Согласно новому исследованию, опубликованному лабораторией Центра открытий и инноваций Хакенсак Меридиан (CDI), ведутся фундаментальные научные исследования по разработке теста на выдыхаемый воздух для выявления заболеваний легких, включая рак легких.

Две статьи, опубликованные ассоциированным членом CDI Оливье Лудигом, доктором философии, и его коллегами, показывают, что им удалось успешно собрать, разделить и профилировать легочные биомаркеры из дыхания человека , а также разработать модели животных для расширения своих анализов и потенциального выявления ключевых маркеров для раннего и неинвазивного обнаружения метастатических опухолей легких.

Еще предстоит проделать значительную работу по выявлению ряда биомаркеров и доказательству того, что их точность может быть клинически значима для пациентов-людей, но эти две публикации определили научную дорожную карту, поскольку ученые CDI продолжают свою работу над достижением этой цели.

«Этот инновационный неинвазивный подход направлен на создание нового метода, который позволит снизить порог для более раннего выявления этой ужасной болезни, чем когда-либо прежде», — сказал Лудиг.

«Эта инновационная технология, разработанная Оливье Лудигом, дает надежду и обещание пациентам, которые слишком часто получают диагноз слишком поздно для эффективного вмешательства», — сказал Дэвид Перлин, доктор философии, главный научный сотрудник и исполнительный вице-президент CDI. «В этом и заключается суть CDI: вдохновлять научные инновации для решения неудовлетворенных медицинских потребностей».

Работа доктора Лаудига сосредоточена на захвате и идентификации наночастиц, известных как внеклеточные везикулы (ВВ), которые высвобождаются практически всеми клетками во внеклеточное пространство , такое как кровь, сыворотка и другие биожидкости. Раковые клетки особенно высвобождают большее количество наночастиц, на которые доктор Лаудиг нацелился для более раннего обнаружения и диагностики заболеваний. Его лаборатория в CDI разработала исследовательские программы для обнаружения биомаркеров и раннего обнаружения рака легких, простаты, шейки матки и мочевого пузыря с использованием жидкой биопсии.

Для этого группа доктора Лаудига разработала технологию под названием EV-CATCHER для селективной изоляции клеточно-специфических наночастиц из биожидкостей и использует профили секвенирования следующего поколения малых РНК, содержащихся в этих наночастицах, для неинвазивной идентификации поражений и опухолей, которые могут развиваться в организме. Наука доктора Лаудига и технология EV-CATCHER являются основой первой спин-офф компании Hackensack Meridian Health, EValuate Diagnostics, основанной в начале этого года.

Доктор Лудиг теперь нацелился на применение EV-CATCHER для очистки EV от выдыхаемого человеком воздуха, содержащего маркеры заболеваний, которые затем можно анализировать без инвазивного взятия образцов из легких. Этот подход может произвести революцию в диагностике и наблюдении за заболеваниями легких у человека.

В своей последней публикации, опубликованной в журнале Journal of Extracellular Vesicles , группа CDI оценила пять типов образцов дыхательных путей у 69 человек и определила, что выдыхаемые внеклеточные везикулы содержат профили экспрессии микроРНК, соответствующие профилям, полученным из более глубоких образцов легких с помощью более инвазивных процедур, таких как бронхоальвеолярный лаваж (БАЛ).

Команда доктора Лудига провела исследование для проверки принципа обнаружения рака легких, проанализировав содержание микроРНК в выдыхаемых EV из конденсатов выдыхаемого воздуха, собранных у 18 субъектов — 12 из которых были здоровы, а у шести был диагностирован рак легких IV стадии. Их анализы подтвердили, что выдыхаемые EV, селективно очищенные из дыхания этих субъектов, идентифицировали уникальные профили экспрессии микроРНК, которые могли бы определить пациентов с раком легких.

«Наши анализы подтверждают полезность нашего настраиваемого анализа EV-CATCHER для селективной очистки выдыхаемых EV, содержащих поверхностные белки терминальных бронхиол и альвеол легочной ткани (конденсат выдыхаемого воздуха)», — пишут исследователи.

Их более раннее исследование мышиной модели конденсатов выдыхаемого воздуха, опубликованное в марте в журнале Extracellular Vesicles and Circulating Nucleic Acids , показывает, что они могли бы обнаружить микроРНК опухолевых клеток человеческого происхождения с помощью EV-CATCHER для «поимки» выдыхаемых человеком ВВ опухолей легких из выдыхаемого воздуха в течение 1-2 недель после инъекции человеческих раковых клеток . Хотя выбор биомаркеров должен быть уточнен и завершен, ученые приходят к выводу, что есть перспективы для диагностики заболеваний легких, в первую очередь рака легких.

«Мы предполагаем, что расширение нашего подхода к изучению первичного и других вторичных видов рака легких у человека в адекватно мощных исследованиях на животных имеет потенциал для выявления соответствующих выдыхаемых биомаркеров человеческих ВЭ», — пишут они. «Более того, поскольку EV-CATCHER можно легко настроить для нацеливания на поверхностные маркеры определенных субпопуляций ВЭ, мы предполагаем, что использование его для разделения выдыхаемых ВЭ, полученных из клеток опухоли легких, от ВЭ, полученных из иммунных и врожденных клеток, может помочь в дальнейшем улучшить отбор выдыхаемых опухолевых ВЭ для точного обнаружения различных типов рака легких ».