Самарские ученые разрабатывают метод лазерной экспресс-диагностики рака простаты

Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С. П.Королёва совместно с коллегами из Москвы разрабатывают метод экспресс-диагностики рака простаты с помощью лазерной спектроскопии. Результаты исследований опубликованы в известном международном научном журнале Molecules, посвященном различным разделам химии, в том числе медицинской и физической химии.

По данным из открытых источников, ежегодно в мире выявляется около 400 тысяч случаев рака простаты, в ряде стран он занимает в структуре онкологических заболеваний второе или третье место после рака легких и рака желудка. Этот тип злокачественного новообразования традиционно считается одним из самых сложных для диагностики, поскольку он часто развивается вместе с предопухолевыми процессами, когда опухоли по сути еще нет и ее нельзя увидеть во время ультразвукового или рентгенологического исследования.

С 70-х годов прошлого века и по настоящее время для ранней диагностики рака предстательной железы обычно назначается анализ крови на простатический специфический антиген (ПСА). Однако с помощью этого анализа наличие рака однозначно определить нельзя, потому что уровень ПСА увеличивается в крови и при доброкачественной опухоли простаты, и при хроническом простатите. Кроме того, получение результатов данного анализа в лаборатории, как правило, занимает не менее двух дней.

- Точная и быстрая диагностика онкологических заболеваний остается актуальной проблемой мировой медицины. На сегодняшний день наиболее перспективным инструментом для клинической диагностики злокачественных опухолей в реальном времени являются спектральные методы, которые обладают рядом преимуществ: они не требуют специальной подготовки объекта исследования и обладают высокой химической и биохимической специфичностью. Наиболее чувствительным спектральным методом анализа метаболизма тканей человека является Рамановская спектроскопия, при которой задействовано лазерное излучение, - рассказал один из авторов статьи, доцент кафедры лазерных и биотехнических систем Самарского университета Дмитрий Артемьев.

Рамановская спектроскопия – это один из методов оптической биопсии: посветив лазерным лучом на исследуемую ткань, с помощью спектрального анализа можно оценить биохимические и структурные изменения, происходящие в тканях. Таким образом, результат анализа можно узнать буквально за считанные минуты, сразу после компьютерной обработки полученных спектральных данных.

- Первый этап нашего исследования показал, что Рамановская спектроскопия, безусловно, имеет потенциал для диагностирования злокачественных образований простаты. Результаты, представленные в нашей статье, показывают, что этот метод полностью позволяет выявлять опухолевую ткань простаты, отличая ее от здоровой. В ходе многочисленных экспериментов были определены параметры лазерного излучения, необходимые для эффективной диагностики, - отметил Дмитрий Артемьев.

По итогам экспериментов, проведенных на различных образцах человеческой ткани, ученые определили, что наиболее эффективным для диагностики новообразований простаты является инфракрасный лазер с длиной волны 785 нанометров. Лазеры примерно с такой длиной волны ранее массово применялись в компьютерных CD-дисководах, а сейчас их можно встретить в лазерных принтерах.

- Значения точности достигли 100% для лазера с длиной волны 785 нм. Были подтверждены основные особенности клеточного метаболизма, происходящего в ткани злокачественной опухоли простаты, а именно отсутствие аэробного гликолиза, сверхэкспрессия определенных маркеров и сильное увеличение концентрации холестерина и его сложных эфиров, а также жирных кислот и глутаминовой кислоты. Наличие в спектре ансамбля пиков комбинационного рассеяния с повышенной интенсивностью, присущих жирным кислотам, бета-глюкозе, глутаминовой кислоте и холестерину, является фундаментальным фактором для идентификации рака простаты, - подчеркнул ученый.

Для использования разрабатываемого метода диагностики на практике необходимо создать тонкий оптоволоконный зонд. По одним оптическим волокнам зонда лазерный луч попадет на обследуемые ткани, а при помощи других оптоволокон собирается и доставляется излучение, которое несет в себе необходимую спектральную информацию. Проект планируется реализовать в течение нескольких лет.