Используя сверхчувствительную высокоскоростную технологию, исследователи определили набор молекул в кале мышей, который указывает на наличие предраковых полипов.
Этот «метаболический отпечаток пальца» соответствует изменениям в опухолевых тканях толстой кишки у мышей и человека и предлагает новый потенциальный диагностический инструмент для раннего выявления колоректального рака в клинических условиях.
Герберт Хилл, профессор регентов WSU, и аспирант Майкл Уильямс провели исследование в сотрудничестве с Раймондом Ривзом, Школа молекулярных биологических наук WSU, и Линдой Ресар, Медицинский факультет Университета Джонса Хопкинса.
Результаты были опубликованы в этом месяце в Journal of Proteome Research.
Необходимы лучшие инструменты для скрининга
Колоректальный рак – второй по распространенности рак в мире.
Почти 1.По данным Всемирного фонда исследований рака, в 2012 году было диагностировано 4 миллиона новых случаев заболевания. Это вторая ведущая причина смертей от рака в США.S.
Хотя раннее выявление является ключом к успешному лечению, большинство скрининговых тестов ограничены в диагностических возможностях или простоте применения. Колоноскопия, например, известное средство для спасения жизни, но она дорогостоящая и непривлекательная для многих людей, которые в противном случае могли бы пройти обследование.
Снижение инвазивности процедуры может помочь. Уильямс сказал, что больше людей захотят сдать образец стула, чем пройти биопсию через колоноскоп. Кроме того, колоноскопы могут проникать в толстую кишку только на ограниченное расстояние, что может привести к отсутствию некоторых полипов.
«С помощью нашего нового теста можно будет диагностировать рак, поражающий всю толстую кишку», – сказал он.
Вынюхивание рака
Хилл и Уильямс обнаружили молекулярный отпечаток рака толстой кишки с помощью технологии, называемой масс-спектрометрией ионной подвижности. IMMS используется в сенсорных устройствах по всему миру, которые обнаруживают запрещенные наркотики, боевые отравляющие вещества и взрывчатые вещества в аэропортах.
Хилл был новатором в этой области почти 40 лет.
В этом случае IMMS сочеталась с ультраэффективной жидкостной хроматографией.
Исследователи впервые определили продукты обмена веществ из нормальной ткани толстой кишки как у людей, так и у мышей. IMMS может одновременно измерять сотни метаболитов, таких как ферменты, жиры, глюкоза и аминокислоты.
Затем ученые сравнили этот нормальный профиль с профилем, обнаруженным в раковых тканях толстой кишки людей и исследуемых мышей с полипами в толстой кишке, которые имитируют полипы у людей.
В обоих случаях ученые обнаружили, что рак толстой кишки вызывает значительные изменения в метаболизме жиров, особенно липидов и жирных кислот.
Эти аномалии создали молекулярный отпечаток пальца, который был похож у людей и мышей, сказал Хилл.
Диагностические изменения в кале
Затем Хилл и Уильямс исследовали помет трансгенных и контрольных мышей, чтобы увидеть, можно ли найти молекулярный отпечаток пальца в кале.
Действительно, IMMS обнаружила многие из тех же метаболических аномалий, которые наблюдались в предыдущем исследовании, и смогла четко различить здоровых мышей и мышей с колоректальным раком.
«Кал был не совсем таким же, как образцы ткани, но имел много общего с тканью», – сказал Хилл. «Мы обнаружили, что липиды и жирные кислоты менялись, а также были изменения в аминокислотах."
В частности, важный класс жиров, называемый лизофосфолипидами, резко изменился, сказал Уильямс.
«Эти типы липидов, как известно, играют важную роль в развитии рака и особенно связаны с колоректальным раком."
Все это обнадеживает Хилла и Уильямса, поскольку они ищут более удобный метод диагностики колоректального рака на ранних стадиях.
Система раннего предупреждения
«Преимущество раннего обнаружения заключается в том, что мы можем поймать рак до того, как он метастазирует в другие части тела», – сказал Уильямс. "Наши результаты отражают нулевую стадию рака, стадию полипа – сразу после того, как рак толстой кишки может быть обнаружен."
«Самое интересное – это возможность видеть различия в стуле», – сказал Хилл. "Это могло бы привести к неинвазивному, более всеобъемлющему методу раннего предупреждения колоректального рака, но необходимо провести много исследований, прежде чем его можно будет реально реализовать."
Их следующий шаг, если они будут профинансированы, – это оценка образцов стула человека, чтобы увидеть, присутствует ли молекулярный отпечаток пальца в колоректальном раке у людей.
Хилл сказал, что лабораторное оборудование, необходимое для проведения этих диагностических тестов, уже имеется в продаже.