Химия за жизнь: ученые диагностируют рак методами изучения внеземных веществ
Как разработка поможет бороться с онкозаболеваниями и недугами, связанными с неблагоприятной окружающей средой
Российские ученые разработали новый способ диагностики рака молочной железы. В основе методики — соотнесение определенных соотношений в химическом составе органа с развитием патогенных процессов. Для исследований специалисты применили новаторские технологии, которые позволяют производить анализ по незначительному количеству образца — похожим образом исследуют вещества внеземного происхождения. Новый метод позволит выявлять заболевание на ранних стадиях, что даст возможность принимать своевременные меры для его лечения.
Как выявляют рак молочной железы
Ученые из Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) и Медицинского радиологического научного центра им. А.Ф. Цыба (филиала ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава РФ) предложили новый способ диагностики рака молочной железы — одного из самых распространенных и опасных онкологических заболеваний в мире.
По статистике, ежегодно на планете регистрируют более миллиона случаев этой онкопатологии. В основном ей подвержены женщины, но также заболевание встречается и у мужчин. В целом, как отмечают ученые, заболевание может развиться у каждой девятой женщины, которая живет в настоящее время.
Предложенный метод основан на исследовании химического состава тканей молочной железы. Специалисты рассмотрели образцы, полученные у пациенток в возрасте от 16 до 60 лет, которые находились на разных стадиях заболевания. В результате были выявлены устойчивые взаимосвязи между количеством элементов в органах и здоровьем женщин. Всего было изучено соотношение более 50 различных элементов в живых тканях.
— В процессе работы нами была предложена новаторская технология подготовки проб небольшой массы для спектрометрии. Это способ определения химических элементов путем измерения их масс-спектра (отношения массы иона к его заряду). Такие методы отличаются высокой чувствительностью, быстротой и точностью, что делает их актуальными при анализе широкого круга веществ самой различной природы. Например, их применяют для изучения образцов внеземного вещества, — рассказал «Известиям» научный сотрудник лаборатории методов исследования и анализа веществ и материалов ГЕОХИ РАН Денис Догадкин.
Научный сотрудник лаборатории методов исследования и анализа веществ и материалов ГЕОХИ РАН Денис Догадкин
Для обработки полученных спектров сотрудники лаборатории разработали специализированный программный комплекс, пояснил он. В результате был выявлен набор маркеров, которые указывают на изменения в тканях молочной железы, связанные с развитием злокачественных образований.
Как предотвратить развитие онкологических заболеваний
— Мы исходим из того, что в организме существуют механизмы, которые поддерживают постоянство уровня элементов в тканях и органах. При этом в патологическом состоянии это равновесие нарушается. Если мы понимаем, какой состав элементов соответствует возникновению злокачественных образований, то можем их достаточно точно диагностировать, — рассказал соавтор исследования ведущий научный сотрудник МРНЦ Владимир Зайчик.
Опухоль представляет собой нарушение генетического аппарата клетки, добавил он. Поэтому вернуть ее в исходное состояние, когда патологический процесс запущен, уже невозможно. Однако, если на ранней стадии обнаружить избыток или недостаток элементов в тканях, можно понять причины аномалии и повлиять на ее развитие.
По мнению ученого, быстрый рост заболеваемости раком молочной железы в последние десятилетия во многом связан с изменениями, которые происходят в окружающей среде. Например, вследствие загрязнения атмосферы городов, применения «грязных» технологий в сельском хозяйстве, производстве продуктов питания и медикаментов. Всё это в значительной степени влияет на изменение химического состава в организме человека, что может спровоцировать развитие онкопатологии.
Поэтому, как считает Владимир Зайчик, проведение комплексных исследований, которые охватывают большие группы населения, поможет выявить риски предрасположенности в них к раковым заболеваниям. Это даст возможность принять своевременные меры для устранения угрозы.
Ученый подчеркнул, что важное преимущество разработанной методики заключается в возможности использования для анализа образцов массой несколько миллиграмм. Это позволяет применять материалы, полученные с помощью пункционной биопсии тканей — процедуры, которая предполагает минимальное нарушение естественных барьеров организма — кожи и слизистых оболочек.
— Исследования, основанные на спектрометрии, активно применяют для решения задач, связанных с обеспечением здоровья. В частности, в таких сферах, как контроль качества биотехнологических и лекарственных препаратов, — отметил заведующий лабораторией анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения Московского физико-технического института Станислав Отставнов.
Поэтому, по словам эксперта, применение спектрометров оправдано для изучения биологических объектов и установления связи между наличием каких-либо химических элементов в организме и развитием определенной болезни. Однако зачастую область их применения ограничена поверхностными областями (кожа, грудь). При этом ученые использовали спектрометрию для анализа внутренних тканей, что открывает новые направления поиска. В дальнейшем уточнение, какие именно сочетания элементов указывают на злокачественный процесс, поможет упростить и ускорить диагностику.
— Выявленная закономерность, а именно накопление микроэлементов-токсикантов на фоне дефицита жизненно важных макро- и микроэлементов, отмечена в различных опухолевых тканях, в том числе и при раке молочной железы. Кроме того, подобный дисбаланс элементов выявляется и в таких диагностических биосубстратах, как волосы, кровь и моча, — прокомментировал исследование заведующий кафедрой медицинской элементологии Российского университета дружбы народов им. П. Лумумбы Анатолий Скальный.
Он отметил, что в России несколько групп ученых ведут научные работы, которые подтверждают перспективность анализа химического состава в различных органах и тканях в качестве методов для раннего выявления онкологических заболеваний. Однако они требуют глубокой проработки и подтверждения испытаниями.
