Химики СПбГУ разработали метод экспресс-скрининга онкозаболеваний мочеполовой системы

 

Сегодня одна из основных сложностей в борьбе с онкологическими заболеваниями мочеполовой системы — поздняя диагностика, которая значительно снижает вероятность успешного лечения. Как отмечает профессор кафедры аналитической химии СПбГУ, руководитель лаборатории прикладной хемометрики СПбГУ Дмитрий Кирсанов, на ранних стадиях болезнь почти незаметна, поэтому многие откладывают обследование.

Ученые СПбГУ разработали метод экспресс-скрининга для обнаружения рака простаты и рака мочевого пузыря на основе простого анализа мочи.

Мы предлагаем по интегральному составу мочи делать выводы о наличии или отсутствии у пациента этих видов рака. Для этого мы проводим анализ проб мочи специально разработанным набором химических сенсоров и обрабатываем результаты с помощью методов машинного обучения. Такой хемометрический подход сегодня часто применяют в химических исследованиях, а мы создаем модель, при которой реакция сенсоров покажет, есть ли у пациента заболевание.

Профессор кафедры аналитической химии СПбГУ, руководитель лаборатории прикладной хемометрики СПбГУ Дмитрий Кирсанов

Ключевые преимущества новой разработки исследователей СПбГУ перед известными методами обследования — неинвазивность и экспрессность. Результат можно получить безболезненно, без врачебного вмешательства, сдав простой анализ мочи. Такой подход позволит без использования специального дорогостоящего оборудования проводить быстрый скрининг больших групп населения. Как отмечают специалисты СПбГУ, предлагаемая установка для проведения скрининга не только компактная, но и не требует больших финансовых расходов.

«В этом одно из основных преимуществ химических сенсоров и мультисенсорных систем, разработкой которых мы занимаемся. Они (в отличие от многих методов анализа) действительно простые, поэтому их довольно легко ввести в массовое производство и предлагать в качестве методов скрининга», — добавил Дмитрий Кирсанов.

Например, сегодня один из вариантов раннего обнаружения рака простаты — наблюдение за уровнем простатспецифического антигена (ПСА) в крови, повышение которого может свидетельствовать о развитии патологии. Проведенный учеными анализ 89 образцов пациентов показал, что чувствительность экспресс-теста значительно выше, а значит, результат точнее, чем анализ крови на ПСА.

Так, ученым удалось добиться точности 97 % для распознавания рака простаты и 76 % для выявления рака мочевого пузыря.

«Проверка результатов на большом наборе образцов позволит сделать исследование еще точнее и вывести эту процедуру на уровень скрининга, то есть заранее определять людей, у которых, например, потенциально могут развиться онкологические заболевания мочеполовой системы. Если организовать такие исследования массово и регулярно — как ежегодное прохождение флюорографии — у врачей будет возможность обнаруживать столь серьезные заболевания на ранних этапах и эффективно бороться с ними», — сказал Дмитрий Кирсанов.

Экспресс-скрининг — более привлекательный и простой аналог ранней диагностики серьезных заболеваний, не требующий врачебного вмешательства. По результатам скрининга пациент при наличии подозрений может быть направлен на дополнительное обследование, нацеленное на поиск конкретных заболеваний: МРТ, КТ и, наконец, биопсию, прохождение которой необходимо для подтверждения онкологии.

Как отмечает Дмитрий Кирсанов, это позволит предотвратить развитие рака, ведь на болезненную процедуру биопсии пациенты приходят, как правило, когда заболевание уже развилось.

Хемометрический подход позволяет в сложном отклике массива сенсоров выделить именно ту информацию, которая необходима для распознавания конкретного заболевания. Успешная работа подхода требует тщательного выбора математических алгоритмов и параметров и их всесторонней проверки на реальных данных.

«Для поиска разных заболеваний необходимо использовать разные сенсоры, отличаться будет и процесс обработки данных, однако для пациента не будет никакой разницы. Более того, по анализу одной пробы мочи можно будет проводить несколько исследований, если это необходимо — по химическому составу мочи мы сможем выявлять разные виды рака», — пояснил эксперт.

В перспективе разработка ученых может позволить проводить экспресс-тест в рамках лабораторного анализа мочи и своевременно определять, нуждается ли пациент в дополнительном онкологическом обследовании.

Разработка мультисенсорной системы для неинвазивного экспресс-скрининга рака предстательной железы и рака мочевого пузыря с помощью мультисенсорных систем по анализу мочи проводится с 2019 года Санкт-Петербургским государственным университетом совместно с Университетом ИТМО, Урологической клиникой Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова и Чжэцзянским университетом. Результаты исследований опубликованы в научных журналах Sensors and Actuators B: Chemical и Talanta и поддержаны грантами РФФИ и Национального научного фонда Китая в рамках программы двусторонних проектов, программой «УМНИК» Фонда содействия инновациям, программой «5 в 100» в рамках гранта Правительства Российской Федерации.