Máme nos na rakovinu?

Jedním z nejrozšířenějších a nejagresivnějších forem rakoviny plic je nemalobuněčný karcinom. Ročně na něj umírá 90% diagnostikovaných pacientů, což je více než milion lidí na světě.

Karcinom velmi ochotně tvoří metastáze, nejčastěji v lymfatických uzlinách, mozku, kostech, játrech a nadledvinkách. Právě proto si tento karcinom vědci z univerzity v Masachusetts, pod vedením Vincenta Rotella, zvolili k testování nové metody umožňující rychlou a přesnou identifikaci rakovinných buněk v živých tkáních. Autoři sami přirovnávají tuto převratnou metodu k lidskému nosu. Podobně jako lidský nos dokáže přesně identifikovat vůni, kterou ucítil naposled před mnoha lety, dokáže tato metoda diagnostikovat různé typy rakoviny.

Základem nové metody je interakce vzorku tkáně se souborem senzorů, které jsou navázané na zlaté nanočástice. Ty jsou umístěny v pravidelné mřížce a můžeme je přirovnat k velice citlivému „chemickému nosu“. Získaný interakční profil mezi analyzovaným vzorkem a „nosem“ se srovná s databází, což umožní klinickému pracovišti určit nejen druh rakoviny, ale i např. to, zda se jedná o nádor primární nebo jeho metastázi. Vincent Rotell dále popisuje, jak tato převratná metoda funguje: „Chemický nos“ se skládá z kladně nabitých zlatých nanočástic a zeleně fluoreskujícího proteinu (GFP), který nese záporný náboj. Bez přítomnosti analyzovaného vzorku je GFP přitahován k povrchu nanočástic a jeho fluorescence je utlumena. Ovšem po přidání vzorku začnou proteiny obsažené ve vzorku soutěžit s GFP o vazbu na povrchu nanočástic. GFP je tím znesnadněna vazba na nanočástice, což vede k následné fluorescenci. Rozdílné interakce mezi nanočásticemi a proteiny z různých tkání tak produkují rozdílná fluorescenční spektra charakteristická pro danou tkáň nebo buněčný stav“.

Aktuální verze „chemického nosu“ umožňuje detekovat současně několik interakcí, mezi něž patří interakce aromatických reziduí proteinů, hydrofóbní interakce a interakce na bázi vodíkových vazeb. Schopnost rozpoznat zdravou tkáň již byla úspěšně testována na biopsiích několika zdravých myší. „Přibližně 2 nm velké nanočástice poskytují „mikrolešení“ pro celou řadu chemických interakcí mezi proteiny, což umožňuje „nos“ různě přizpůsobovat a měnit jeho citlivost na různé typy rakovin“, dodává Vincent Rotell. Už pouhé tři druhy interakcí poskytují obdobnou citlivost, jakou nabízejí konkurenční metody. Oproti běžným celobuněčným metodám však dosahuje „chemický nos“ vyšší citlivosti a nižší chybovosti. Zároveň se jedná o první metodu, založenou na chemické interakci mezi proteiny, která je schopná úspěšně rozlišit i stádium onemocnění.

Během experimentálního testování byly lidské rakovinné buňky vpraveny do artérie laboratorní myši. Několik týdnů po úspěšné inokulaci vědci izolovali buňky z primárního nádoru a ze čtyř různých metastází. K testu bylo použito 200 ng celkového buněčného lyzátu (přibližně 1000 buněk). Chemický nos byl schopen od sebe odlišit jak buňky primárního nádoru od zdravých, tak i jednotlivé metastáze. Získané fluorescenční profily byly navíc opakovatelné a specifické pro konkrétní tkáň. 

Podle mého názoru se jedná o průlomovou metodu, kdy s využitím základních chemických interakcí lze diagnostikovat nejen druh rakoviny, ale i její stádium. Obávám se pouze toho, že lidé, nejsou na rozdíl od laboratorních myší, potomci příbuzenského křížení, a proto předpokládám např. mnohem vyšší heterogenitu v proteinové expresi jednotlivých tkání u různých osob oproti tkáním různých myší. To by mohlo ovlivnit schopnost „chemického nosu“ odlišit zdravou tkáň od rakovinné. Jako další  nevýhodu  vnímám fakt, že  je potřeba znát přesné místo metastáze, abychom mohli správně odebrat poškozenou tkáň. Proto se zřejmě klasickým zobrazovacím postupům v diagnostice nadále nevyhneme.

Autor: RNDr. Klára Kazdová

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Originální studie:

Rana S., Singla A.K., Bajaj A.,Elci S.G., Miranda O.R., Mout R., Yan B., Jirik F.R., Rotello V. M. (2012): Array – based sensing of metastatic cells and tissues using nanoparticles – fluorescent protein conjugates. ACS Nano.

Další použité zdroje:

Science Daily (13.9. 2012) - Chemist develop nose-like array to „smell“ cancer

National cancer institute: http://www.cancer.gov/cancertopics/pdq/treatment/non-small-cell-lung/Patient/page2

Charakteristika Nu-nu myší: http://www.criver.com/ENUS/PRODSERV/BYTYPE/RESMODOVER/RESMOD/Pages/NuNuNudeMouse.aspx