Ученые Израиля изобрели прибор, способный выявлять рак по выдыхаемому воздуху
Команда из 56 международных исследователей подтвердила древнегреческую гипотезу о том, что заболевания могут характеризироваться различным химическим составом, который можно идентифицировать в образцах дыхания человека. На основе исследований был разработан уникальный прибор – NA-NOSE.
NA-NOSE – прибор для ранней диагностики рака
Научные работники из Израильского технологического института Технион под руководством доктора Хусамы Хайка разработали прибор с респираторной трубкой, способной по дыханию человека обнаружить 17 различных болезней, включая онкологию легких и болезнь Паркинсона.
Учеными был проведен эксперимент, в котором приняло участие около 1400 человек. Некоторые участники были абсолютно здоровы, а некоторые – страдали одной из 17 болезней, для выявления которых и был разработан аппарат NA-NOSE.
Результатом исследований стали данные, касающиеся химических изменений в выделяемых веществах, которые характерны для каждого отдельного заболевания. Эксперимент показал, что прибор способен диагностировать любую из 17 болезней в 9 из 10 случаев. Дело в том, что у каждого заболевания есть свои отличительные черты, которые воздействуют на дыхание человека.
Данная инновационная диагностика рака поможет повысить выживание пациентов с раком легких с 10% до 70%. Уже сейчас становится очевидным, что NA-NOSE сможет улучшить лечение рака за границей. Кроме этого, аппарат способен определять вероятность возникновения многих болезней среди здоровых людей.
Принцип работы прибора NA-NOSE
При помощи NA-NOSE стало возможно быстро и неинвазивно диагностировать онкологию на ранних стадиях развития. Действие анализатора дыхания, который является аналогом органа обоняния, основывается на использовании наноматериалов. Они обладают характеристиками, похожими на обонятельные рецепторы.
NA-NOSE, созданный доктором Хайком и его командой, обладает свойствами обонятельного органа у собак, но в то же время у него нет тех недостатков, которые есть у животных. Он никогда не ощущает усталости и не подвергается влиянию внешних факторов.
Аппарат NA-NOSE состоит из нескольких частей:
- первая является системой сенсоров, которые улавливают один запах или же смесь запахов;
- вторая же часть, имитируя работу мозга человека, распознает эти запахи; при обнаружении определенного запаха, аппарат запоминает его и преобразовывает в графическое изображение; при повторном обнаружении этого запаха, прибор способен узнать его.
Ученые объясняют работу прибора тем, что при поражении человека каким-либо заболеванием, кровь поступают конкретные органические вещества. Сегодня науке известно более сотни веществ, наличие которых в организме может свидетельствовать о наличии онкологии у человека.
За свое изобретение для диагностики рака доктор Хайк был удостоен множества международных научных наград, а недавно ЕС выделил ученому грант в размере 1 730 000 евро на развитие NA-NOSE . Это один из самых крупных грантов, полученных израильскими учеными за последние годы. Уже сегодня прибор успешно помогает проводить эффективное лечение рака почки в Израиле.
Будущее NA-NOSE
В ближайшем будущем NA-NOSE должен пройти масштабное клиническое испытание с помощью слепого метода. Аппарат будет опробован на пациентах, у которых не установлен точный диагноз. Цель таких исследований – установить, может ли прибор точно определить заболевание и стадию его развития.
Однако уже сейчас можно выделить основные преимущества данной экспериментальной диагностики рака. В первую очередь, NA-NOSE прост в использовании, что позволяет проводить диагностику без инвазивных процедур или радиоактивного облучения. Кроме того, пациенты получают результаты исследования незамедлительно, без длительного периода ожидания.
Команда доктора Хайка также разрабатывает мобильное приложение Sniffphone, в основу работы которого положен принцип диагностики NA-NOSE. В скором будущем диагностировать заболевание сможет каждый человека на планете при помощи своего смартфона.
Источник: https://www.oncomedic.org/%D0%BD%D0%B0%D0%BD%D0%BE-%D0%BD%D0%BE%D1%81-%D0%B2-%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B5-%D1%80%D0%B0%D0%BA%D0%B0
Одной кровью: ученые научились диагностировать рак легких без рентгена
Ученые научились диагностировать рак легких с помощью анализа крови. В качестве маркеров заболевания использованы шесть белков.
Определить их наличие в организме можно с помощью электрохимического чипа, разработанного сибирскими учеными. Новая методика уже проверена на группе добровольцев.
Исследователи надеются, что в дальнейшем смогут не просто распознавать болезнь, но и оценивать ее стадию.
Фатальные прятки
По статистике ВОЗ, в 2018 году каждый пятый онкобольной в России умер от рака легких. Рано диагностировать его крайне трудно — симптомы можно перепутать с другими заболеваниями, например хроническим бронхитом или затяжной простудой. К тому же в легких мало нервных окончаний, и явные болевые ощущения начинают появляться только на последних стадиях болезни.
Флюорография, которую применяют при массовых профилактических обследованиях, не позволяет обнаружить опухоль в ранней фазе, поэтому ученые активно ищут альтернативные методы диагностики болезни.
Одним из них является оценка содержания в крови продуктов распада опухоли — определенных белков-биомаркеров, или, как их еще называют, онкомаркеров. Однако до настоящего времени не было найдено ни одного маркера онкологического заболевания, позволяющего поставить абсолютно точный диагноз.
Причина — варьирование концентрации этих биомаркеров у больного раком, которая может оказаться такой же, как и у здорового человека.
Поэтому коллектив исследователей из Красноярского научного центра СО РАН, Красноярского государственного медицинского университета и Томского государственного университета предложил определять наличие не одного, а шести белков-онкомаркеров с помощью специально созданного чипа. По словам ученых, работа с группой белков, а не с отдельными онкомаркерами значительно снижает вероятность ошибки при постановке диагноза.
Биологические мишени
— Чтобы определить наличие того или иного белка в крови пациента, мы решили использовать аптамеры — короткие одноцепочечные фрагменты ДНК, — рассказал научный сотрудник лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий Красноярского государственного медицинского университета Юрий Глазырин. — Благодаря своей уникальной структуре аптамеры могут связываться с любыми биологическими мишенями, в данном случае с шестью белками-биомаркерами. Сами аптамеры были искусственно синтезированы на основе образцов, ранее полученных в нашей лаборатории.
Эти аптамеры было решено использовать в устройстве для анализа содержания в крови нужных белков. Прибор представляет собой электрохимический чип размером с фалангу пальца взрослого человека.
На нем располагаются шесть электродов, на каждом из которых закреплен один из шести аптамеров.
С электродов ученые снимали вольт-амперную характеристику, составляя график зависимости величины возникающего тока от подаваемого электрического потенциала.
— Чтобы зарегистрировать отклик системы на присутствие белков-онкомаркеров, мы смотрели разницу между величинами пика на графиках вольт-амперной характеристики до и после контакта электрода с плазмой крови, — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории новых материалов и перспективных технологий Сибирского физико-технического института Томского государственного университета Анастасия Шабалина. — Если закрепленный на электроде аптамер связывается с белком, сигнал тока от этого электрода меняется. Мы наносили на чип кровь здоровых людей, снимали вольт-амперную характеристику для каждого аптамера, затем делали то же самое с кровью больных раком легких. Полученные для обеих категорий сигналы усредняли, а затем сравнивали друг с другом.
Оказалось, что вольт-амперная характеристика для всех шести аптамеров отличалась у больных и здоровых людей. У первых пик на графике был заметно выше. Поэтому ученые сделали вывод, что данный чип можно использовать для диагностики.
Анализ опухоли
Для эффективного лечения рака важно не только диагностировать болезнь на ранней стадии, но и определить злокачественность опухоли. Обычно для этого используют биопсию.
Но в случае с раком легких операция по забору фрагмента ткани довольно сложна и болезненна. Иногда приходится выпиливать часть ребра. Поэтому авторы работы предлагают использовать созданный чип также и для оценки злокачественности опухоли.
Показателем того или иного параметра болезни может служить концентрация белков-онкомаркеров.
Диагностика с помощью чипов на данный момент — очень популярное направление, считает директор клиники онкологии, реконструктивно-пластической хирургии и радиологии университета им. И.М. Сеченова Игорь Решетов.
Эксперт отмечает удобство проведения такого анализа для пациента. Однако, по его мнению, устройство может быть полезно только для поиска людей, входящих в группу риска заболевания раком легких.
При подозрении на болезнь пациента необходимо направить на дополнительное обследование.
В дальнейшие планы коллектива сибирских ученых входит создание точной системы определения степени заболевания на основе концентрации шести белков-онкомаркеров. Как считают авторы работы, внедрение системы анализа крови с помощью созданного электрохимического чипа позволит одновременно и определять наличие болезни, и делать заключения о том, как опухоль прогрессирует.
Источник: https://iz.ru/837776/olga-kolentcova/odnoi-kroviu-uchenye-nauchilis-diagnostirovat-rak-legkikh-bez-rentgena
