Вадим Бэкман (Vadim Backman), профессор
биомедицинской инженерии Школы инженерии
и прикладной науки Мак-Кормика Северо-западного
университета. (Фото: cancer.northwestern.edu)

Новаторская биофотонная технология, разработанная в Северо-западном университете (Northwestern University), США, – первый метод скрининга для раннего выявления рака яичников путем исследования клеток не самих яичников, а соседнего с ними органа – матки.

Группа ученых Северо-западного университета и NorthShore HealthSystem (NorthShore) провела клинические испытания инновационной системы диагностики на пациентках с раком яичников. Используя парциальную волновую спектроскопическую микроскопию (partial wave spectroscopic (PWS) microscopy), исследователи наблюдали диагностические изменения в клетках эндометрия и эндоцервикса (слизистой канала шейки матки) пациенток с раком яичников, хотя под обычным микроскопом эти клетки выглядели совершенно нормально.

Полученные учеными результаты могут лечь в основу минимально инвазивного метода ранней диагностики с использованием легкодоступных клеток. Надежного метода раннего выявления рака яичников в настоящее время не существует.

Для изучения архитектуры клеток на наноуровне в парциальной волновой спектроскопии используется рассеяние света. С помощью PWS можно обнаружить глубокие изменения, в том числе самые ранние из известных признаков канцерогенеза. И главное, эти изменения можно увидеть в клетках, находящихся далеко от места опухоли или даже до ее образования.

«Мы были удивлены, обнаружив, что в клетках, взятых из слизистой шейки матки пациенток с раком яичников, наблюдаются диагностические изменения», – говорит Вадим Бэкман (Vadim Backman), профессор биомедицинской инженерии Школы инженерии и прикладной науки Мак-Кормика (McCormick School of Engineering and Applied Science), развивающий метод PWS в Северо-западном университете. «Преимущество наноцитологии заключается в том, что для обнаружения рака нам не нужно ждать образования опухоли».

Изображения контрольных (клетки хронической обструктивной болезни легких) и раковых клеток легких, полученные с помощью
стандартной и PWS-микроскопии. (Фото: clp.northwestern.edu)

«Видимые в клетках изменения идентичны, независимо от того, какой орган мы изучаем», – продолжает профессор Бэкман. «Мы столкнулись с универсальной физиологией клетки, которая может помочь обнаружить трудно диагностируемые виды рака уже на ранней стадии. Если эти изменения настолько универсальны, они должны быть очень важны».

Рак яичников, как правило, остается незамеченным, пока не метастазирует в другие органы. На этой поздней стадии он трудно поддается лечению и чаще всего заканчивается смертельным исходом.

В исследовании принимали участие в общей сложности 26 пациенток. Клетки эндометрия были взяты у 26 пациенток (11 с раком яичников и 15 контрольных), клетки из шейки матки – у 23 (10 с раком яичников и 13 контрольных). Небольшое количество участников исследования отражает трудности в подборе больных раком яичников.

Результаты исследования с помощью PWS показали значительно более выраженные нарушения наноархитектуры эпителиальных клеток как эндометрия, так и эндоцервикса у пациенток с раком яичников (по сравнению с контролем).

Парциальная волновая спектроскопия может обнаруживать внутриклеточные элементы размером 20 нанометров, показывая различия, не выявляемые с помощью стандартных методов микроскопии. PWS оценивает степень нарушений наноразмерной организации клетки, являющихся явным маркером развития рака в этом или соседнем органе.

Основанный на PWS тест использует «эффект поля» – биологическое явление, при котором клетки, расположенные на некотором расстоянии от злокачественных или предраковых опухолей, претерпевают молекулярные и другие изменения.

В предыдущих исследованиях Northwestern-NorthShore PWS-технология показала многообещающие результаты в раннем выявлении рака толстой кишки, поджелудочной железы и легких с использованием клеток соседних органов – слизистых прямой кишки, двенадцатиперстной кишки и щеки, соответственно. При развитии рака в клетках этих соседних органов также наблюдались изменения на наноуровне.

«Это интригующее открытие может стать прорывом, способным персонализировать стратегии скрининга рака яичников с помощью минимально инвазивных тестов», – считает Хемант К. Рой (Hemant K. Roy), MD, давний коллега и соавтор профессора Бэкмена.

Если метод будет коммерциализирован, PWS придет в клиническую практику с возможностью диагностики одного или более видов рака примерно через пять лет.

Статья с результатами исследования на раке яичников «Insights into the field carcinogenesis of ovarian cancer based on the nanocytology of endocervical and endometrial epithelial cells» опубликована в журнале International Journal of Cancer.