Ученые Сеченовского университета совместно с исследователями из Австралии разработали устройство на основе технологии микрофлюидики (микрогидродинамики), с помощью которого можно выделять раковые клетки из мочи пациентов с раком предстательной железы. Результаты исследования, показавшего чувствительность и специфичность этого метода в диагностике рака, были опубликованы в журнале Cancers.

Рак предстательной железы занимает второе место по распространенности среди мужчин, в 2018 году он был диагностирован у 1,27 млн человек, почти 360 тысяч заболевших умерли. Добиться значительного снижения смертности пока не удается из-за того, что не найдено достаточно точного и при этом практически применимого метода диагностики, позволяющего выявлять заболевание на ранней стадии.

Обычно для проверки этого диагноза используется анализ крови на простатический специфический антиген (ПСА, его уровень повышается при раке простаты и некоторых других состояниях) и тканевая биопсия – взятие образца тканей для исследования. Оба эти метода имеют существенные недостатки. Так, анализ крови на ПСА недостаточно специфичен и может давать ложноположительные результаты, в частности, при других заболеваниях предстательной железы. Тканевая биопсия сама по себе является высокоинвазивным вмешательством, которое создает риск развития инфекции, локальных кровотечений и других осложнений. Также, как показали предыдущие исследования, жидкая биопсия крови (выделение из нее раковых клеток) обладает достаточно низкой чувствительностью из-за того, что концентрация таких клеток в крови мала.

Альтернативой может стать жидкая биопсия мочи. Наличие клеток рака предстательной железы в моче объясняется тем, что протоки предстательной железы анатомически связаны с уретрой, и раковые клетки пассивно выводятся в процессе мочеиспускания.

«Как было показано, при тестировании этой методики удалось выделить 85 (±6) процентов от общего клеток РПЖ в единице объема мочи, а также выделить клетки у 86% пациентов с ранними локализованными формами РПЖ. Сейчас мы стараемся оптимизировать разработанную методику, чтобы повысить ее эффективность, специфичность и чувствительность, а сама технология находится на стадии патентования», – рассказал первый автор статьи, младший научный сотрудник Института молекулярной медицины Сеченовского университета Алексей Ржевский.

Чтобы выделять клетки из жидкости, ученые предложили использовать разработанный ими микрофлюидный чип. Он представляет собой форму, отлитую из полимера, с тонким раздвоенным на конце каналом в форме спирали и тремя отверстиями: одним для поступления образца мочи и двумя – для сортировки клеток. При этом чип сконструирован таким образом, чтобы при пропускании жидкости через канал крупные – раковые – клетки смещались к внутренней стенке спирали и выходили через внутреннее отверстие, а более мелкие и легкие клетки – к наружной стенке, и выходили через наружное отверстие. Такой эффект обеспечивается одновременным воздействием на клетки нескольких центробежных сил.

Собранные клетки окрашивали с помощью флуоресцирующих антител – молекул, способных присоединяться к определенному типу клеток и светиться при облучении светом определенной длины волны. Клетки опухоли с антителами исследовали с помощью флуоресцентного микроскопа, замеряя интенсивность свечения: если она превышала рассчитанный порог, ученые делали вывод, что клетки являлись онкологическими.

Авторы статьи опробовали работу устройства, используя физраствор с известным заранее количеством клеток (при проведении пилотных экспериментов), а также образцы мочи здоровых людей и пациентов с раком предстательной железы. Чип показал достаточно высокую улавливающую способность и специфичность – в пилотных экспериментах он успешно собирал от 80 до 90% раковых клеток. Положительные результаты дали и тесты с образцами мочи: верно определить наличие заболевания удалось у 12 из 14 пациентов с раком предстательной железы, а его отсутствие – у 11 из 14 здоровых добровольцев.