2017 год принес множество побед в борьбе с раком
От терапии клетками иммунитета до программирования вирусов на уничтожение опухолей, от доказательств возможности жидкой биопсии рака до молекулярного анализатора рака по дыханию - 2017 год принес множество побед в борьбе со злокачественными опухолями.
Клеточная терапия
В самом начале года, в январе, врачи британской клиники Грэйт Ормонд Стрит сообщили о прорыве в клеточной терапии рака - генетически измененные клетки Т-клетки были введены двум младенцам 11 и 16 месяцев, больным лейкемией. Ремиссия в обоих случаях наступила в течение 28 дней. Это была первая, но далеко не последняя победа генетики в борьбе с раком. Также ремиссии у больных хронической лимфоцитарной лейкемией добились врачи Университета Пенсильвании и Центра Абрамсена по исследования рака, которые использовали Т-клетки в сочетании с препаратом ибрутиниб, и ученые из Центра онкологических исследований Фреда Хатчинсона. В ходе их эксперимента у 70% пациентов с лейкемией в последней стадии опухоли уменьшились или исчезли полностью.
Терапия Т-клетками, основными компонентами антивирусного иммунитета, лежит в основе львиной доли препаратов и методов уничтожения злокачественных опухолей. Если правильно активировать в иммунной системе Т-лимфоциты, можно заставить метастазы отступить. Это доказали специалисты Иллинойсского университа в Чикаго на примере подопытных мышей.
Обычно Т-клетки берутся у самих пациентов, но иногда их недостаточно, и тогда используются донорские. Они могут вызывать побочные эффекты, атакуя не только опухолевые, но и здоровые клетки. Для того чтобы избежать этого, ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали искусственные органоиды тимуса - железы, в которой Т-клетки созревают и дифференцируются. Органоиды ничем не отличаются от настоящих клеток, кроме того, что не вызывают негативных последствий.
Ту же цель преследовали и швейцарские ученые, решившие создать искусственные Т-клетки из почечных и стволовых клеток человека. Оказалось, что они способны обнаруживать и убивать метастазирующие раковые клетки на очень ранней стадии, когда другие методы лечения оказываются неэффективны.
Программирование клеток
Уничтожать опухоль могут не только Т-клетки. Стволовые клетки тоже могут выполнять эту работу, если знать, как запрограммировать их на это. В начале года исследователи Университета Северной Каролины доказали, что эта технология не только действует на человеческие клетки, но и работает достаточно быстро, чтобы помогать пациентам с агрессивной формой рака мозга.
Новый подход к лечению острого миелоидного лейкоза применили ученые из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна - они заставили раковые клетки совершить самоубийство, не причиняя вреда здоровым, воздействовав на раковые клетки препаратом, активирующим так называемый «белок-палач». Исследователи использовали его для лечения острого миелоидного лейкоза, но надеются, что метод будет эффективен и против других видов рака.
Еще одним фронтом борьбы с раком является применение против него генетически модифицированных вирусов и бактерий. К примеру, специалисты Университета Дьюка (США) изменили штамм бактерии сальмонеллы и натравили ее на опухоль в мозге. Опыты на крысах дали обнадеживающие результаты. Аналогичный подход применили Исследователи из Женской больницы Бригхэма (BWH) и Гарвардского института стволовых клеток, которые соединили стволовые клетки с вирусом обычного герпеса и смогли существенно замедлить рост опухоли в мозге.
С недавних пор стала популярной стратегия лечения злокачественной гепатомы, наиболее распространенного типа рака печени, онколитическим вирусом М1, патогеном, который переносят комары и который вызывает легкое недомогание у лошадей. Китайские специалисты сумели усилить этот эффект в 3600 раз, подобрав подходящее вещество, эйерастатин I.
Пожалуй, главным признанием эффективности и безопасности генной терапии в лечении онкологических заболеваний стало то, что Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), после обширных клинических испытаний, впервые одобрило использование лекарства от лейкемии на основе генетической клеточной терапии. А через пару месяцев выдало разрешение на генную терапию для лечения В-клеточной лимфомы.
Диагностика
В начале года стартап Grail пообещал создать универсальный тест на все виды рака по капле крови - так называемую жидкую биопсию. В основе этого метода лежит секвенирование ДНК из крови и поиск фрагментов, указывающих на присутствие рака. Обещание тут же привлекло инвесторов, в числе которых оказались миллиардеры Билл Гейтс и Джефф Безос. Онкологи, однако, относятся к таким заверениям с недоверием: они считают, что анализ крови на рак крайне сложно реализовать как с научной, так и с технической точки зрения, а научных публикаций и доказательств действенности своих технологий компании, которые включились в гонку с жидкой биопсией, не предоставляют.
Тем не менее, ученые не оставляли надежды найти способ диагностировать рак по биомаркерам в крови, отказавшись от болезненной и дорогой обычной биопсии. Задачу осложняет то, что существует множество типов рака, и поиск подходящего биологического признака конкретного вида заболевания сильно затруднен. Тем не менее, специалистам Университета Пердью удалось доказать возможность определения рака молочной железы по белкам фосфопротеидам. Прежде у ученых не было уверенности в том, что такой анализ возможен.
В мае китайские источники сообщили о значительном прорыве в онкологии - создании прототипа аппарата для диагностики, способного распознавать рак на ранней стадии по белкам теплового шока в качестве биомаркеров рака легких. Устройство прошло клинические испытания на более чем 2000 пациентах.
В 2017 году ученым впервые удалось определить более одного вида рака по одной капле крови. Это достижение принадлежит японским ученым Национального онкологического центра Токио. Предложенный ими анализ основан на различиях в микро-РНК, которые выделяются в кровь как средство коммуникации между здоровыми и раковыми клетками. С его помощью врачи смогут сделать анализ сразу на 13 видов рака, в том числе, легких, желудка, кишечника, печени, яичников, простаты и поджелудочной железы. Клинические испытания метода назначены на этот год.
Выявлять биомаркеры рака можно не только по крови. В дыхании тоже могут содержаться специфические химические вещества (к примеру, масляная или пентановая кислота), способные указать на наличие рака или других заболеваний желудка или пищевода. Представленный на Европейском конгрессе по онкологии анализатор дыхания дал точные результаты в клинических испытаниях в 85% случаев.
Верный ответ в 96% случаев дает ручка-спектрометр MasSpec Pen, изобретение техасских ученых. Аппарат позволяет хирургам, выполняющим операцию по удалению злокачественной опухоли, за 10 секунд определить наличие в образце раковых клеток.
Атака искусственным интеллектом
Через 5 лет нейронные сети могут оставить без работы врачей-радиологов. Объем данных, которые требуется осмыслить, благодаря развитию диагностической техники, повышается, и человеку все труднее справляться с ним. Пока этого еще не произошло, но уже в прошлом году мы могли наблюдать, как японский ИИ диагностировал рак кишечника по снимкам с точностью 94%, причем затратил на обработку каждого снимка меньше секунды. Основное преимущество этой технологии в том, что ИИ может проводить оптическую биопсию в режиме реального времени, то есть, прямо в процессе колоноскопии.
100-процентную точность в определении наличия в образцах биопсии инвазивных форм рака молочной железы показала сеть глубокого обучения, разработанная американскими исследователями Университета Кейс Вестерн Резерв. Машина справилась с задачей лучше, чем команда врачей.
Точнее и проще, чем анализ крови, справляется с задачей диагностики рака поджелудочной железы ИИ-приложение BiliScreen. При помощи камеры смартфона и алгоритмов компьютерного зрения оно определяет уровень билирубина в белках глаз, один из признаков этого заболевания.
Компьютеру IBM Watson потребовалось всего 10 минут, чтобы проанализировать геном пациента с раком мозга и предложить план лечения. У команды врачей на аналогичную задачу ушло 160 часов. Пока Watson не умеет синтезировать информацию и допускает неточности, но в будущем эту проблему наверняка устранят.
Возможно, именно сочетание биотехнологий и искусственного интеллекта станет решающим фактором в победе над раком. По мнению участников проекта Healthcare NExT, финансируемого Microsoft, живые клетки мало чем отличаются от компьютеров, а заболевания - от сбоев в программе. Это значит, что раковые клетки можно не убивать, а перепрограммировать, и в наступившем году мы наверняка увидим еще больше примеров успешного сочетания медицинского и технологического подходов.