Оригинал статьи


Открытая наука
от 41.06.2018 г.

Ученые ИХБФМ СО РАН разработали способ выявления рака легкого на ранней стадии

Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН создали диагностическую панель из 14 микроРНК, использование которой позволяет выявить рак легкого на ранней стадии. При раке легкого некоторые короткие молекулы РНК попадают из опухолевых клеток в кровоток, выступая в качестве маркеров данного заболевания. Таким образом, становится возможным обнаружить наличие онкологического заболевания на основании анализа крови. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Scientific Reports в апреле 2018 г.

Рак легкого является одним из наиболее распространенных (более 50 случаев на 100 тыс. человек, 1,8 млн новых случаев в год) и смертоносных онкозаболеваний в мире (почти 1,7 млн смертей в 2015 году). Несмотря на все усилия по совершенствованию методов диагностики и лечения этого заболевания, заболеваемость и смертность от рака легкого составляет 87% и продолжает оставаться на относительно высоком уровне как в развивающихся, так и в развитых странах. Лишь в 15% случаев заболевание выявляется на ранней стадии, а более половины пациентов на момент постановки диагноза имеют отдаленные метастазы, и прогноз их выживаемости существенно хуже (5-летняя выживаемость 4% против 54% на ранней стадии).

Современные подходы к диагностике рака легкого включают в себя рентгенографические методы (флюорография и компьютерная томография), магнитно-резонансную томографию, ультразвуковые исследования и гистопатологические исследования биологического материала. К сожалению, указанные методы не всегда позволяют выявить опухоль на ранних стадиях, своевременно диагностировать тип заболевания и определить оптимальный курс терапии.

В последнее время ученые уделяют особое внимание разработке молекулярно-генетических терапевтических мишеней и диагностических маркеров. Такие исследования дают возможность по-новому взглянуть на классификацию опухолей, которая традиционно строилась только на основании гистологических характеристик опухолевых клеток, а разработанные на их основе препараты для таргетной («прицельной») терапии позволяют напрямую воздействовать на элементы сигнальных путей, ответственных за возникновение рака в каждом отдельном случае, и снизить побочные эффекты традиционных химиотерапевтических подходов.

Сотрудники лаборатории молекулярной медицины ИХБФМ СО РАН много лет занимаются изучением внеклеточных нуклеиновых кислот, в составе которых часто выявляются молекулярно-генетические маркеры различных онкологических заболеваний (рак легкого, рак предстательной железы, рак желудка и других). Помимо уже известных маркеров, таких как мутации определенных генов и перестройки в ДНК, также стало известно об изменениях в спектрах РНК опухолевых клеток, в том числе некодирующих РНК. Одними из таких РНК являются микроРНК — очень короткие молекулы РНК, регулирующие синтез не менее половины клеточных белков. Было показано, что эти молекулы могут попадать из опухолевых клеток в кровоток и служить маркерами заболеваний человека. До сих пор немногие попытки их исследования в таком качестве были успешными, и в клинической медицине диагностика на основе микроРНК крови не используется.

Учеными ИХБФМ СО РАН был разработан оригинальный метод для получения препаратов РНК из плазмы крови (результаты опубликованы). Основным достоинством метода является его высокая эффективность, скорость и большая доступность по сравнению с «золотым стандартом» выделения РНК, в котором используется высокотоксичный реагент фенол. Разработанный метод был использован для масштабного изучения циркулирующих микроРНК в крови больных раком легкого с целью выявления новых маркеров этого заболевания. На первом этапе авторы отобрали 19 наиболее перспективных микроРНК (некоторые из которых ранее уже были предложены в исследованиях, например, итальянских групп, являющихся лидерами в этой области, в качестве биомаркеров рака легкого), далее с помощью биоинформатического анализа из них выбрали перспективную диагностическую панель из 14 микроРНК. По сведениям ученых, точность выявления рака легкого при помощи такой панели составляет почти 98%. Панель маркеров готова к проведению широкомасштабных испытаний.

Как отмечают авторы исследования, работа с микроРНК — это палка о двух концах. С одной стороны, это очень перспективные молекулы, играющие значительную регуляторную роль в клетке, что позволяет использовать их в различных биомедицинских приложениях. С другой стороны, работа с подобного рода молекулами сложна с практической точки зрения, т.к. методы их исследования до конца не отработаны, особенно в такой непростой с биохимической точки зрения среде как кровь. Кроме того, микроРНК формируют в клетке чрезвычайно сложные регуляторные сети, взаимосвязанные с другими системами регуляции. Решение такой важной задачи как использование диагностического потенциала микроРНК требует комплексного подхода, при реализации которого научные данные, полученные учеными лаборатории молекулярной медицины ИХБФМ СО РАН, будут особенно актуальны.