Раковые клетки могут распространяться в другие части тела через кровь. И теперь исследователи разработали новый тип лазера, который может обнаруживать и убивать эти опухолевые клетки снаружи кожи.
Хотя это может быть еще далеко от того, чтобы стать коммерческим диагностическим инструментом, лазер в 1000 раз более чувствителен, чем современные методы, используемые для обнаружения опухолевых клеток в крови, сообщили исследователи 12 июня в журнале Science Translational Medicine.
Для проверки на распространение рака врачи обычно берут образцы крови, но часто тестам не удается обнаружить опухолевые клетки, даже если они присутствуют в одной пробе, особенно если у пациента ранняя форма рака, сказал старший автор Владимир Жаров, директор центр наномедицины в Университете Арканзаса для медицинских наук.
Если результаты тестов оказываются положительными, это, как правило, означает, что в крови имеется высокая концентрация циркулирующих опухолевых клеток; в этот момент рак, вероятно, широко распространился на другие органы, и зачастую «слишком поздно эффективно лечить пациентов», добавил Жаров.
Несколько лет назад Жаров и его команда выдвинули идею альтернативного неинвазивного метода для анализа больших количеств крови с большей чувствительностью. Выбрав привычный путь, они проверили его в лаборатории, затем на животных и недавно привели к клиническим испытаниям на людях.
Новая технология, получившая название Cytophone, использует импульсы лазерного излучения на внешней стороне кожи, чтобы нагреть клетки в крови. Но лазер только нагревает клетки меланомы, а не здоровые клетки, потому что эти клетки несут темный пигмент, называемый меланином, который поглощает свет. Затем цитофон использует ультразвуковую технику для обнаружения крошечных волн, излучаемых этим нагревательным эффектом.
Они протестировали технологию на 28 светлокожих пациентах с меланомой и на 19 здоровых добровольцах без меланомы. Они направили лазер на руки пациентов и обнаружили, что в течение 10–60 минут технология может идентифицировать циркулирующие опухолевые клетки у 27 из 28 из этих добровольцев.
Поиск и уничтожение опухолевых клеток
Устройство не дало никаких ложных срабатываний здоровым добровольцам и не вызывало проблем с безопасностью или побочных эффектов. Жаров сказал, что меланин - это пигмент, который обычно присутствует в коже, но клетки кожи не повреждены. Хотя кожа вырабатывает меланин естественным образом, эта лазерная техника не наносит вреда этим клеткам. Это связано с тем, что лазерный луч обнажает относительно большую площадь на коже (поэтому он недостаточно сфокусирован на отдельных клетках кожи, чтобы повредить их), в то время как энергия лазера больше концентрируется на кровеносных сосудах и циркулирующих опухолевых клетках, добавил он.
Неожиданно команда также обнаружила, что после лечения у больных раком было меньше циркулирующих опухолевых клеток. «Мы использовали относительно низкую энергию» с основной целью диагностики, а не лечения рака, сказал Жаров. Тем не менее, даже при такой низкой энергии лазерный луч мог разрушать раковые клетки.
Вот как это работает: когда меланин поглощает тепло, вода вокруг меланина внутри клеток начинает испаряться, образуя пузырь, который расширяется и разрушается, механически разрушая клетку, сказал Жаров.
«Наша цель - убивая эти клетки, мы можем помочь предотвратить распространение метастатического рака», - сказал он. Но он надеется провести дополнительные исследования для дальнейшей оптимизации устройства, чтобы убить больше опухолевых клеток, оставаясь при этом безопасным для других клеток.
Они также еще не тестировали устройство на людях с темной кожей, у которых уровень меланина выше. Несмотря на это, только очень небольшой процент афроамериканцев получают меланому.
Команда надеется расширить технологию, чтобы найти циркулирующие опухолевые клетки, выделяемые другими видами рака, кроме меланомы. Эти раковые клетки не несут меланина, поэтому, чтобы обнаружить их, исследователи должны сначала ввести пациентам специфические маркеры или молекулы, которые будут связываться с этими клетками, чтобы они могли быть нацелены лазером. До сих пор они продемонстрировали, что этот метод может работать на клетках рака молочной железы человека в лаборатории.
