Νέα εποχή στην έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου του πνεύμονα υπόσχεται η μέθοδος που ανέπτυξε ομάδα από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (Massachusetts Institute of Technology-MIT), η οποία περιλαμβάνει την εισπνοή αισθητήρων σε μέγεθος νανοσωματιδίου και ένα τεστ ούρων έπειτα, το οποίο μπορεί να αποκαλύψει την κακοήθεια.
Η μέθοδος θα μπορούσε να αντικαταστήσει ή να συμπληρώσει το νούμερο ένα εργαλείο για διάγνωση του καρκίνου του πνεύμονα σήμερα, την αξονική τομογραφία θώρακος χαμηλής δόσης (Low dose CT), και να έχει σημαντικό θετικό αντίκτυπο σε χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος με έλλειψη σε αξονικούς τομογράφους, σύμφωνα με την επικεφαλής συγγραφέα Sangeeta Bhatia, καθηγήτρια Επιστημών και Τεχνολογίας Υγείας, Ηλεκτρικής Εφαρμοσμένης Μηχανικής και Πληροφορικής στο ΜΙΤ, καθώς και μέλος του Ινστιτούτου Koch του ΜΙΤ για την Ολοκληρωμένη Έρευνα για τον Καρκίνο.
Τα εισπνεόμενα σωματίδια
Εδώ και δέκα χρόνια, η Δρ Bhatia με την ομάδα της έχουν αφιερωθεί στην ανάπτυξη νανοαισθητήρων για τη διάγνωση καρκίνων και άλλων νοσημάτων, με το τωρινό εγχείρημα να επικεντρώνεται στη δυνατότητα χρήσης τους αντί της αξονικής τομογραφίας.
Οι μικροσκοπικοί αισθητήρες αποτελούνται από πολυμερή νανοσωματίδια επικαλυμμένα με έναν κώδικα αναφοράς, όπως ένας γραμμωτός κώδικας DNA (DNA Barcoding), το οποίο αποκόπτεται από το σωματίδιο όταν ο αισθητήρας συναντήσει πρωτεάσες, ειδικά ένζυμα που παρουσιάζουν υπερδραστηριότητα σε περιπτώσεις όγκων. Αυτοί οι κώδικες αναφοράς συσσωρεύονται τελικά στα ούρα και αποβάλλονται από τον οργανισμό.
Προηγούμενες εκδοχές των νανοαισθητήρων για καρκίνους όπως του ήπατος και των ωοθηκών είχαν σχεδιαστεί για ενδοφλέβια χορήγηση, η εισπνεόμενη μορφή τους εντούτοις -διάλυμα για νεφελοποιητή και ξηρή σκόνη για συσκευές εισπνοής (σπρέι)- θα μπορούσε να μειώσει το κόστος και έτσι υπάρξει μεγαλύτερη ισότητα πρόσβασης στην έγκαιρη διάγνωση, σύμφωνα με την καθηγήτρια.
Αναφορικά με την ταινία εξέτασης ούρων, σχεδιάστηκε ώστε να μπορεί να ανιχνεύσει έως και τέσσερις διαφορετικούς γραμμωτούς κώδικες DNA, καθένας από τους οποίους υποδεικνύει την παρουσία μιας διαφορετικής πρωτεάσης, χωρίς κάποια προεργασία ή επεξεργασία του δείγματος ούρων. Το τεστ δίνει αποτελέσματα μέσα σε 20 λεπτά.
Ακριβής διάγνωση
Η ερευνητική ομάδα δοκίμασε τα τεστ σε ποντίκια γενετικά τροποποιημένα ώστε να εμφανίσουν κακοήθεια στους πνεύμονες παρόμοια με των ανθρώπων. Χορήγησαν τους νανοαισθητήρες 7,5 εβδομάδες μετά την ανάπτυξη όγκου, χρονικό σημείο που πιθανότατα αντιστοιχεί σε καρκινικό στάδιο 1 ή 2 στον άνθρωπο.
Στην πρώτη αλυσίδα πειραμάτων, έγιναν μετρήσεις 20 διαφορετικών αισθητήρων σχεδιασμένων να ανιχνεύουν διαφορετικές πρωτεάσες. Με χρήση ενός αλγόριθμου μηχανικής μάθησης για την ανάλυση των αποτελεσμάτων, εντόπισαν έναν συνδυασμό τεσσάρων αισθητήρων που θα μπορούσαν να δώσουν ακριβή διαγνωστικά αποτελέσματα, όπως και επιβεβαιώθηκε με την εφαρμογή τους στα πειραματόζωα.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, πιθανώς να χρειάζονται περισσότεροι αισθητήρες για ακριβή διάγνωση στους ανθρώπους, ένα ζήτημα που θα μπορούσε να επιλυθεί με χρήση πολλαπλών ταινιών εξέτασης, καθεμία σχεδιασμένη για να ανιχνεύει τέσσερις διαφορετικούς γραμμωτούς κώδικες DNA. Η ομάδα ανέφερε πως σκοπεύει να αναλύσει άμεσα δείγματα ανθρώπινων βιοψιών για να διαπιστωθεί αν τα διαθέσιμα πάνελ αισθητήρων θα λειτουργούσαν και για την ανίχνευση καρκίνων στον άνθρωπο και, μακροπρόθεσμα, ελπίζουν να πραγματοποιήσουν κλινικές δοκιμές σε ανθρώπινους ασθενείς.
