Общеизвестно, что рак головного мозга отличается высоким уровнем смертности. Однако в последнее время ученые все больше убеждаются в том, что с помощью несложных анализов крови можно значительно улучшить качество жизни пациентов, выявляя болезнь на самых ранних стадиях. Последняя разработка - высокочувствительный биосенсор, который можно назвать системой "глубокого наблюдения", способный обнаружить и точно определить местонахождение опухолей всего по одной капле крови.

Недавно разработанный анализ крови может стать основой для более точных способов диагностики рака мозга. Depositphotos

Ученые уже давно занимаются персептивными исследованиями крови для выявления онкологических маркеров. Такие тесты представляют собой точную и микроинвазивную форму диагностики по сравнению с биопсией тканей и методами визуализации. Недавно группа канадских ученых разработала сверхчувствительный биосенсор, состоящий из нанослоев двухвалентного оксида никеля на подложке из никелевого сплава. Новое устройство способно распознавать материалы, выделяемые опухолями, включая нуклеиновые кислоты, белки и липиды. Интересно, что микроскопические количества этих субстанций способны проникать через гематоэнцефалический барьер и циркулировать по кровотоку.

Используя всего пять микролитров крови, что значительно меньше капли (1 мкл = 1000 мл), биосенсор способен обнаружить эти материалы и создать для каждого образца своеобразный молекулярный отпечаток пальца. Затем такие уникальные профили анализируются с помощью нейронной сети. Оказалось, что это чрезвычайно эффективно для обнаружения опухолей, а также для проведения более сложных экспериментов.

Экспериментируя со своим биосенсором, ученые смогли отличить рак мозга от рака груди, легких и колоректального рака со 100% специфичностью и чувствительностью. Кроме того, исследователям удалось с высочайшей точностью дифференцировать первичные опухоли мозга от вторичных, распространившихся в легких или молочной железе. Но самой убедительной демонстрацией эффективности этого метода стал тот факт, что ученые с 96% точностью вычислили, в какой из девяти частей мозга находится злокачественная опухоль.

Поэтому свою технологию ученые сравнивают с системой "глубокого наблюдения" за раком мозга. Несмотря на то, что для начала клинических исследований необходимо провести дополнительную работу, по замыслу экспертов, анализ крови будет дополнять существующие методы терапии, помогая специалистам диагностировать и отслеживать развитие опухоли мозга, а также более точно подбирать методы лечения.

Исследователи провели глубокое наблюдение за опухолью мозга на основе жидкой биопсии, используя очень минимальное количество сыворотки крови (5 мкл) в режиме реального времени. Эксперты предположили, что целостный анализ сыворотки может стать надежным источником для глубокого наблюдения за раком мозга. Для выявления мельчайших количеств опухолевого материала в циркуляции крови был синтезирован сверхчувствительный 3D-наносенсор, использован метод SERS в качестве диагностической методики и проведен DEEP-наблюдение рака мозга на основе нейронной сети. Обнаружение первичной и вторичной опухоли достигло 100% точности. Прогнозирование внутричерепного расположения опухоли было выполнено с эффективностью 96%

Результаты данного эксперимента были представлены в медицинском издании ACS Nano.

Источники: Американское химическое общество, журнал ACS Nano, журнал Newatlas

1. (https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.2c04187)

2. (https://newatlas.com/medical/deep-surveillance-sensor-brain-tumor-blood/)

3. (https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2022/september/biosensor-detects-brain-tumors-with-less-than-a-drop-of-blood.html)