Kasos vėžį sunku aptikti iš dalies dėl to, kad kasa sėdi giliai pilvo ertmėje tokioje padėtyje, kuri kiekvienam žmogui gali skirtis; todėl kasos navikai gali likti paslėpti, kol per vėlu gydyti. Dabar Weizmanno mokslo instituto tyrėjai demonstruoja, kaip naujas magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) metodas gali priversti kasos navikus „užsidegti“ atliekant MRT.
Tyrimas publikuojamas žurnale Mokslo pažanga.
Panašiai kaip ir gliukozės tolerancijos testai, kurie gali rodyti diabeto pradžią matuojant, kaip organizmas virškina cukrų, naujasis MRT metodas stebi, kaip ląstelės „valgo“ – ty metabolizuoja – gliukozę.
Beveik prieš šimtmetį vokiečių žydų mokslininkas ir Nobelio premijos laureatas Otto Warburgas išsiaiškino, kad navikai suvartoja neįprastai daug gliukozės, palyginti su dauguma ne vėžinių ląstelių. Jis taip pat pastebėjo, kad didžioji dalis navikų suvartojamos gliukozės fermentuojasi iki laktato – reiškinio, kuris tapo žinomas kaip Warburgo efektas.
Naujasis Weizmann MRT metodas, parodantis, kaip MRT gali būti naudojamas norint atskirti ir nustatyti specifinius medžiagų apykaitos produktus, kurie dėl Warburgo efekto atsiranda tik vėžio ląstelėse, gali pasiūlyti būdą „užsiregistruoti“ ir nustatyti, ar nėra vėžio ląstelių. kasos vėžys. Šis metodas gali padėti kasos vėžiu sergantiems pacientams anksčiau nustatyti, geriau gydyti ir tikėtis geresnių rezultatų.
Nauja chemija, skirta stebėti gliukozės metabolizmą
Tyrimas, atliktas naudojant agresyvaus kasos vėžio graužikų modelius, buvo atliktas prof. Lucio Frydmano laboratorijoje Weizmanno Cheminės ir biologinės fizikos katedroje, bendradarbiaujant su Augalų ir aplinkos mokslų katedros prof. Avigdor Scherz.
Norėdami sukurti naują MRT metodą, mokslininkai panaudojo chemiškai pakeistą gliukozę, turinčią stabilų vandenilio izotopą, vadinamą deuteriu. Prieš skenavimą ši pakitusi gliukozė buvo švirkščiama į kasos vėžiu sergančių pelių kraują.
Anot Frydmano, šis metodas gali pranokti tradicinius MRT arba pozitronų emisijos tomografijos (PET) skenavimo metodus, kurie abu turi prastą kasos navikų identifikavimo įrašą.
„Tradiciniu MRT nepavyksta aptikti kasos navikų, nes net ir pridėjus išorinių kontrastinių medžiagų, nuskaitymas nėra pakankamai specifiškas, kad išryškintų vėžio buvimą ir vietą“, – sako Frydmanas.
„Gydytojai nemato naviko, kol pacientas nepajunta jo padarinių. Net jei nuskaitymas rodo anomaliją, dažnai jo negalima atskirti nuo uždegimo ar gerybinės cistos. Taip pat PET tyrimais nebūtinai galima pasitikėti, nes teigiamas skenavimas ne visada reiškia, kad pacientas serga vėžiu, o neigiamas PET skenavimas ne visada reiškia, kad pacientas neturi vėžio“, – aiškina jis. Jis priduria, kad standartinė kasos vėžio prevencinė priežiūra apima periodinius KT ir MRT tyrimus, dažnai kartu su invazinėmis ir nepatogiomis endoskopinėmis biopsijomis, tačiau šis kombinuotas metodas retai veikia.
Siekdami užpildyti spragą, kurią paliko šis diagnostikos metodų trūkumas, Frydmanas ir jo komanda nusprendė atrasti naujus kasos vėžio požymius, naudodami MRT, kad nustatytų skirtingus būdus, kuriais normalūs ir vėžiniai audiniai metabolizuoja gliukozę.
„Mes visi mėgstame cukrų – kas gali pasakyti „ne“ geriems ledams, – sako Frydmanas. „Sveikose ląstelėse galutinis gliukozės virškinimo produktas yra CO2, dujos, kurias iškvepiame iškvėpdami. Tačiau Otto Warburgas atrado, kad vėžio ląstelės nevalgo gliukozės „visą laiką“. Vietoj to, gliukozės virškinimas sustoja tarpiniame taške, kad susidarytų laktatas, molekulė, kuri, kaip manoma, atlieka svarbų vaidmenį vėžio ląstelių dalijimuisi ir dauginimuisi.
Frydmanas paaiškina, kad sustojus šiame gliukozės virškinimo vidurio taške vėžinės ląstelės gamina mažiau energijos nei normalios ląstelės. Tačiau toks „valgymo būdas“ suteikia vėžinėms ląstelėms išgyvenimo pranašumą: laktato buvimas labai padeda vėžio ląstelėms daugintis ir sunaikinti aplinkinius audinius.
„Mūsų tikslas buvo panaudoti šį faktą kartu su MRT, kad atskleistume konkrečias vietas, kuriose gaminamas laktatas, taip nustatant vėžio ląstelių ir navikų buvimą ir vietą.”
„Aplinkos“, siekiant padidinti MRT jautrumą
Tačiau iškilo problema: vėžio ląstelėse pagaminto laktato kiekis buvo daug mažesnis už įprastinio MRT aptikimo slenkstį, kuris veikia matuojant gausius protonų kiekius vandenyje, esančiame nuskaitomuose audiniuose. Norint nustatyti laktato vietą, skenavimo technologija turi įveikti didžiulį signalą, kurį sukuria pats vanduo, kurio protonų koncentracija yra maždaug 100 000 kartų didesnė nei laktato, kurį sukurtų Warburgo efektas.
„Įprastiniame MRT vandens signalas tiesiog apakina, o laktatas – vėžio ląstelių vizitinė kortelė – neaptinkamas“, – sako Frydmanas.
Norėdami tai įveikti, jis ir jo komanda pristatė du būdus. Pirma, jie pakeitė gliukozės protonus su deuteriais, kurie yra neradioaktyvi vandenilio forma. Kai šią „deuterizuotą“ gliukozę „suvalgė“ vėžinės ląstelės, ji gamino deuterizuotą laktatą, kuris gerokai priartėjo prie skaitomo MRT signalo, nes jo nebeužgožė vandens protonų signalas.
Tačiau šie laktato signalai vis dar buvo per silpni, kad būtų aptinkami visuose navikuose, išskyrus didžiausius. Kad padidintų jautrumą, kad būtų galima nustatyti deuterizuoto laktato buvimą, mokslininkai sukūrė kombinuotus eksperimentinius ir vaizdo apdorojimo metodus, kurie padidino jautrumą daugiau nei eilės tvarka, leidžiantys „deuterio MRT“ aptikti net labai mažus šių „gydytojų“ kiekius. laktato molekulės.
Frydmano deuterio MRT technikos rezultatai buvo visiškai aiškūs: net mažos deuteruoto laktato koncentracijos nuskaitydavo, kai ryškiai apšviestose srityse buvo matyti milimetro dydžio navikai, o visur kitur skenavimas liko „tamsus“. Frydmanas ir jo komanda taip pat nustatė, kad jų metodas buvo daug jautresnis nei konkuruojantis MRT metodas, kuriuo siekiama nustatyti vėžį stebint tik paskutinį gliukozės virškinimo proceso etapą vėžio ląstelėse.
Pabrėždamas, kad šis darbas buvo atliktas su gyvūnų modeliais ir kad jo technologinės išvados turi būti patvirtintos pacientams, sergantiems žmonėms, Frydmanas mano, kad deuterio MRT suteikia naują horizontą geresniam ir ankstyvam kasos vėžio nustatymui. Tačiau tai nepasiūlo gydymo.
„Ateities klinikiniai tyrimai, kuriuos planuojame pradėti kuo greičiau, galėtų parodyti, kad deuterio MRT yra gyvybę gelbstintis ankstyvos diagnozės būdas asmenims, turintiems genetinį polinkį į šią siaubingą ligą“, – teigia jis.
„Net jei vėžys laiku nepastebėtas, deuterio MRT padės išmatuoti gliukozės ir laktato konversijos greitį. Tai gali būti labai svarbus rodiklis, leidžiantis nuspėti tam tikrų gydymo būdų naudingumą ar net nustatyti, ar gydymas veiksmingas. Tai gali nustatyti, kad deuterio MRT yra tinkamiausias metodas diagnozuojant sunkiai identifikuojamus kasos navikus ir pasirenkant gydymą, kuris sukurs geriausią prognozę.