Οι ερευνητές του ΜΙΤ ανέπτυξαν μια ευκολότερη μέθοδο για τη διάγνωση του καρκίνου του πνεύμονα, που βασίζεται στην εισπνοή μερικών αισθητήρων νανοσωματιδίων και στη συνέχεια στην ούρηση πάνω σε μια ειδική ταινία.

Ο καρκίνος του πνεύμονα διαγιγνώσκεται συνήθως με αξονική τομογραφία, αλλά είναι μια άβολη διαδικασία και παρουσιάζει υψηλό ποσοστό λανθασμένων θετικών αποτελεσμάτων. Επιπλέον, τα μηχανήματα είναι μεγάλα και ακριβά, οπότε δεν είναι διαθέσιμα σε όλα τα νοσοκομεία ή τις εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης, ιδίως σε περιφέρειες χαμηλότερου βιοτικού επιπέδου. Όμως, ένα νέο διαγνωστικό εργαλείο από μια ερευνητική ομάδα του ΜΙΤ ίσως απλοποιήσει την κατάσταση. Οι ασθενείς θα πρέπει απλώς να εισπνεύσουν μερικά νανοσωματίδια από έναν αεροψεκαστή, ή ακόμη και από μια μικρή συσκευή όπως ένας εισπνευστήρας άσθματος, και στη συνέχεια να ουρήσουν σε μια χάρτινη δοκιμαστική ταινία όπως στα τεστ εγκυμοσύνης. 

Πίσω από το πώς λειτουργούν όλα αυτά κρύβεται ένας ιδιαίτερος μηχανισμός. Τα νανοσωματίδια περιέχουν DNA barcodes που είναι σχεδιασμένα έτσι ώστε να αλληλεπιδρούν με ορισμένα ένζυμα, που ονομάζονται πρωτεάσες, τα οποία είναι υπερδραστήρια στους όγκους. Εάν αυτές οι πρωτεάσες είναι παρούσες στους πνεύμονες ενός ασθενούς, θα κόψουν ένα κομμάτι του barcode του DNA, το οποίο στη συνέχεια καταλήγει στα ούρα. Η χάρτινη δοκιμαστική ταινία μπορεί στη συνέχεια να ανιχνεύσει αυτά τα αποκολλημένα barcodes, αποδίδοντας ως θετικό αποτέλεσμα την ύπαρξη καρκίνου του πνεύμονα.

Οι ερευνητές δοκίμασαν την τεχνική αυτή σε ποντίκια που είχαν τροποποιηθεί γενετικά ώστε να αναπτύξουν καρκίνο του πνεύμονα όπως ο άνθρωπος. Περίπου 7,5 εβδομάδες αφότου άρχισαν να σχηματίζονται οι όγκοι, οι οποίοι αντιστοιχούν σε καρκίνο σταδίου 1 ή 2 στον άνθρωπο, οι ερευνητές εφάρμοσαν το διαγνωστικό τεστ. Στα πρώτα πειράματα, η ομάδα έψαχνε για 20 διαφορετικούς βιοδείκτες, αλλά αφού χρησιμοποίησε αλγόριθμους για να εντοπίσει τον καλύτερο συνδυασμό, τους περιόρισε σε μόλις τέσσερις. Αυτός ο πιο εύχρηστος συνδυασμός είναι αυτός που αναζητούν οι δοκιμαστικές ταινίες.

Οι ερευνητές αναπτύσσουν εδώ και μερικά χρόνια τεστ ούρων για τον καρκίνο με τη χρήση αυτού του μηχανισμού, αλλά αυτή η νέα μελέτη προσθέτει ορισμένες βελτιώσεις. Πρώτον, οι προηγούμενες εκδόσεις απαιτούσαν την χορήγηση των νανοσωματιδίων με ένεση στο αίμα, αλλά μια εισπνεύσιμη έκδοση είναι λιγότερο επεμβατική και ευκολότερη στην αποθήκευση και τη χορήγηση σε όλο τον κόσμο.

Το έτερο βασικό πλεονέκτημα αφορά την άλλη πλευρά της διαδικασίας. Στο παρελθόν χρησιμοποιούνταν η φασματομετρία μάζας για την ανάλυση των δειγμάτων ούρων ώστε να βρεθούν τα DNA barcodes, αλλά αυτό απαιτεί ογκώδη εξοπλισμό που δεν είναι πάντα διαθέσιμος. Αυτή τη φορά, ανέπτυξαν μια δοκιμασία πλευρικής ροής για την ανίχνευση των βιοδεικτών - την ίδια βασική τεχνολογία που βρίσκεται πίσω από τα φθηνά, κοινά τεστ εγκυμοσύνης ή τα τεστ COVID-19.

«Στόχος μας ήταν η δοκιμή αυτή να είναι εφικτή σε ένα περιβάλλον χαμηλού προϋπολογισμού, οπότε η ιδέα ήταν να μην κάνουμε καμία επεξεργασία του δείγματος, να μην κάνουμε καμία ενίσχυση, απλώς να μπορούμε να βάλουμε το δείγμα απευθείας στο χαρτί και να το διαβάσουμε μέσα σε 20 λεπτά», δήλωσε η Sangeeta Bhatia, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Η ιδέα θα ήταν να έρχεσαι και στη συνέχεια να παίρνεις μια απάντηση σχετικά με το αν χρειάζεσαι μια περαιτέρω εξέταση ή όχι, και θα μπορούσαμε να βάλουμε ασθενείς που έχουν πρώιμες βλάβες στο σύστημα, ώστε να μπορούν να κάνουν θεραπευτική χειρουργική επέμβαση ή να λάβουν φάρμακα που σώζουν ζωές».

Στο πλαίσιο αυτό, η ομάδα σχεδιάζει τώρα να δοκιμάσει τα πάνελ του αισθητήρα με δείγματα ανθρώπινων βιοψιών για να ελέγξει πόσο καλά μπορεί να ανιχνεύσει ανθρώπινους καρκίνους, προτού προχωρήσει στη διεξαγωγή κλινικών δοκιμών.