Zapach raka - na tropie nowej metody walki z rakiem

O tym, że zapach acetonu sygnalizuje cukrzycę, a zapach stęchlizny problemy z wątrobą wiedzieli już starożytni medycy. Ponieważ jednak ludzki zmysł powonienia jest zbyt słaby, by go wyczuć, w diagnostyce medycznej zaczęto wykorzystywać… zwierzęta.

Każda choroba ma swój zapach. Zapachy te, niewyczuwalne dla ludzi, potrafią rozpoznać niektóre zwierzęta, np. słonie, które mają doskonałą pamięć, konie czy psy. Niedawno głośno było o kocie, który natarczywie lizał znamię na skórze swej właścicielki. Zaniepokojona kobieta udała się do lekarza. Okazało się, że ma czerniaka. Czy raka wywąchał kot?

W 2004 roku na łamach „British Medical Journal” opisano eksperyment polegający na uczeniu psów rozróżniania zapachu moczu osób zdrowych i chorych na nowotwór pęcherza moczowego. Były to pierwszy tego typu eksperyment, a psy miały 41 proc. „trafień”. Zainspirowało to naukowców do pracy nad pionierskim projektem. Jego efektem będzie opracowanie metody wczesnego wykrywania nowotworów płuc i układu pokarmowego dzięki analizie powietrza wydychanego przez człowieka.


Narkotyki i nowotwory

Tego trudnego zadania podjął się interdyscyplinarny zespół, kierowany przez prof. Bogusława Buszewskiego, kierownika Katedry Chemii Środowiskowej i Bioanalityki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu, w skład którego weszli: chemicy analitycy, mikrobiolodzy, genetycy, immunolodzy, lekarze onkolodzy oraz pracownicy zajmujący się hodowlą zwierząt.

Badania z udziałem zwierząt prowadził profesor Tadeusz Jezierski z Instytutu Genetyki i Hodowli Zwierząt PAN w Warszawie. Naukowiec, który tresuje psy do wykrywania substancji charakterystycznych (m.in. narkotyków czy substancji uwalnianych z materiałów wybuchowych), tym razem zaczął uczyć labradora i cztery mieszańce reagować na zapachy charakterystyczne dla niektórych chorób. Potem umiejętności psów były weryfikowane. Eksperymenty prowadzone w Collegium Medium UMK oraz na uniwersytetach w Innsbrucku i Rostocku przyniosły oszałamiające wyniki. W 90-95 proc. przypadków psy potrafiły „wyczuć” chorobę.

Problem polega jednak na tym, że nawet najlepiej wyszkolone zwierzę może nam tylko zasygnalizować podejrzenie choroby. Nie powie nam ono, na ile nasz stan jest poważny. Trzeba także nauczyć je odróżniania szerszej gamy zapachów.


Cel: biomarkery

Profesor Bogusław Buszewski z UMK w Toruniu, a przy okazji autor ponad pięćdziesięciu patentów, zaczął się zastanawiać nad możliwością określenia tego, co w zapachu wykrywały psy. Rozpoczęło się poszukiwanie biomarkerów, czyli związków chemicznych, typowych dla danej choroby.

– Zastanawialiśmy się, jak w diagnostyce medycznej wykorzystać fakt, że choroby pachną – tłumaczy prof. Buszewski. – Zadanie nie jest łatwe. Zazwyczaj mamy do czynienia z bukietami zapachowymi. Zdarza się, że tylko miliardowa część składnika tego bukietu wskazuje na chorobę.

Naukowcom pomaga profesor Marek Jackowski z Katedry i Klinik Chirurgii Ogólnej, Gastroenterologicznej i Onkologicznej Wojewódzkiego Szpitala Zespolonego w Toruniu. Od chorych z tej placówki pobiera się próbki oddechu oraz chore tkanki z różnych narządów. Następnie są one przekazywane są do laboratoriów.

A toruńskie laboratoria – co warto podkreślić – pod względem wyposażenia w aparaturę to jedna z najlepiej wyposażonych placówek naukowych w kraju, konkurująca z podobnymi jednostkami Europie. Cena tych urządzeń może przyprawić o zawrót głowy, ale toruńskim naukowcom – dzięki uczestnictwie w różnych projektach, a także współpracy z producentami tej aparatury – udało się je zdobyć.


Złapać oddech

Z otrzymanych próbek uczeni wyłapują oddech pacjenta za pomocą specjalnego, skonstruowanego przez nich próbnika. – To włókno o grubości ludzkiego włosa, pokryte cienką warstwą polimeru – tłumaczy prof. Bogusław Buszewski. – Potrafi ono wychwycić konkretne substancje. Obraz próbki porównuje się z próbkami pobranymi od osób zdrowych.

Mozolna praca, badanie tysięcy próbek, lata spędzone na wydzielaniu poszczególnych zapachów pozwalają naukowcom z Torunia powoli budować układ, którego działanie można przyrównać do sztucznego nosa. Urządzenie to, czułe jeszcze bardziej niż zwierzęcy organ powonienia, będzie w stanie z oddechu pacjenta „wyłapać” chorobę nowotworową w początkowej fazie rozwoju.

W przyszłości diagnostyka nowotworów może więc wyglądać w następujący sposób: próbka oddechu od chorego zostanie zbadana za pomocą sztucznego nosa, następnie trafi do chromatografu, który w ciągu kilku minut da odpowiedź, co pacjentowi dolega. I choć niektórzy z nas mogą w to nie uwierzyć, szanse na zbudowanie sztucznego nosa są naprawdę bardzo duże. Już teraz poszczególne elementy „sztucznego nosa” rozpoznają nowotwory w 95 proc. przypadków.


Efekty eksperymentów

Biomarkery będą wykorzystywane nie tylko do diagnozy stanu zdrowia pacjenta. Pozwolą one także kontrolować stan zdrowia leczonego pacjenta i obserwować rozwój lub cofanie się choroby. Naukowcy z Torunia dzięki technikom separacyjnym potrafią już w ekspresowym wręcz tempie wykrywać Helicobacter pylori – bakterię, której przypisuje się udział w rozwoju raka układu pokarmowego. Do tej pory lekarze, by zdiagnozować obecność bakterii w układzie pokarmowym, potrzebowali nawet 90 godzin. Naukowcy z Torunia potrafią to zrobić w 10-12 minut. Toruńskie badania są kontynuacją europejskiego projektu BaMod – poszukiwania biomarkerów wczesnego wykrywania raka płuc, układu pokarmowego, szyjki macicy i prostaty. Eksperymenty te – także z udziałem zwierząt – będą rozwijane w ramach Centrum Badawczo-Edukacyjnego BioSep, które ma powstać na UMK w Toruniu.

Autor: Sybilla Walczyk

Komentarze