Νέο εισπνεόμενο διαγνωστικό εργαλείο για τον καρκίνο του πνεύμονα
Το τεστ «Patrol» παρέχει άμεσα αποτελέσματα με τη χρήση νανοσωματιδίων, εντοπίζοντας τις παραγόμενες από τα καρκινικά κύτταρα πρωτεΐνες.
Στο σύγχρονο κόσμο που ζούμε, μία από τις πιο φονικές νόσους της αναπνευστικής οδού αλλά και ο δεύτερος πιο διαδεδομένος τύπος καρκίνου παγκοσμίως, είναι ο καρκίνος του πνεύμονα. Σύμφωνα με το Παγκόσμιο Ταμείο Έρευνας για τον Καρκίνο (World Cancer Research Fund), το 2020 καταγράφηκαν 2,2 εκατομμύρια νέες περιπτώσεις καρκίνου του πνεύμονα, ενώ 1/5 θανάτους οφείλεται στον συγκεκριμένο τύπο καρκίνου.
Οι ερευνητές του ΜΙΤ, με σκοπό την επίτευξη της καταλληλότερης πρόληψης και έγκαιρης ενημέρωσης, δημιούργησαν ένα νέο διαγνωστικό εργαλείο για τον εντοπισμό του καρκίνου του πνεύμονα. Ο τρόπος διεξαγωγής του τεστ είναι απλός. Σε πρώτη φάση απαιτείται η εισπνοή νανοσωματιδίων και ολοκληρώνεται με την διενέργεια τεστ ούρων. Η εξαγωγή των αποτελεσμάτων διαρκεί μόνο 20 λεπτά και εξασφαλίζει έγκυρη διάγνωση για ενδεχόμενη ύπαρξη καρκίνου του πνεύμονα σε πρώτο στάδιο.
Επαναστατικό μέλλον προβλέπεται με το τεστ PATROL, το οποίο διερευνά τον καρκίνο μέσω της χρήσης νανοσωματιδίων καλυμμένων με αισθητήρες, εντοπίζοντας την ύπαρξη πρωτεϊνών οι οποίες παράγονται μόνο από τα καρκινικά κύτταρα του πνεύμονα. Οι αισθητήρες αναγνωρίζοντας τέτοιες πρωτεΐνες παράγουν ένα σήμα το οποίο μπορεί να εντοπιστεί στα ούρα του εξεταζόμενου.
Νανοσωματίδια και γραμμωτοί κώδικες
Ο πρώτος συγγραφές της αναφερόμενης μελέτης, η οποία δημοσιεύτηκε προσφάτως στο περιοδικό «Science Advances», και ερευνητής στο MIT, Κιάν Ζονγκ, ανέφερε στο «Βήμα» ότι: «η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να υποκαταστήσει την εξέταση που σήμερα θεωρείται ο χρυσός κανόνας για την πρώιμη διάγνωση του καρκίνου του πνεύμονα, την αξονική τομογραφία θώρακος χαμηλής δόσης (Low Dose CT), ή να λειτουργήσει συμπληρωματικά σε αυτή. Ένα τέτοιο απλό και εύχρηστο τεστ το οποίο εκτιμούμε ότι θα είναι και χαμηλότερου κόστους σε σύγκριση με την μαγνητική τομογραφία, θα μπορούσε να βοηθήσει σημαντικά σε περιοχές όπου δεν υπάρχουν οι διαθέσιμοι σε ευρεία κλίμακα αξονικοί τομογράφοι».
Ο πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής στο MIT και εξίσου πρώτος συγγραφέας της εκάστοτε μελέτης, Δόκτωρ Έντουαρντ Ταν περιέγραψε αναλυτικά την ευχέρεια που προσφέρει το εν λόγω σύστημα. Συγκεκριμένα ανέφερε ότι: «Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούμε αποτελούνται από νανοσωματίδια πολυμερούς καλυμμένα με έναν δείκτη αναφοράς, έναν γραμμωτό κώδικα DNA, ο οποίος αποκόπτεται από το νανοσωματίδιο όταν ο αισθητήρας συναντήσει ένζυμα, τις αποκαλούμενες πρωτεάσες, που είναι υπερδραστήρια στους όγκους. Αυτοί οι δείκτες αναφοράς τελικώς συσσωρεύονται στα ούρα».
Σε 20 λεπτά το αποτέλεσμα
Υπάρχουν δύο τρόποι χορήγησης των νανοσωματιδίων, πρώτον σε μορφή διαλύματος που γίνεται αερόλυμα μέσω εκνεφωτή και δευτερευόντως σε μορφή ξηράς σκόνης που χορηγείτο μέσω συσκευής εισπνοής. Με τον τρόπο αυτό φτάνουν στους πνεύμονες και διεισδύουν στον ιστό, όπου βρίσκονται οι πρωτεάσες πρωτεΐνες. Σύμφωνα με διευκρίνηση του Δόκτωρ Ζονγκ τα ανθρώπινα κύτταρα εκφράζουν εκατοντάδες ποικίλες πρωτεάσες, εκ των οποίων κάποιες από αυτές είναι υπερενεργές στους όγκους και βοηθούν τα καρκινικά κύτταρα να μετακινούνται από το αρχικό σημείο του καρκίνου, λειτουργώντας σαν «μαχαίρια» που κόβουν τις πρωτεΐνες της εξωκυττάριας μήτρας. Ειδικότερα: « Οι πρωτεάσες αποκόπτουν τους γραμμωτούς κώδικες DNA από τους αισθητήρες και τους επιτρέπουν να εισέλθουν στην κυκλοφορία του αίματος έως ότου εκκριθούν στα ούρα».
Πώς όμως επιτυγχάνεται η ανάλυση των δεικτών αναφοράς; Η απάντηση είναι μέσω χάρτινου τεστ. Έχει σχεδιαστεί από την ερευνητική ομάδα μια ειδική ταινία η οποία επιτυγχάνει την ανίχνευση τεσσάρων διαφορετικών «γραμμωτών κωδίκων», ο καθένας εκ των οποίων σηματοδοτεί μία διαφορετική πρωτεάση. Οι επιστήμονες κατέληξαν στους τέσσερις συγκεκριμένους δείκτες μέσω ενός αλγόριθμου μηχανικής μάθησης. Ο Δόκτωρ Ζονγκ έχει υπογραμμίσει ότι δεν προαπαιτείται καμία επεξεργασία του δείγματος ούρων πριν από την ανάλυση, ενώ τα αποτελέσματα εξάγονται σε χρονικό όριο 20 λεπτών. Δοκιμές για το «PATROL» διενεργήθηκαν σε γενετικώς τροποποιημένα ποντίκια ώστε να μπορούν να αναπτύξουν στους πνεύμονές τους όγκους αδενοκαρκινώματος ανάλογους με του ανθρώπου. Η χορήγηση των νανοσωματιδίων έγινε 7,5 εβδομάδες μετά την ανάπτυξη των όγκων, δηλαδή σε επίπεδο αντιστοιχίας καρκίνου πρώτου ή δευτέρου σταδίου για ανθρώπους. Βασιζόμενοι στις πληροφορίες που έδωσε ο δόκτωρ Ζονγκ: « με βάση τα ευρήματα, η ευαισθησία του τεστ ήταν άνω του 80%, συγκρίσιμη δηλαδή με την ακρίβεια που έχει σήμερα η αξονική τομογραφία χαμηλής δόσης.» Εύλογο ερώτημα αποτελεί για τους ερευνητές αν στους ανθρώπους θα χρειαστεί η ανάλυση περισσότερων τέτοιων πρωτεϊνών ώστε να γίνεται ακριβής διάγνωση. Η απόκριση του δόκτωρ Ζονγκ ήταν πως: « με δεδομένο ότι ο καρκίνος είναι μια πολύ ετερογενής νόσος, αναμένουμε ότι θα χρειάζεται ένα πολύπλοκο πάνελ αισθητήρων που θα εντοπίζουν περισσότερους πρωτεϊνικούς στόχους σε σύγκριση με εκείνα που εντοπίστηκαν στα προκλινικά μοντέλας μας».
Επόμενο στόχο για την ερευνητική ομάδα αποτελεί η ανάλυση δειγμάτων από βιοψίες σε ανθρώπους με σκοπό την εύρεση του καταλληλότερου πάνελ αισθητήρων για την ανίχνευση των ανθρώπινων όγκων του πνεύμονα. Στοχεύουν εξίσου στην εξάπλωση αυτής της προσέγγισης και για την περαιτέρω ανίχνευση άλλων αναπνευστικών νόσων. Τέλος ο δόκτωρ Ταν καταλήγει ότι: «Η συγκεκριμένη πλατφόρμα μπορεί να προσαρμοστεί ώστε να εντοπίζει και άλλες αναπνευστικές νόσους όπως οι λοιμώξεις. Στοχεύουμε επίσης στην εφαρμογή της νέας τεχνολογίας για την παρακολούθηση της εξέλιξης των αναπνευστικών νοσημάτων, κυρίως σε ό,τι αφορά την απόκριση των ασθενών σε διαφορετικές θεραπείες».
Νανο-αισθητήρες του ΜΙΤ και για άλλες αναπνευστικές νόσους
Η εν λόγω ερευνητική ομάδα του ΜΙΤ, με επικεφαλή την καθηγήτρια Επιστημών Υγείας και Τεχνολογίας, καθώς και του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών, Σανγκίτα Μπατία, καταπιάνεται χρόνια με την ανάπτυξη νανο-αισθητήρων για τη διάγνωση ποικίλων νόσων. Έχουν ήδη δημιουργηθεί ανάλογοι αισθητήρες για την διάγνωση του καρκίνου του ύπατος και των ωοθηκών, με τη διαφορά ότι σε αυτές τις περιπτώσεις τα νανοσωματίδια χορηγούνται ενδοφλεβίως. Η εταιρεία Sunbrid Bio, έχει πραγματοποιήσει μικρού εύρους κλινική δοκιμή φάσης Ι με παρόμοιο αισθητήρα που ανέπτυξε το εργαστήριο του MIT για τη διάγνωση του καρκίνου του ύπατος αλλά και ενός τύπου ηπατίτιδας που ονομάζεται μη αλκοολική στεατοηπατίτιδα (NASH). Πρόκειται για χρόνια φλεγμονή του ύπατος που προκαλείται σε άτομα με στεάτωση, δηλαδή εναπόθεση λίπους στο ήπαρ. Το 2021 δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Science Translational Medicine» τα αποτελέσματα σχετικά με την παραπάνω δοκιμή νανο-αισθητήρων για τη διάγνωση της NASH. Στην προκειμένη περίπτωση αναπτύχθηκε το σύστημα GBTS ( Glympse Bio Test System), το οποίο αναζητούσε εξίσου πρωτεάσες του ύπατος. Αντιστοίχως, διενεργήθηκε πάνελ 13 πρωτεάσων για δοκιμές σε ποντίκια με NASH. Αποτέλεσμα, το σύστημα μπόρεσε να διακρίνει την NASH από την απλή στεάτωση και τον υγιή ιστό στα πειραματόζωα, ενώ απέδειξε ότι η θεραπευτική παρέμβαση οδήγησε σε ύφεση της πάθησης.
Πηγή: Έντυπο «Περί Υγείας»