что раковые клетки становятся фармакорезистентными» – говорит Лин. «Важно понять, как изменяются раковые заболевания, потому что в таком случае мы сможем не только их диагностировать, но и применять правильное лечение, ведь терапия, назначаемая сразу после определения диагноза, отличается от терапии, назначаемой значительно позже прохождения анализов».

Сейчас старое знание активно дополняется новыми технологиями. Уже как 40 лет врачи знают, что раковые клетки, которые растут и умирают значительно быстрее нормальных клеток, оставляют, после своей смерти, в человеческой кровеносной системе фрагменты своей ДНК. Последние достижения в области генетики позволяют изучать эти фрагменты ДНК, принадлежащие циркулирующей ДНК клетки опухоли. «Посредством секвенирования ДНК, добытой из крови человека, мы можем получить данные о наличии раковых клеток и их развитии» – говорит Лин.

Хотя технология секвенирования ДНК и позволяет получить необходимые данные, она не так проста в реализации. По методу, разработанному в компании Natera, сначала нужно провести региональное секвенирование опухоли. Потом части геномов из каждого региона повторно секвенируют чтобы получить филогенетическое дерево – карту, которая показывает все клеточные мутации пациента. «С помощью этой карты мы можем точно узнать, что нам нужно искать, а затем мы можем составить для пациента индивидуальный тест, показывающий мутационные преобразования в крови» – говорит Лин. Всё это очень сложно осуществить, потому что практически все ДНК, полученные из крови, принадлежат здоровым клеткам. Это как искать иглу в стоге сена. «По факту, мы находим менее одного фрагмента ДНК из раковой клетки на тысячу фрагментов ДНК из здоровых клеток».

Кто подлежит опытному исследованию? Люди с высоким риском рецидива рака. Изучение частиц циркулирующей ДНК клеток опухоли у всех подряд – дорогое удовольствие. Имеет смысл сузить группу испытуемых до пациентов, которые действительно подвержены онкозаболеваниям. Потому учёные из  Университетского колледжа Лондона и Института Фрэнсиса Крика сосредоточились на группе с высоким риском развития онкозаболеваний, к которой принадлежат пациенты с немелкоклеточным раком лёгких. В случае если раковая клетка осталась в теле, заболевание может дать рецидив, а с 30-55% пациентов с немелкоклеточным раком лёгких так и происходит.

Представьте себе борьбу с болезнью, в которой у вас есть четырёхмесячное преимущество. В двухлетнем исследовании учёные наблюдали за 24 пациентами, которые, путём хирургического вмешательства, были вылечены от немелкоклеточного рака лёгких. По крайней мере, так считалось. Учёные, с помощью метода секвенирования, применяемого в Natera, каждые 3-6 месяцев изучали кровь пациентов и отправляли их на рентгенологическую диагностику. В итоге, учёным удалось обнаружить рецидив рака в течение четырёх месяцев (122 дней) – раньше, чем это можно было сделать с помощью традиционных методов. «Эти 122 дня могут сильно помочь в лечении раковых заболеваний. Некоторых пациентов это время может в буквальном смысле вернуть к жизни» – говорит Лин.

Наряду с выявлением рака, эта технология также может помочь и в лечении онкозаболеваний. Во время исследования учёные применили технологию секвенирования на испытуемых, дабы узнать, успешна ли химиотерапия. Это также помогло более чувствительно реагировать на рост и развитие раковых клеток. «Возможность предвидеть рецидив на ранних стадиях или разобраться в непредсказуемости изменений организма позволяет предположить, что анализ циркулирующей ДНК клетки опухоли поможет учёным предугадывать направление развития рака. Прямо как опытный шахматист предугадывает следующий шаг своего оппонента» – поясняет онколог Альберто Барделли в своей статье в журнале Nature.

Что дальше? Борьба с другими онкозаболеваниями. Учёные начинают проводить клинические испытания технологии Natera с тем, чтобы проанализировать её эффективность в контроле над раком лёгких, яичников и груди и выявлении его рецидива. Ещё слишком рано говорить о полной победе над раком – её может никогда и не быть. Всё же, мы должны помогать учёным в их попытках вылечить болезнь, или, по крайней мере, предотвратить проявление её наиболее опасных качеств.

ОБ АВТОРАХ
Карен Енг – писатель, которая искусно преподносит выступления гостей со сцены TED. Живёт и творит в Кэмбридже, Великобритания.
Дэрил Чен – редактор IdeasTED.

Перевод: Илья Макаренко
Источник: ideas.ted