Prezentacje projektów – Prognozowanie nowotworów przy pomocy oddechu?
Naukowcy badali, w jaki sposób spektrometria masowa, a więc technika stosowana do kwalifikacji związków chemicznych i biochemicznych, może być stosowana do analizy ludzkiego oddechu w celu wykrywania choroby nowotworowej. Ostatnie badania wykazały, że psy zdolne są do wykrywania obecności tkanek nowotworowych u pacjentów we wczesnych stadiach tej choroby, bazując na wąchaniu próbki oddechu. W ramach finansowanego przez UE badania, pod nazwą „Kwalifikacja bioznaczników w oddechu pacjentów z nowotworami płuc i piersi” (Breath), starano się rozszerzyć tę koncepcję poprzez kwalifikowanie bioznaczników w oddechu pacjentów w połączeniu z nowotworami płuc i piersi. Istnieje wiele fascynujących powodów, by wykorzystywać oddech do analizy zdrowia pacjenta. Metoda taka jest nieinwazyjna, co oznacza mniej niewygody dla pacjenta, a poza tym cała procedura jest przeprowadzana szybko, a więc może być stosowana do badań przesiewowych na wielką skalę. W dziedzinie analizy oddechu w celach medycznych napisano już wiele publikacji – toteż w rzeczywistości koncepcja ta jest dość dobrze znana na polu badań metabolicznych, farmaceutycznych i chemicznych. Ale do chwili obecnej istnieje zaledwie kilka zastosowań diagnoz przy użyciu spektrometrii masowej. W miarę rozpowszechniania tej techniki, lepszego jej zrozumienia i poprawy niezawodności, wzrastać powinna liczba potencjalnych zastosowań. W międzyczasie zachodzi potrzeba dalszych prac, mających na celu dokładne dopasowanie obecności bioznaczników dla określonych chorób, takich jak nowotwór piersi. Zaufanie jest ograniczone w tym przypadku ponieważ większość spektrometrów masowych nie analizuje dobrze dużych biocząsteczek, występujących typowo, na przykład w oddechu i innych organach. Badania, prowadzone w ramach projektu Breath, poszły w kierunku przezwyciężenia tego problemu, drogą wykorzystania określonego rodzaju spektrometrii masowej. Macrocząsteczki Główna zasada spektrometrii masowej polega na wykorzystaniu źródła jonów do naładowania (lub jonizowania) badanego materiału, umożliwiając sortowanie cząsteczek zależnie od ich masy, a następnie użycia detektora. Detektor mierzy ilości każdego z obecnych jonów. Ostatecznie, uzyskane wyniki zapewniają kwalifikację danej próbki. Badania prowadzone przez Breath polegały na zastosowaniu stosunkowo nowej formy techniki, zwanej „spektrometrią masową z wtórną jonizacją przez elektrorozpylanie” (SESI-MS). Elektrorozpylanie odkryte zostało w roku 1988, a już w połowie lat dziewięćdziesiątych umożliwiło opracowanie ratujących życie leków na AIDS, zwanych inhibitorami proteaz. Kluczową zaletą elektrorozpylania jest szybkość, z jaką można analizować złożone preparaty farmaceutyczne – składające się głównie z dużych biologicznych makrocząsteczek. Naukowcy muszą więc zidentyfikować ten właśnie rodzaj cząsteczek, by wykryć obecność nowotworu, toteż w projekcie Breath zastosowano tę technikę do rozwiązania problemu. Metoda SESI-MS zastosowana została do monitorowania metabolitów w oddechu w grupie zdrowych osób przez wiele miesięcy, umożliwiając określenie, charakterystycznego dla każdej z tych osób, „podpisu oddechowego”. Było to ważne przy badaniach metabolicznych, ponieważ jednym z głównych problemów jest występowanie okresowych zmienności, spowodowanych dietą i innymi czynnikami. Zmienność taka ostatecznie umożliwia ustalenie „metabolicznego odcisku palca” danej osoby. Pomimo tych „okresowych szumów”, naukowcy potrafili znaleźć stabilny „metaboliczny odcisk palca”, specyficzny dla każdej osoby. Po dokonaniu optymalizacji tej techniki, naukowcy zaczęli badać różnice między charakterystykami próbek oddechów w grupie pacjentów z nowotworami płuc i piersi a próbek pobranych od zdrowych pacjentów, z zamierzeniem zidentyfikowania zestawu metabolitów występujących w nadmiarze lub w niedomiarze u pacjentów z chorobami nowotworowymi. Motywacją do tego było szereg publikacji wspierających pogląd, iż psy mogą identyfikować tkanki nowotworowe w oparciu o ich charakterystyczny „podpis zapachowy”. Opracowano także nowy instrument analityczny Naukowcy europejscy pracowali także nad nowym sposobem podejścia do analizy statystycznej przy badaniach pobieranych próbek, oraz weryfikowali nowe metody, porównując je z tradycyjnymi narzędziami chemometrycznymi. W trakcie prowadzonych badań, udało się pomyślnie odróżnić grupę pacjentów z nowotworem jelita grubego i odbytnicy od osób zdrowych, w oparciu o ich specyficzny „podpis” widma masowego plazmy, co było następnym rezultatem badań. Odkryto także, iż ich system może identyfikować oraz określać ilościowo zawartości wolnych kwasów tłuszczowych, które są bardzo ważnymi związkami, występującymi w wielu procesach metabolicznych. Oznacza to, że system SESI-MS może mieć zastosowania poza procedurami przesiewu na choroby nowotworowe. Naukowcy zbadali możliwości nowatorskiego analitycznego instrumentu, zwanego analizatorem ruchliwości różnicowej, sprzęganego z spektrometrią masową w celu analizowania bioznacznika nowotworu prostaty. Według sugestii naukowców, główną zaletą tej techniki jest wysoka szybkość analizy, w porównaniu ze stosowanymi dotąd metodami tradycyjnymi, co zachęca do potencjalnego szerokiego stosowania metody w praktyce klinicznej. Projekt Breath uzyskał finansowanie z inicjatywy Health w kontekście badań planowanych w Siódmym Programie Ramowym UE.