Синя сеча вказала на рак прямої кишки у мишей

Вчені з Великобританії і США розробили і успішно випробували метод визначення раку за кольором сечі. Для цього потрібно тільки ввести в кров зонди, що складаються з наночастинок золота, білка і пептидних зв'язків, які розпізнаються білками-маркерами ракового захворювання. Раковий білок розрізає пептидний зв'язок, наночастинки потрапляють в сечу і надають їй синій колір, який і видає присутність в організмі ракових клітин. Дослідження опубліковано в журналі.

У міру того, як інфекції все слабкіше впливають на середню тривалість життя, зростає роль серцево-судинних і онкологічних захворювань. Для того, щоб боротися з раком ефективніше, потрібно раніше його виявляти, адже на шанси виживання хворого час виявлення раку відіграє велике значення. Наприклад, у випадку з раком грудей, діагноз на початковій стадії, коли рак локалізований, дає пацієнту майже 100 відсотків на виліковування, а ось якщо рак виявлений на стадії, коли він дав метастази в інші частини тіла, шансів залишається в п'ять разів менше. Один із способів виявити рак на ранніх стадіях без потреби брати зразки тканин або візуального огляду (особливо у випадках раку внутрішніх органів) - знайти його за біомаркерами, які можна знайти в крові.

Моллі Стевенс (Molly M. Stevens) з Імперського коледжу Лондона та її колеги запропонували метод, який дозволить знаходити рак за допомогою аналізу сечі. Для цього вони вирішили використовувати мікроскопічні сенсори, які містять наночастинки золота. Золото може бути каталізатором розкладання перекису водню, що може окислити барвник - наприклад, тетраметилбензидин, який набуває синій колір. Щоб золото опинилося в сечі природним шляхом, потрібно, щоб його відфільтрували нирки, а для цього воно має спочатку опинитися в крові.

Але при цьому золото має пройти фільтрацію, тільки якщо в крові є якісь характерні для раку речовини. Вчені створили комплекс, що складається з наночастинок золота, білка і ланцюжків пептидів, які золото з білком пов'язують. Молекула білка нейтравідіну тут відіграє роль якоря, який робить весь наносенсор занадто великим, щоб він відфільтруватися в нирках, а пептидний зв'язок - це приманка, на яку реагує фермент MMP9, що виділяється раковою пухлиною. Цей фермент відноситься до сімейству металопротеїнастів, які рак використовує для руйнування зв'язків між сусідніми здоровими клітинами.

За задумом вчених MMP9, який є в крові ракового хворого, розрізає пептидний зв'язок між білком і золотою частинкою. Золото, яке більше ніщо не тримає, проходить фільтрацію і потрапляє в сечу. А якщо в цю сечу додати перекис водню і барвник, то в присутності золота він стане синім. Таким чином можна буде дізнатися, що в крові присутні білок, специфічний для раку. Хоча він є і крові здорових людей, захворювання вкаже швидкість, з якою після введення в кров нанозондів сеча посиніє.

Вчені зібрали зонд і після перевірки на імітації сечі перейшли до дослідів на мишах. Для цього вони використовували дві групи мишей, по 14 особин у кожній. В експериментальній групі гризунам були імплантовані клітини колоректального раку людини, а контрольна група складалася зі здорових тварин. Після розвитку пухлини мишам ввели в кров розчин, що містить нанозонди із золотом, і через годину зібрали мишачу сечу.

Додавши в сечу хворих мишей тетраметилбензидин і перекис водню, вчені побачили насичений синій колір. Сеча здорових мишей залишалася жовтою. Хоча видно неозброєним оком, вчені виміряли інтенсивність на колориметрі. Виявилося, що сигнал сечі хворих мишей в 13 разів сильніше, ніж здорових.

Усі зонди цілком вивелися з організму тварин протягом чотирьох тижнів, не заподіявши жодної помітної шкоди їхньому здоров'ю. Як пишуть вчені, їх наносенсор може стати в нагоді для виявлення й інших видів раку, у яких є свої характерні протеази. Крім раку можна виявляти й інші хвороби, при яких підвищується рівень білків-протеаз - наприклад, тромбін пов'язують із серцево-судинними захворюваннями.

Ми вже писали про те, як по сечі можна ставити діагноз. Наприклад, зміна запаху сечі показала ознаки хвороби Альцгеймера. Американські вчені провели дослідження на мишах з геном білка-попередника амілоїда APP, відповідального за повлення характерних бляшок при хворобі Альцгеймера. Виявилося, що зміни запаху сечі цих мишей з'являються раніше, ніж ураження мозку.