Раннее обнаружение рака, проводимое до возникновения первых симптомов заболевания, способствует существенному улучшению выживаемости пациента. Генные инженеры из Швейцарии предложили на рассмотрение медицинскому обществу прототип татуировки-родинки, которая позволяет проводить диагностику развития злокачественных новообразований на самых начальных стадиях. Суть изобретения заключается в использовании генетически модифицированных клеток, которые меняют цвет (темнеют) при возрастании количества ионов кальция в плазме. А подобные электролитные сдвиги являются типичными для ряда распространенных опухолей.
Руководитель исследовательской группы Мартина Фюсснеггера и его подопечные учли тот факт, что рак молочной и предстательной железы, легких или толстого кишечника протекает на фоне гиперкальциемии. Ученые решили воспользоваться колебаниями количества соответствующего микроэлемента для диагностики злокачественных новообразований на раннем этапе их развития еще до дебютирования первичных симптомов.
Природным «датчиком» или сенсором гиперкальциемии является кальций-чувствительный рецептор (КЧР). Указанная микроструктура может улавливать минимальные изменения концентрации микроэлемента. Из-за отсутствия характерной симптоматики вначале прогрессии опухоли, но присутствия гиперкальциемии, ученые решили использовать КЧР, как эффективный диагностический метод начальных стадий заболевания.
Группа из Швейцарии создала особые клетки, в которых при возрастании кальциемии синтезируется КЧР. За счет дальнейшего синтеза особого энзима запускается механизм производства собственного пигмента. Увеличение количества соответствующего вещества (меланина) ведет к тому, что указанные клетки начинают темнеть. Родинка-татуировка — скопление описанных клеток, которые реагируют на легкие и средние значения гиперкальциемии.
Исследование начиналось с работы «в пробирке». Швейцарские ученые фиксировали возрастание синтезирования темного пигмента в зависимости от концентрации ионов кальция. Важно также было установить «живучесть» татуировки. Для этого созданные в лабораторных условиях клетки удерживали в пробирках при обычной (комнатной) температуре воздуха в течение 6 месяцев. За счет указанного теста удалось доказать «живучесть» родинки и меланина в ней.
Следующий шаг исследования предусматривал введение клеток генетически модифицированным голым мышам (для лучшего визуального контроля потемнения родинки) и обычным грызунам. Всех животных было решено разделить на две группы, которым наносили экспериментальные татуировки. После этого в организм подопытных грызунов вводили клетки опухоли, провоцирующей гиперкальциемию, а контрольной — аналог новообразования, но без изменений электролитного состава крови. Результат подтвердил ожидания. Татуировка у мышей первой группы потемнела, чего не произошло в другой когорте.
Ученые обращает внимание на то, что они создали пока лишь прототип сенсора рака. Исследователи надеяться, что в ближайшем будущем их разработка поможет оптимизировать диагностику отдельных форм опухолевых процессов на ранних стадиях развития. Главным недостатком соответствующей татуировки является ее «срок годности» — около 12 месяцев. После этого требуется повторное внедрение модифицированных клеток.
На сегодняшний день аналогичные татуировки используются для введения в тело пациента отдельных медикаментов и вакцин. Эффективность указанной методики иногда превышает традиционные уколы. Еще одной идеей ученых является измерение концентрации сахара в крови с помощью татуировок. Это позволит лучше контролировать состояние здоровья людей, страдающих сахарным диабетом.