Американські вчені описали потенційний новий спосіб діагностування раку мозку гліобластоми за допомогою аналізу крові. Метод полягає у попередньому використанні сфокусованого на мозку ультразвуку, що збільшує проникність гематоенцефалічного бар'єра та дає змогу потрапити з мозку до крові біомаркерам пухлини у вигляді фрагментів ДНК ракових клітин. Доцільність технології продемонстрована в попередніх дослідах на мишах та свинях. Результати оприлюднені в журналі Theranostics.
МРТ мозку чоловіка з гліобластомою. S. Cha / American Society of Neuroradiology, 2006
Чому важливо розробити новий підхід до діагностування раку мозку?
Діагностування ракових пухлин головного мозку супроводжується низкою викликів. Для діагностування інших типів раку часто буває достатньо інформативним провести аналіз крові на виявлення типових біомаркерів пухлини, наприклад, фрагментів ДНК з їхніх клітин, що циркулюють у крові. Але у випадку з пухлинами мозку це не зовсім виправдано через наявність гематоенцефалічного бар'єра. Це структура, головно із кровоносних судин мозку, яка вибірково перешкоджає проникненню молекул із крові до центральної нервової системи або навпаки. Її функція — захистити важливу і чутливу нервову тканину від впливу потенційних шкідливих речовин, які можуть міститися в крові. Але разом із тим гематоенцефалічний бар'єр не пропускає з мозку до крові окремі молекули, зокрема біомаркери мозкових пухлин. Через це аналіз крові на виявлення біохімічних ознак раку мозку є малоінформативними. Натомість найточніший спосіб діагностування у такому разі полягає в біопсії — взятті невеликої кількості мозкової тканини для вивчення. Процедура травматична, вимагає значної вправності лікаря, супроводжується додатковими ризиками, а іноді взагалі неможлива через особливості розташування пухлини. Та вчені з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі та Іллінойського університету в Чикаго знайшли потенційну заміну біопсії, яка дає змогу все ж виявити в крові біомаркери пухлин мозку.
Яким чином вчені обійшли гематоенцефалічний бар'єр?
Вони спробували знайти спосіб тимчасово збільшити проникність гематоенцефалічного бар'єра, завдяки чому до крові могла би потрапити циркулююча ДНК пухлин. Зрештою вчені подумали, що допомогти може фокусований ультразвук. Кілька попередніх досліджень застосовували метод для успішного доставлення препаратів із крові до мозку. Задум полягає у націленні на конкретну частину мозку пацієнта фокусованого ультразвуку, тоді як у кровотік йому вводяться мікробульбашки безпечної контрастної речовини. При проходженні через мозкові судини, що обробляються ультразвуком, бульбашки починають вібрувати та частково руйнують цим стінки судин. Завдяки цьому ті стають більш проникними, отже до них легше можуть потрапити біомаркери пухлин мозку. Відтак їх можна «виловити» взяттям та аналізом крові.
Перевірку припущення провели спочатку на мишах із найпоширенішим та найагресивнішим типом раку мозку в людей — гліобластомою. Відтак досліди повторили на більших тваринах — свинях із гліобластомою, що дасть змогу краще оцінити доцільність подібного втручання у людей. Піддослідні зазнавали високоточного впливу фокусованого ультразвуку завдяки контролю за процедурою з допомогою магнітно-резонансної томографії. Одразу після процедури здійснювали забір крові, який аналізували методом полімеразної ланцюгової реакції на наявність циркулюючої ДНК, властивої гліобластомам — специфічних генетичних мутацій EGFRvIII та TERT C228T.
Наскільки вдалося відкрити гематоенцефалічний бар'єр?
Звукова біопсія, або сонобіопсія (sonobiopsy), як назвали її автори, дійсно збільшила кількість ДНК пухлин у крові до рівня, коли їх можна легше виявити доступними способами. У мишей концентрація EGFRvIII у крові після процедури була у 920 разів більшою, у порівнянні з мишами, що не проходили її. Чутливість методу щодо цього показника (тобто у якої частки хворих із гліобластомою дійсно виявляється показник), зросла із 7,14 відсотка до 64,71 відсотка. Натомість концентрація TERT C228T була більшою у середньому у 10 разів після сонобіопсії, а чутливість зросла із 14,29 до 45,83 відсотка.
У свиней були отримані подібні позитивні результати. Так, рівень EGFRvIII після процедури збільшився у 270 разів, а чутливість діагностування за ним зросла з 28,57 до 100 відсотків. Для показника TERT C228T чутливість змінилася із 42,86 до 71,43 відсотка.
Як у мишей, так і в свиней не було відмічено серйозних побічних ефектів від втручання. У них не виявили зростання ризику крововиливів чи відмиранням клітин. Часткове руйнування та збільшення проникності гематоенцефалічного бар'єра спостерігалося переважно лише в місці безпосереднього впливу, і ці ефекти проходять за кілька днів. Але вчені кажуть, що наступні досліди дозволять краще оцінити потенційні ризики від процедури звукової біопсії. Вони сподіваються, що перевірена ними технологія дасть змогу в майбутньому діагностувати гліобластому та інші типи раку мозку в людей на ранньому етапі за допомогою відносно простого виявлення циркулюючої пухлинної ДНК в крові.
Раніше ми писали про те, як подібну технологію із мікробульбашками та ультразвуком успішно застосували для доставлення протиракового препарату через гематоенцефалічний бар'єр із крові до мозку пацієнток з раком грудей.