ЧИП ПРОТИВ РАКА
Разработан новый способ обнаружения микроколичеств раковых клеток в пробах крови


Успех противораковой терапии часто бывает делом случая. Несмотря на прогресс в исследовании генетики рака, у врачей недостает информации для принятия решения о том, как лечить каждого конкретного больного. Никто не может заранее сказать, что принесет химиотерапия - пользу или вред.

Исследователи из Массачусетсской больницы предлагают свой способ диагностики рака и повышения результативности лечения онкологических больных. Сейчас они работают над усовершенствованием и проверкой так называемой лаборатории на чипе, которая может анализировать микроколичества циркулирующих в организме раковых клеток. Достаточно, чтобы их было столько, сколько содержится в чайной ложке крови, что позволит не прибегать для диагностики к биопсии, далеко не всегда безобидной процедуре. "Чип дает возможность обоснованно выбрать оптимальную схему лечения каждого пациента", - говорит Махмет Тонер (Mahmet Toner), руководитель группы, из BioMicroElectroMecanical Systems Resource Center в Бостоне, сконструировавший данное устройство. Оно уже используется для определения концентрации в крови частиц вируса СПИДа и Т-клеток у ВИЧ-инфицированных. Подобным же образом его можно применять и для обследования раковых больных.

Клетки большинства карцином попадают в кровоток и рассеиваются по всему организму, иногда давая начало новым опухолям. Эти циркулирующие в крови раковые клетки (CTC, circulating tumor cells) составляют крошечную долю общего пула клеток крови - часто их концентрация не превышает 10-6 даже у пациентов с метастазами, а на ранних стадиях процесса данная величина еще меньше. Между тем определение концентрации СТС-клеток позволило бы следить за динамикой патологического процесса в режиме онлайн.

Для того чтобы "выудить" эти крайне редкие клетки, Махмет Тонер и его сотрудники прибегли к технологии анализа микроколичеств жидкостей, используемой последние 25 лет для тестирования крошечных объемов жидких и газообразных веществ. Аналогично другим устройствам такого рода СТС-чип, как его назвали авторы, состоит из кремниевого чипа с присоединенными к нему колонками, камеры, куда помещают чип и реагенты, и пневматического насоса. Колонки играютроль миниатюрных пробирок, в которых смешиваются клетки и химические вещества.

СТС-чип содержит 78 тыс. микроколонок, "выхватывающих" раковые клетки из смеси нормальных компонентов крови по мере того, как они проходят через систему под действием тщательно контролируемого давления. Колонки покрыты антителами к адгезивным молекулам эпителиальных клеток (EpCAM, epithelial cell adhesion molecule). Почти все клетки карцином несут на поверхности EpCAM; они определяют, как клетки связываются друг с другом, передают сигналы, мигрируют. Обычные клетки крови никаких EpCAM не содержат, и микроколонки их не замечают.

В первом испытании чипа, описанном в журнале Nature от 20 декабря 2007 г., разработчики использовали пробы крови 116 больных, страдающих раком легких, предстательной, поджелудочной, молочной железы или прямой кишки, и во всех случаях, кроме одного, выделили СТС. СТС-чип обнаруживает одну раковую клетку крови даже среди миллиарда нормальных, в 100 раз превосходя по чувствительности наиболее распространенные методы идентификации аномальных клеток, требующие инкубации больших объемов крови с покрытыми антителами шариками. Кроме того, в новом методе условия для анализа отобранных клеток лучше, чем в традиционных.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПОДХОД К ЛЕЧЕНИЮ РАКОВЫХ БОЛЬНЫХ
Противораковая химиотерапия часто не дает результатов вследствие генетических особенностей новообразования. При индивидуальном подходе к выбору схемы лечения врач руководствуется характеристиками конкретной опухоли конкретного пациента. Больным, страдающим раком прямой кишки, часто назначают препараты антител к рецептору определенного фактора роста. Курс такой терапии стоит $10 тыс. в месяц и действительно продлевает на какое-то время жизнь больного и облегчает его состояние. Однако данный метод работает, только если геном пациента содержит нормальную версию гена K-ras, который кодирует сигнальный белок, необходимый для роста опухоли. Если врач до назначения препарата проверит раковые клетки на наличие мутаций в K-ras-гене, то он выяснит, целесообразно ли начинать дорогостоящие лечение, избегнет бесполезного расходования средств и избавит больного от побочных эффектов химиотерапии
В другом случае чип использовали для определения генетических особенностей раковых клеток 27 больных, страдающих раком легких. В статье, опубликованной в журнале New England Journal of Medicine от 24 июля 2008 г., авторы сообщают об идентификации генетических аномалий в СТС в большинстве из 27 случаев, а также о наличии у некоторых больных мутаций, обусловливающих устойчивость к ингибиторам тирозинкиназы, которые используются при химиотерапии. Раньше для выявления подобных генетических изменений приходилось проводить многократную биопсию.

Рой Хербст (Roy Herbst), ведущий специалист из Онкологического центра М.Д. Андерсона при Техасском университете, оценивает эти инновации как выдающееся достижение. Он сам не участвовал в разработках, но прекрасно понимает, какие они дают возможности для мониторинга. "Получив столь чувствительные неинвазивные методы определения количества раковых клеток и изучения их особенностей, мы сделаем еще один шаг к персонифицированной медицине", - говорит ученый.

В США ежегодно диагностируются 215 тыс. случаев заболевания раком легких, и для всех этих людей эффективная диагностика - вопрос жизни и смерти. Взятие даже небольшого биоптата грозит потерей крови, инфекцией, а в редких случаях - спадением пораженного легкого.

Однако Хербст предупреждает, что новый метод необходимо апробировать в нескольких клиниках и медицинских центрах. Клиницисты Массачусетсской больницы сейчас проверяют пригодность чипа для оценки скорости роста опухоли и реакции на лечение больных, страдающих раком молочной железы, яичников и предстательной железы.

Поскольку СТС-чип способен исследовать раковые клетки, присутствующие в крови, он может стать незаменимым инструментом выявления новых мишеней для химиотерапии и определения места и времени образования метастазов.

Тонер полагает, что в будущем данный метод станет одним из основных при выявлении раковых клеток на самых ранних этапах развития патологии.

Элейн Шаттнер
http://www.sciam.ru/article/5268