Есть ли запах у рака?

Возможно, не в обычном понимании этого слова, но на сегодняшний день не вызывает сомнения, что раковые клетки издают специфический "запах", который не ощутим человеком, но доступен намного более развитому собачьему обонянию.

Известно, что шансы на успешное лечение онкологических заболеваний определяются в первую очередь их ранней диагностикой. Огромное количество средств и усилий вкладывается в различные, зачастую очень неожиданные, научные исследования, направленные на то, чтобы сократить сроки диагностики и тем самым увеличить вероятность излечения онкологических заболеваний.

В ходе проведённых исследований было обнаружено, что собаки способны распознавать ещё на ранних стадиях такие виды онкологических заболеваний, как рак молочной железы и рак лёгких с достоверностью около 90%.

Самым известным случаем, который собственно и навёл учёных на мысль о возможности диагностики онкологических заболеваний по запаху, стал случай с собакой, сумевшей привлечь внимание своей хозяйки к родинке, впоследствии оказавшейся меланомой, непрестанно её обнюхивая.

Доктор Хусам Хайк

Доктор Хусам Хайк
Благодаря доктору Хусаму Хайку - заведующему лабораторией наноприборов факультета химической инженерии Израильского технологического института ("Техниона"), данное направление продвинулось на несколько шагов вперёд. Им был разработан так называемый "электронный нос", при помощи которого стала возможной быстрая и неинвазивная ранняя диагностика онкологических заболеваний. Действие этого прибора, представляющего собой искусственный аналог органа обоняния, основано на применении наноматериалов, обладающих характеристиками, схожими с обонятельными рецепторами.

"Электронный нос", разработанный доктором Хайком, обладает возможностями обонятельного органа собаки и в то же время избавлен от недостатков, присущих животным – он никогда не устаёт и не подвержен влиянию никаких внешних факторов.

За свои передовые исследования доктор Хайк удостоился многих международных наград, а недавно получил от европейского союза грант на сумму 1.73 миллиона евро на развитие и внедрение "электронного носа" - самый крупный грант, когда-либо полученный от европейского союза израильским учёным. Часть этих средств была вложена в создание лаборатории наноприборов, где сегодня над усовершенствованием "электронного носа" трудятся 17 учёных из разных стран.

"Электронный нос"

Прибор доктора Хайка состоит из двух частей: одна из них представляет собой систему сенсоров, улавливающих запах или смесь запахов, а вторая, имитирующая работу головного мозга, является устройством для их распознания. При улавливании какого-либо конкретного запаха, прибор "запоминает" и представляет его в виде графического изображения. При повторной "встрече" с этим изображением прибор "узнает" этот запах.

"Электронный нос" способен распознавать различные заболевания точно так же, как он распознаёт разницу между "Пепси" и "Кока-колой", - говорит доктор Хайк. При развитии какого-либо заболевания в кровь выделяются определённые органические вещества. На сегодняшний день известны сотни веществ, присутствие которых свидетельствует о наличии онкологического заболевания.

Распознавание веществ, выделяемых опухолью, осложняется их крайне низкой концентрацией – приблизительно одна из миллиарда частиц, содержащихся в выдыхаемом воздухе. "При помощи большинства существующих на сегодняшний день технологий невозможно уловить частицы, присутствующие в концентрации менее одной частицы на миллион, в то время как нос собаки на это способен", - отмечает доктор Хайк.

Решение этой проблемы лежит в применении нанотехнологий, основанных на использовании малых размеров. Каждый сенсор уменьшается до размеров одной миллиардной метра (размер равный одной стотысячной диаметра человеческого волоса), что значительно увеличивает общую площадь поверхности сенсоров, и соответственно, их способность соприкасаться с окружающими частицами и регистрировать их наличие.

"Представьте, что я держу в левой руке слиток золота весом в килограмм, а в правой руке наночастицы золота с тем же весом. При этом площадь поверхности золота в правой руке будет в сто тысяч раз больше, чем золотого слитка в левой руке, что позволяет соприкосновение с большим кол-вом частиц и соответственно повышает вероятность их распознавания", - так, на доступном уровне, объясняет доктор Хайк суть нанотехнологии.

Система, разработанная доктором Хайком, совмещает использование нанометаллов, производимых в его лаборатории, и электроприборов (транзисторов). Это сочетание приводит к изменению электрической активности нанометалла, когда он соприкасается с исследуемым веществом. Изменение электрической активности нанометалла фиксируется компьютером в графической форме. Наночастицы, используемые в данном приборе, созданы таким образом, что они способны поглощать только те вещества, источником которых является злокачественная опухоль.

"Электронный нос" состоит из насоса для захвата воздуха, фильтра для очистки воздуха от внешних загрязнений и системы сенсоров. Каждый сенсор способен распознавать различные вещества. Таким образом можно распознать большинство веществ, присутствие которых характерно для того или иного заболевания. Кроме того, порог чувствительности прибора в 10-100 раз ниже, чем концентрация веществ, продуцируемых раковой опухолью.

Доктору Хайку и сотрудникам лаборатории удалось продемонстрировать в лабораторных условиях, что их прибор отличает больного человека от здорового, а также впоследствии повторить эти результаты.

Теоретически, в лабораторных условиях, "электронный нос" способен распознать 95% онкологических заболеваний. Однако не стоит забывать, что лабораторные условия являются искусственными и идеальными. Поэтому главное испытание "электронного носа" должно проводиться на пациентах.

Так есть ли запах у рака?

Отвечая на заданный в начале статьи вопрос, есть ли у рака запах, профессор Котан отвечает: "Нет", и добавляет, что речь идёт не о запахе как таковом, а о присутствии молекул веществ, вырабатываемых опухолью и попадающих с током крови в лёгкие, и далее – в выдыхаемый воздух.

Также профессор призывает не радоваться раньше времени, поскольку на сегодняшний день применение информации, получаемой при использовании "электронного носа" весьма ограничено, но, тем не менее, данная разработка представляет собой важный шаг в онкологии. На данном этапе результаты, полученные при использовании данного метода, не могут применяться в принятии решения относительно лечения заболевания без прохождения дополнительных исследований.

Сотрудники научно-исследовательской лаборатории доктора Хайка в настоящее время продолжают дальнейшие разработки в данном направлении.

"В связи с высокой способностью прибора распознавать частицы, находящиеся в воздухе в ничтожных концентрациях, крайне важно установить тот порог, по достижении которого пациенту может быть рекомендовано прохождение дальнейшего обследования", - отмечает профессор Котан. По его мнению, одной из первых областей применения "электронного носа" в клинической практике может стать динамическое наблюдение пациентов, а не первичная диагностика заболеваний, подобно анализам крови на уровень онкомаркеров, при понижении или повышении которого можно сделать вывод о прогрессировании или ремиссии заболевания.

В будущем "электронному носу" предстоит пройти полномасштабные клинические испытания с применением "слепого" метода, т. е. на пациентах, диагноз которых не установлен. Задачей этих испытаний будет выяснить, удастся ли с его помощью распознать заболевание, а также его стадию.

Одним из преимуществ "электронного носа" является простота данного исследования, а также то, что оно не связано с какими-либо инвазивными процедурами или радиоактивным облучением. Немаловажным является и тот факт, что результаты исследования пациент получает незамедлительно, без мучительного периода ожидания.

В случае успешного прохождения клинических испытаний данный вид исследования, несомненно, станет неотъемлемой частью медицины будущего, в том числе и по причине его низкой стоимости и мобильности.

Одновременно с проведением клинических испытаний прибора, доктор Хайк и его сотрудники продолжают работу над поисками новых применений "электронного носа".