Рак: ранняя диагностика в условиях голого энтузиазма

В России, так же как и в мире, онкологические заболевания стоят на втором месте среди причин смерти, сразу после болезней сердечно-сосудистой системы. Одним из наиболее распространенных типов рака у мужчин является рак предстательной железы. Например, в 2009 г. доля этого заболевания по России составила 10,7%, а в Новосибирской области в 2013 г. (по данным Новосибирскстата) – 12,3% всех онкологических заболеваний, встречающихся у мужчин. Кроме того, это частая причина смерти пожилых мужчин – риск заболеть растет с возрастом.

Заболеваемость раком предстательной железы год от года растет. К сожалению, ранние клинические симптомы у этой патологии практически отсутствуют, поэтому диагностируют ее, как правило, только на II–III стадии, когда известные способы лечения уже не могут быть столь эффективными, как при более раннем выявлении. Широко используемый белковый маркер рака предстательной железы – простатический специфический антиген (ПСА) недостаточно эффективен для своевременного выявления рака предстательной железы и в 2014 г. не рекомендован для выявления рака предстательной железы U.S. Preventive Services Task Force (USPSTF) – наиболее представительной организацией, которая анализирует медицинские данные и выдает рекомендации. Причиной является низкая специфичность анализа – т.е. очень много людей незаслуженно попадает в группу больных со всеми вытекающими неприятностями.

Эффективная диагностика рака предстательной железы, в том числе и на ранних стадиях, является актуальной задачей, которую необходимо решать сегодня. Одним из вариантов решения этой задачи может быть использование «жидкой биопсии» – недавно придуманного американскими учеными термина, обозначающего давно известный подход, основанный на исследовании циркулирующих нуклеиновых кислот крови. Еще в 1994 г. впервые российским исследователем Васюхиным и, одновременно, Соренсеном было показано, что в крови можно найти ДНК из опухолевых клеток. Долгое время эти данные считались авантюрными, пока не выяснилось, что это чистая правда и опухолеспецифические ДНК и РНК могут действительно циркулировать в крови, только в очень небольшом количестве и в составе таких структур, из которых их не так-то просто выделить для анализа. Только несколько лет назад, например, стало известно, что РНК и микроРНК могут циркулировать в составе микрочастиц – экзосом, а структура циркулирующих нуклеопротеиновых комплексов ДНК до сих пор известна только в общем виде.

Чтобы исследовать внеклеточные микро- и наночастицы на современном уровне, в 2012 г. в ИХБФМ совместно с сотрудниками других институтов СО РАН – Института неорганической химии и Института физики полупроводников, был инициирован интеграционный проект междисциплинарных фундаментальных исследований, в рамках которого решаются как фундаментальные задачи, связанные с функциями экзосом и микровезикул, так и практические задачи по разработке новых подходов к диагностике и лечению заболеваний человека с использованием циркулирующих мембранных комплексов.

В ИХБФМ СО РАН исследования внеклеточных нуклеиновых кислот были начаты еще в начале двухтысячных. Ольга Брызгунова, сотрудник лаборатории молекулярной медицины ИХБФМ СО РАН, и лауреат конкурса L’OREAL-UNESCO «Для женщин в науке» 2015 г. рассказала о своей работе корреспонденту журнала «НАУКА из первых рук» Татьяне Морозовой:

L’OREAL-UNESCO в 1989 г. организовали премию «Для женщин в науке» для повышения интереса к работе женщин-ученых. В России программа реализуется с 2007 года совместно с Российской академией наук.

«Внеклеточными нуклеиновыми кислотами я занимаюсь с самого моего прихода в лабораторию – с 2002 года. На тот момент работа по этому направлению в России только начиналась, да и в мире пока не было пика интереса к внеклеточным нуклеиновым кислотам. Во всем мире для поиска характерных для онкологических, аутоиммунных и ряда других заболеваний использовали исключительно нуклеиновые кислоты плазмы крови, а клетки крови выбрасывали.

В лаборатории молекулярной медицины ИХБФМ СО РАН впервые было показано, что нуклеиновые кислоты могут быть связаны и с клеточной поверхностью, а значит, и в этой фракции могут быть интересные для анализа нуклеиновые кислоты. Тогда в нашей лаборатории развернулась работа по разработке методов выделения внеклеточных нуклеиновых кислот и методов диагностики разных типов онкологических заболеваний. Вначале я изучала внеклеточные нуклеиновые кислоты, выделенные из крови и занималась раком молочной железы. После аспирантуры перешла на работу с кровью и мочой, занимаясь раком предстательной железы.

Поскольку содержание основного маркера рака предстательной железы – простатического специфического антигена может возрастать (а может и не возрастать) как при раке, так и при некоторых других состояниях, например, при воспалении, доброкачественной опухоли предстательной железы, этот маркер не удовлетворяет требованиям специфичности и чувствительности. То есть почти в 50% случаев, когда у человека есть рак, простатический специфический антиген может быть в норме, и, наоборот, он может быть повышен, когда у человека нет онкологии. Тогда у здорового в этом отношении человека берут биопсию, что и физически больно, и морально очень тяжело. Однако еще хуже не узнать о развивающейся опухоли. Мы хотим научиться диагностировать рак предстательной железы по внеклеточным нуклеиновым кислотам, чтобы человек мог узнать о болезни на ранней стадии, сдав простой анализ крови и мочи на плановом медосмотре». 

За пять лет до того, как премию получила Ольга, стипендиаткой L’OREAL-UNESCO стала еще одна сотрудница лаборатории молекулярной медицины ИХБФМ СО РАН Светлана Тамкович также за исследование внеклеточных нуклеиновых кислот, но для создания диагностического метода выявления рака молочной железы.

«Общее в нашей работе – это объект исследования – внеклеточные нуклеиновые кислоты; перекрываются и используемые методики, – рассказала Ольга, – но в результате моей работы появились новые методы выделения внеклеточных нуклеиновых кислот. Теперь их можно выделять более эффективно и быстро. Новизна заключается в разработке новых протоколов и адсорбентов.

Основным биоматериалом, с которым мы работаем по раку предстательной железы, является не кровь, а моча. Это заметно повышает привлекательность, чувствительность и специфичность анализов. Усовершенствованными мной методами для выделения нуклеиновых кислот из крови, которые мы изначально разрабатывали вместе со Светланой, а также разработанными мной методами выделения нуклеиновых кислот из мочи пользуются и сотрудники лаборатории, и коллеги из Томского онкологического диспансера».

Лаборатория молекулярной медицины сотрудничает с областным онкологическим диспансером, городской клинической больницей №1, ЦНМТ, Томским онкологическим диспансером, клиникой Мешалкина, ЦКБ СО РАН. Врачи подготавливают коллекции биоматериалов пациентов для работы лаборатории.

Помогут в создании более точной диагностической платформы и результаты фундаментальных исследований Ольги. «При раке предстательной железы, в отличие от нормы, наблюдается изменение статуса метилирования гена GSTP1; это фермент, участвующий в метаболизме ксенобиотиков (чужеродных соединений). Метилирование гена (присоединение метильных групп к цитозинам в его регуляторной области) делает его неактивным.

В нашей работе впервые было показано, что метилированные нуклеиновые кислоты более стабильны, чем неметилированные. Это значит, что ДНК опухоли, в отличие от ДНК здоровой клетки, будет дольше циркулировать в крови, где находятся и ферменты, способные ее гидролизовать. Это увеличивает шансы на то, что можно извлечь ДНК опухолевой клетки до того, как она будет разрушена, и сделать на основе таких ДНК диагностику. И мы это сделали – впервые, напрямую секвенировали кусочек гена GSTP1 внеклеточной ДНК опухолевой клетки, сравнили последовательность нуклеотидов в гене у больного и здорового, при доброкачественной опухоли и злокачественной».

От рака молочной железы в Америке вылечивается 95% женщин, в России – 60%.

Предполагается, что наборы для диагностики рака предстательной железы и других видов онкологии, над которыми работают в лаборатории молекулярной медицины, будут разрабатываться здесь же. В набор (диагностическую платформу) будет, скорее всего, входить система для выделения внеклеточных нуклеиновых кислот (растворы и компонент для сорбции), а также ПЦР-системы для определения изменений внеклеточных нуклеиновых кислот (растворы и олигонуклеотиды).

Дальнейшую судьбу научной идеи, как это часто бывает, предсказать сложно. Кто будет заниматься ее продвижением в бизнес-среде, искать инвесторов, когда простым людям будет доступна диагностика рака на ранних стадиях путем простого анализа крови и мочи, и будет ли это полностью российская разработка или аналог западной, пока непонятно.

Несмотря на реформу РАН и серьезное ослабление полномочий и возможностей Сибирского отделения РАН, Новосибирский Академгородок остается перспективным научным центром – стоит только поближе познакомиться с разработками сибирских ученых. Методы выделения внеклеточных нуклеиновых кислот из различных биоматериалов для создания диагностической платформы различных видов рака, которые ведут специалисты ИХБФМ СО РАН, одно из них.

К сожалению, недостаточное финансирование остается одной из насущных проблем в некоторых сферах российской науки, и снижает темпы работ и их перспективность в будущем. Даже когда говорят, что борьба с раком – это первая задача в современном мире, на деле не всегда российское государство готово давать деньги на это.

В мировой практике, доля государственного бюджета на развитие фундаментальной науки составляет лишь 30%, остальные 70% вкладывает бизнес.

«Проекты по разработке диагностики на рак легкого и предстательной железы уже давно финансируются очень скупо, но мы как-то находили возможность работать дальше. Что касается работы Светланы Тамкович, то на это направление нет финансирования уже несколько лет. Сейчас мы пытаемся вновь возобновить работу по раку молочной железы, но только на голом энтузиазме.По словам научного руководителя Ольги, заведующего лабораторией молекулярной медицины ИХБФМ СО РАН Павла Лактионова, их результаты по диагностике рака легкого и предстательной железы могут быть доведены до диагностических систем, но, к сожалению, только на энтузиазме сотрудников.

Беда в том, что в нашей стране никто не верит, что мы можем создать что-то новое сами, принято брать западный аналог и повторять его; по-видимому, это одна из причин отсутствия финансирования, – пояснил Павел Лактионов, – тогда как мы можем сделать и качественную научную часть работы, и технологическую. Но вот заниматься бизнесом нас не учили, более того, и времени на это нет у нас. Мы должны создавать научный продукт, писать статьи, получать новые результаты. То, что должно следовать дальше: прохождение результатов через Минздрав, лицензирование диагностической системы, поиск инвесторов, налаживание производства – это область не нашей компетенции и совсем не область нашей ответственности».

Павел Лактионов считает, что достаточно велик и риск потерять первенство, более того, результаты ученых сибирской лаборатории могут спокойно «утечь» к западным коллегам, так что никто и не вспомнит, откуда это взяли:

«У нас, например, есть очень перспективные наработки по диагностике рака легкого. При этом в России открытые патентные базы, так что, как только мы запатентуем нашу разработку, то сразу станем не нужны. И об этом нам открыто говорят западные коллеги! Конечно же, за границей тоже работают в этом направлении, и работают квалифицированные специалисты, но ничто не может им помешать использовать и наши результаты. Мы их мало интересуем как равноправные исполнители работ, скорее – как источник бесплатной информации».

Несмотря на это, Ольга Брызгунова верит – главное, чтобы ранняя диагностика стала доступной, и неважно, кто первым запустит систему в массовое производство: «С одной стороны, конечно, будет обидно, что это произошло не в нашей стране. С другой – ты знаешь, что ты, твоя лаборатория, твой институт стояли у истоков работы и именно вы придумали, как спасти жизни тысячи людей. Дай, бог, чтобы это было сделано, неважно где».

Подготовила Татьяна Морозова. Редактор Мария Перепечаева