Звуковая биопсия помогла выявить биомаркеры рака мозга в крови

Метод заключается в предварительном использовании сфокусированного на мозге ультразвука, увеличивающего проницаемость гематоэнцефалического барьера и позволяющего попасть из мозга в кровь биомаркером опухоли в виде фрагментов ДНК раковых клеток. Целесообразность технологии продемонстрирована в предыдущих опытах на мышах и свиньях. Результаты опубликованы в журнале Theranostics. Диагностика раковых опухолей головного мозга сопровождается рядом вызовов. Для диагностирования других типов рака часто бывает достаточно информативным провести анализ крови на выявление типичных биомаркеров опухоли, например, фрагментов ДНК их клеток, циркулирующих в крови. Но в случае с опухолями мозга это не совсем оправдано из-за наличия гематоэнцефалического барьера. Эта структура, в основном из кровеносных сосудов мозга, избирательно препятствует проникновению молекул из крови к центральной нервной системе или наоборот. Ее функция — защитить важную и чувствительную нервную ткань от воздействия потенциальных вредных веществ, которые могут содержаться в крови. Но вместе с тем гематоэнцефалический барьер не пропускает из мозга в кровь отдельные молекулы, в частности биомаркеры мозговых опухолей. Поэтому анализ крови на выявление биохимических признаков рака мозга является малоинформативным. Точный способ диагностики в таком случае заключается в биопсии — взятии небольшого количества мозговой ткани для изучения. Процедура травматичная, требует значительной сноровки врача, сопровождается дополнительными рисками, а иногда вообще невозможно из-за особенностей расположения опухоли. И ученые из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Иллинойского университета в Чикаго нашли потенциальную замену биопсии, которая позволяет все же выявить в крови биомаркеры опухолей мозга.

Они попытались найти способ временно увеличить проницаемость гематоэнцефалического барьера, благодаря чему в кровь могла бы попасть циркулирующая ДНК опухолей. В конце концов ученые подумали, что помочь может фокусированный ультразвук. Несколько предыдущих исследований применяли метод для успешной доставки препаратов из крови в мозг. Замысел состоит в том что на конкретную часть мозга пациента фокусируется ультразвук, тогда как в кровоток ему вводят микро пузырьками безопасное контрастное вещество. При прохождении через мозговые сосуды, обрабатываемые ультразвуком, пузырьки начинают вибрировать и частично разрушают этим стенки сосудов. Благодаря этому те становятся более проницаемыми, следовательно, к ним легче могут попасть биомаркеры опухолей мозга. Поэтому их можно «выловить» взятием и анализом крови.

Опыты провели сначала на мышах с распространенным и самым агрессивным типом рака мозга у людей — глиобластомой. Поэтому опыты повторили на более крупных животных — свиньях с глиобластомой, что позволит лучше оценить целесообразность подобного вмешательства у людей. Испытуемые испытывали высоко точечное воздействия фокусированного ультразвука благодаря контролю за процедурой с помощью магнитно-резонансной томографии. Сразу после процедуры осуществляли забор крови, который анализировали методом полимеразной цепной реакции на наличие циркулирующей ДНК, свойственной глиобластомам — специфических генетических мутаций EGFRvIII и TERT C228T.

Звуковая биопсия, или сонобиопсия (sonobiopsy), как назвали ее авторы, действительно увеличила количество ДНК опухолей в крови до уровня, когда их можно легче выявить доступными способами. У мышей концентрация EGFRvIII в крови после процедуры была в 920 раз больше, по сравнению с мышами, которые не проходили ее. Чувствительность метода по этому показателю выросла с 7,14% до 64,71%. Зато концентрация TERT C228T была больше в среднем в 10 раз после сонобиопсии, а чувствительность возросла с 14,29 до 45,83 процента.

У свиней были получены подобные положительные результаты. Так, уровень EGFRvIII после процедуры повысился в 270 раз, а чувствительность диагностики выросла с 28,57 до 100%. Для показателя TERT C228T чувствительность изменилась с 42,86 до 71,43%.

Как у мышей, так и у свиней не было отмечено серьезных побочных эффектов от вмешательства. У них не обнаружили возрастание риска кровоизлияния или отмирания клеток. Частичное разрушение и увеличение проницаемости гематоэнцефалического барьера наблюдалось преимущественно лишь в месте непосредственного воздействия, и эти эффекты проходят через несколько дней. Но ученые говорят, что следующие опыты позволят лучше оценить потенциальные риски от процедуры звуковой биопсии. Они надеются, что проверенная ими технология позволит в будущем диагностировать глиобластому и другие типы рака мозга у людей на раннем этапе с помощью относительно простого выявления циркулирующей опухолевой ДНК в крови.

Ранее мы писали о том, как подобную технологию с микро пузырьками и ультразвуком успешно применили для доставки противоракового препарата через гематоэнцефалический барьер из крови в мозг пациенток с раком груди.

Перевод материала nauka.ua