Эксперты утверждают, что выявление рака легких на ранних стадиях позволяет своевременно начать лечение, тем самым увеличивая продолжительность жизни пациентов после обнаружения этого заболевания. Ученые постоянно ищут новые методы быстрого и эффективного выявления рака легких (да и других видов рака), чтобы как можно быстрее начать адекватное лечение заболевания. Недавно китайские исследователи разработали новый неинвазивный метод скрининга рака легких, позволяющий быстро и точно поставить правильный диагноз.
Новое устройство для выявления рака легких
Как рассказывает интернет-издание ScienceDaily, исследователи из Университета Чунцин в Китае (Chongqing University in China) разработали высокочувствительное устройство на базе флуоресцентного датчика. Этот тестер позволяет специалисту быстро определить наличие биомаркеров в виде летучих органических соединений, связанных с раком легких, которые можно обнаружить исключительно в воздухе, выдыхаемом людьми с раком легких.
Авторы исследования в своей статье, которая была опубликована в феврале 2015 года в журнале «Обзор научных приборов» (Review of Scientific Instruments), рассказали о том, что это новое устройство можно будет использовать в качестве высокочувствительного тестера для раннего обнаружения рака легких. Ученые отмечают, что, пожалуй, новое изобретение может стать наиболее безопасным и эффективным методом обнаружения рака на ранних стадиях, благодаря которому можно будет спасти жизнь многим пациентам.
По словам исследователей, результаты лабораторных экспериментов весьма многообещающие, но прежде, чем устройство начнут широкого применять в качестве диагностического инструмента, необходимо еще будет доказать его эффективность в клинических исследованиях.
Ин-чан Лэй (Jin-can Lei), ведущий исследователь, постдокторант из Колледжа оптоэлектронной инженерии (College of Optoelectronic Engineering) при Университете Чунцин, говорит, что результаты исследования показывают, что новое устройство может различать различные виды и концентрации летучих органических соединений, связанных с раком, практически со 100 % точностью. Этот метод также будет очень быстрый, поскольку во время эксперимента весь процесс идентификации занимал приблизительно 20 минут.
Лэй объясняет, что ученые разработали специальное устройство, состоящее из камеры поворотного типа, предназначенной для сбора выдыхаемого воздуха, и систем сбора и обработки данных, которые установлены на основании, представляющем собой небольшую круглую пластину под названием флуоресцентный сверхчувствительный матричный датчик. Это устройство может обнаружить рак легких даже при очень низкой концентрации органических соединений в выдыхаемом пациентом воздухе, которая составляет всего 50 или даже меньше частиц на миллиард, что демонстрирует высокий потенциал этого устройства для выявления рака легких на ранней стадии. Частица на миллиард – это техническая единица, которая используется для описания загрязнений очень низкой концентрации, а количество одной частицы на миллиард можно представить, как одну щепотку соли, содержащуюся в десяти тоннах картофельных чипсов.
Чанг-ин Хоу (Chang-jun Hou), руководитель исследовательской группы, профессор в Колледже биоинженерии (College of Bioengineering) при Университете Чунцин, говорит, что, учитывая данные флуоресцентных образов всех частиц органических соединений в выдыхаемом пациентом воздухе, которые связаны с раком легких, это устройство может быть использовано для идентификации и количественного определения различных частиц, характерных только для этого заболевания. С помощью созданного тестера можно провести простую и быструю диагностику рака легких еще на ранних стадиях.
Первичный рак легких
По данным Всемирной организации здравоохранения (World Health Organization (WHO)), рак легких – один из самых распространенных видов рака как для мужчин, так и женщин, и в 2012 году его доля составляла 1,8 млн новых случаев развития этого заболевания и 1,6 миллионов смертей в мире. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США (US Centers for Disease Control and Prevention), в Соединенных Штатах Америки на протяжении последних 15 лет количество людей, которые ежегодно умирают от рака легких, неуклонно растет, особенно быстро продолжает увеличиваться смертность среди женщин.
Исследователи считают, что часть проблемы столь высокой смертности от рака легких заключается в том, что хотя каждый год диагноз «рак молочной железы» или «рак простаты» ставится гораздо чаще, чем диагноз «рак легких», тем не менее, гораздо больше людей умирают именно от рака легких, потому что, как правило, при раке легких чаще развивается его смертельная форма.
Скрининг рака может быть важным инструментом для предотвращения случаев смерти от рака, так как позволяет врачам выявить рак на ранней стадии, когда заболевание еще поддается лечению. Хотя уже существуют способы скрининга рака легких, но они не столь эффективны, поэтому, чтобы сохранить еще больше жизней, есть большая потребность в разработке более безопасных и эффективных способов скрининга.
В настоящее время врачи могут обнаружить рак легких на самых ранних стадиях с помощью таких методов, как КТ, а, как доказано, именно этот вид скрининга рака приводит к снижению смертности от рака легких в основном среди давних и заядлых курильщиков. Но, как отмечает Лэй, пока нет никаких простых, безопасных и эффективных методов, которые могут обнаружить рак легких на ранней стадии.
Разработка нового тестера для диагностики рака легких
По словам Лэя, многочисленные исследования показали, что некоторые виды летучих органических соединений, образующихся в результате окисления ненасыщенных жирных кислот при канцерогенезе, обнаруживаются только в воздухе, выдыхаемом людьми, которые уже больны раком легких. Поэтому ученые пришли к выводу, что очень высока вероятность, что эти соединения можно использовать в качестве биомаркеров для выявления рака легких.
Команда Хоу разработала и изготовила детектор обнаружения органических веществ, связанных с раком легких. Датчик одноразового использования состоит из матрицы, на которую нанесено 35 химически чувствительных точек, равномерно расположенных по краю датчика. Затем эти точки заполняется семью различными видами чувствительных материалов (порфирина и его производных), которые синтезируются в лабораторных условиях в качестве элементов датчика.
Когда датчик подвергается воздействию и взаимодействует со специфическими аналитами или летучими органическими соединениями, флуоресцентные сенсорные элементы изменяются. Собрав данные, полученные до и после реакции путем определения излучаемого флуоресцентным матричным датчиком цветового спектра, исследователи в конечном итоге получают характеристику каждого аналита.
В ходе экспериментов Лэй вместе с коллегами определили четыре вида рака легких, связанных с летучими органическими соединениями, такими как п-ксилол, стирол, изопрен и гексаналь, которые равномерно распределяются в специально разработанной вращающейся камере для сбора летучих веществ. Используется источник света, содержащий три лазера с волнами различной длины для возбуждения всего цветового спектра в флуоресцентном сверхчувствительном матричном датчике, который собирает и анализирует все органические соединения, благодаря обработке данных, полученных из уникального спектра для каждого газа цветового спектра.
Извлекая матрицу, содержащую характерные флуоресцентные цветовые спектры, и сравнивая их с существующей базой данных, исследователи могут точно определить количественно конкретного летучего химического соединения.
Лэй отметил, что лабораторные эксперименты показывают, что это устройство может очень точно различать четыре вида органических летучих веществ, связанных с раком легких, и различать концентрации летучих веществ от 50 до 500 частей на миллиард, что указывает на еще одну возможность применения этой установки – для лечения рака.
Хоу добавил, что дальнейшие исследования будут заключаться в уточнении метода и в установлении полной базы данных о флуоресцентном цветовом спектре, связанном с летучими соединениями, которые свойственны для каждого вида рака легких.
По материалам ScienceDaily
Источник:
