Вчені з Інституту раку Найта (OHSU) опублікували у Nature Reviews Bioengineering великий огляд, який офіційно визнає: ми вступили в епоху, коли рак можна вивчати, виявляти й зупиняти ще до того, як з’являться перші симптоми.
Зміст:
Щороку рак забирає 10 млн життів, і 70% випадків виявляють занадто пізно, коли вже болить, є кровотеча чи добре видна пухлина. На жаль на цьому етапі серед доступних методів лікування — лише хімія, опромінення та молитви. Чому так стається? Бо пухлини на ранніх стадіях — коли вони розміром з голівку шпильки — не помітні на МРТ чи УЗД.
«Ми знаємо все про метастази, але дуже мало — про початок, — пояснює Хейлі Хелмс, аспірантка OHSU та стипендіатка Міжнародного альянсу раннього виявлення раку, головна авторка огляду. — Без зразків ранніх пухлин важко зрозуміти, чому та як «збунтувалась» здорова клітина».
А отримати зразки мікроскопічної пухлини, яка захована глибоко у тканинах та не візуалізується сучасними методами діагностики, просто неможливо.
В останні роки онкологія переживає технологічний бум. Вчені по всьому світу розробляють інноваційні лабораторні моделі, які дозволяють вивчати рак на його найраніших етапах. Саме на цьому етапі злоякісні процеси ще можна зупинити, а лікування дає найкращі результати.
Сучасні «методології нового підходу» замінюють або доповнюють тваринні моделі. Серед них:
in vitro-тести,
органоїди — мініатюрні 3D-копії органів, вирощені з клітин,
organ-on-a-chip — мікроскопічні пристрої, що імітують функцію органів,
комп’ютерні моделі,
3D-біодрук, який дозволяє створювати складні структури з живих клітин.
Ці системи точніше відтворюють середовище людського організму, ніж традиційні моделі на тваринах, і дозволяють детально спостерігати, як зароджується рак та які фактори запускають перетворення здорових клітин на злоякісні.
Понад десять років тому команда дослідника Луїса Бертассоні отримала міжнародне визнання за прорив у 3D-друці кровоносних судин. Свого часу журнал Discover назвав це відкриття одним із головних наукових проривів року. Сьогодні ці напрацювання стали фундаментом для створення складніших моделей — зокрема, систем, що імітують мікросередовище пухлин кісткової тканини людини.
Нова платформа, розроблена групою Луїса Бертассоні, дозволяє:
відтворювати ранні стадії росту пухлин,
досліджувати, як генетичні та клітинні зміни запускають рак,
тестувати препарати на моделях, створених із клітин конкретного пацієнта.
«У лабораторії ми можемо спостерігати та бачити, чому передракове ураження в однієї людини залишається таким і ніколи не перетворюється на рак, а в іншої людини воно стає злоякісною пухлиною», — каже Хейлі Хелмс.
Все це критично важливо для персоналізованої медицини та для відмови від тестування на тваринах, до чого поступово рухається FDA.
Органоїд — це тривимірна копія людського органу розміром від 1 до 5 мм, вирощена в лабораторії зі стовбурових клітин самого пацієнта. Вона не здатна повністю функціонувати, але відтворює клітинний склад, мікроструктуру органу і фізіологічні процеси, що протікають в ньому (секрецію гормонів, електричну активність, регенерацію і т.д.).
Раніше ліки тестували на мишах або на універсальних клітинних лініях. Нова технологія дозволяє тестувати, як подіє той чи інший препарат на рак саме цієї людини. Органоїд зберігає всі мутації пацієнта, архітектуру тканини, взаємодію з імунними клітинами та навіть судини. З однієї біопсії можна виростити десятки чи сотні органоїдів і за 10–14 днів перевірити 50–100 препаратів і комбінацій.
Точність передбачення, як реальна пухлина відреагує на хімієтерапію, становить 80–94 %.
На сьогодні у Нідерландах працює біобанк із понад 1500 органоїдів від реальних пацієнтів. У клініках США та Європи органоїдне тестування вже входить до страхового покриття для певних видів раку. У 30–40 % випадків раку підшлункової та колоректального раку органоїди змінили план лікування і врятували людей від марної токсичної хіміотерапії. Є випадки, коли завдяки органоїдам пацієнтам підібрали комбінацію, яка не входила до стандартних протоколів, і люди живі роками після «невиліковного» діагнозу.
Organ-on-a-chip — це мініатюрні, штучно створені моделі людських органів, які поміщені всередині крихітних прозорих мікрочіпів.
Вони повторюють будову та функції справжніх органів — кровообіг, рух клітин, постачання кисню, реакцію на ліки, механічні дії.
Усередині такого чіпа знаходяться:
Тобто це фактично мікроскопічний живий орган, який працює, як людський.
Найпросунутішими моделями є:
Органи на чіпі сьогодні дозволяють:
У поєднанні з 3D-біодруком та органоїдами ця технологія стає одним із найпотужніших інструментів у дослідженні хвороб. FDA і Європейське агентство з лікарських засобів уже офіційно визнали їх заміною тестам на тваринах.
Найголовніше: вчені навчилися навмисно перетворювати здорову тканину на ракову в лабораторії й так само навмисно зупиняти цей процес. Це означає, що вперше з’явилася реальна можливість перехопити рак на етапі передпухлинних змін — коли 100 % пацієнтів ще можна врятувати.
«Раннє виявлення — найважливіший фактор виживання. Тепер ми можемо моделювати рак ще до того, як він з’явиться у пацієнта», — Луїс Бертассоні, директор Центру точної біофабрикації раку Найта OHSU.
Вчені вважають, що за 3-7 років:
Висновок простий: рак, який ми знали 10 років тому, перестає бути невиліковним. Тепер вчені поза тілом людини можуть побачити як зароджується, росте і вмирає пухлина та вчаться зупиняти онкологічний процес на самих ранніх стадіях та ще до того, як він почнеться.