Диагноз «рак легких» зачастую ставится на последних стадиях, из-за чего смертность от заболевания по всему миру составляет примерно 80 %. Поэтому ученые озабочены поиском маркеров, способных выявить болезнь на начальном этапе. Так, в качестве индикатора сибирские исследователи решили использовать содержащиеся в крови микроРНК — статья об этом была опубликована в журнале Scientific Reports.
«На данный момент в онкодиагностике развивается так называемая жидкостная биопсия — исследование в крови онкомаркеров: фрагментов ДНК, мутаций, генетических меток, а также изменений количества таких последовательностей. Мы же использовали в качестве индикаторов микроРНК — малые некодирующие молекулы РНК. Они могут как способствовать, так и препятствовать развитию опухоли, а их трансформации при этом транслируются в кровь. Кроме того, мРНК обладают высокой стабильностью и не деградируют под действием ферментативных систем крови — то есть не так быстро поглощаются или фильтруются ее клетками», — рассказывает младший научный сотрудник Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Иван Андреевич Запорожченко.
С другой стороны, при использовании подобного маркера существует несколько очевидных проблем. В частности, некоторые диагнозы можно поставить по наличию одной конкретной (свойственной этому заболеванию) мутации. В случае с мРНК о заболевании можно говорить только исходя из изменения их количества в крови, а потому нужно понимать, какая численность является индикатором тревожного состояния. Для понимания таких рамок необходимо делать панель различных маркеров, которая суммарно даст диагностическую информацию.
«Мы попытались посмотреть на известные (на основе исследований других ученых) маркеры. Всего было отобрано 179 различных мРНК: они более представлены в организме, а потому их проще детектировать. Отмечу, что многие микроРНК активно экспрессированы в клетках крови, соответственно при разрушении клеток, особенно частом у онкологических больных (в том числе, из-за приёма лекарств), они тоже разрушаются. Так что в первую очередь нами рассматривались маркеры, которые не должны быть чувствительны к таким эффектам», — добавляет Иван Запорожченко.
Для анализа нуклеиновых кислот используется метод количественной ПЦР (полимеразная цепная реакция). После помещения планшета с прозрачным раствором в ПЦР-амплификатор ученые могут получить данные о составе и концентрации содержащихся в них микроРНК
Изначально ученые взяли кровь у 20 больных и 10 здоровых людей: в результате были обнаружены существенные изменения ряда мРНК между двумя группами. Однако специалисты посчитали, что для диагностической системы нужен более глубокий анализ. Поэтому в следующий раз они добавили еще одну группу людей — с диагнозом эндобронхит: подобное состояние сопутствует многим заболеваниям и предполагает нарушение структуры или разрастание ткани легких.
«Это своего рода контроль того, что маркер окажется специфичен не только к изменению структуры легкого, а именно к злокачественным преобразованиям. Условно, здоровые люди находятся на одном конце спектра, онкологические больные — на другом, а между ними остается множество пограничных состояний. Мы попытались закрыть этот пробел, чтобы найти более точный индикатор злокачественности процесса», — поясняет ученый.
После специалисты перенесли полученные данные в цифровой формат и проанализировали. Для этого они объединили сведения о конкретных мРНК, трансформировавшихся в крови у каждого пациента: в результате все мРНК, по сути, оказались усреднены. Затем ученые использовали метод LASSO — пенализованной логистической регрессии. Задача обычной регрессии — выявить тренд в существующей информации: в этом случае учитываются все данные, и некоторые из них, по значениям далекие от основных результатов (выбросы), нередко существенно влияют на результат. LASSO же фильтрует данные: захватывает наиболее распространенные показатели, таким образом составляя наименьшую выборку.
В итоге сибирские специалисты отобрали 14 маркеров. Также были обнаружены пересечения с более масштабными результатами группы итальянских ученых, а значит, можно говорить о воспроизводимости исследования. Помимо выявления заболеваний, такие мРНК могли бы помочь спрогнозировать динамику или выявить изменения в течении рака легких, что нельзя сделать современными клиническими способами. Полученные данные статистически достоверны, но выборка пока не велика, поэтому ученые планируют перейти к сбору более масштабных сведений и продолжить наблюдать за выявленными показателями.
