Ученые разработали новый метод, позволяющий выявлять злокачественные клетки по особенностям их геометрической формы.

Специалистам давно известно, что злокачественные клетки выглядят и ведут себя не так, как нормальные. Например, ядра здоровых клеток имеют более правильные округлые очертания, чем ядра клеток опухолей. Эксперименты, проведенные исследователями университета Кларксона в Потсдаме (штат Нью-Йорк), целью которых было изучение различий между геометрическими очертаниями здоровых и злокачественных клеток шейки матки человека, показали, что для раковых клеток характерна значительно более высокая степень фрактальности.

Фрактальными называют сложные геометрические фигуры, состоящие из частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком (см. подробнее о фракталах здесь). Например, под микроскопом грань снежинки выглядит одинаково при разных увеличениях. Наиболее наглядным примером фрактальности человеческого организма является кардиограмма, при анализе продолжительных фрагментов которой последовательности ударов сердца также выглядят фрактальными.

Рис. 1. На рисунке изображения фрактального образца (слева) и клетки (справа), полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) и атомно-силового микроскопа (AFM).

Для изучения клеток на масштабе одного нанометра (одной миллионной миллиметра) исследователи использовали атомно-силовой микроскоп, что позволило им не только впервые составить трехмерную карту клеточной поверхности, но и картировать на различных точках поверхности клетки такие ее свойства, как плотность и адгезивность (способность «прилипать», в данном случае к игле зонда микроскопа).

Анализ полученных результатов показал, что, хотя для формы нормальных клеток и характерна определенная фрактальность, она не идет ни в какое сравнение с фрактальностью геометрии злокачественных клеток. Более того, высокая степень фрактальности характерна для карты адгезивности поверхности клеток опухолей, чего нельзя сказать о здоровых клетках.

Существующие цитологические методы выявления рака шейки матки, такие как мазок Папаниколау, эффективны и неинвазивны, но их чувствительность в среднем составляет всего 47%. Разработанный же исследователями критерий фрактальности позволил безошибочно определить злокачественную природу 300 клеток, выделенных у 12 пациенток.

В настоящее время разработчики планируют проведение более масштабного тестирования предлагаемого ими метода. Они также собираются изучить изменения фрактальности в процессе превращения нормальных клеток в злокачественные.