Lekarze wykryją raka płuc za pomocą twojego oddechu. Polscy naukowcy zmieniają diagnostykę onkologiczną

Zespół naukowców z Centrum Doskonałości NOMATEN w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w Polsce wspólnie z badaczami z Southeast University w Chinach i Politechniki Warszawskiej opracował przełomowy biosensor wykorzystujący sztuczną inteligencję. Urządzenie umożliwia wykrywanie raka płuc przez analizę składu chemicznego oddechu pacjenta, stanowiąc milowy krok w kierunku wdrożenia łatwiejszych i skuteczniejszych testów przesiewowych dla osób z grup ryzyka śmiertelnego nowotworu.

Nowa metoda wykrywania raka płuc

Głównym celem projektu było stworzenie takiego narzędzia, które umożliwiałoby szybką i nieinwazyjną diagnostykę raka płuc we wczesnym stadium. To ważne, ponieważ rak płuc i oskrzeli zabija co roku najwięcej ludzi na świecie. Jest to drugi, po raku prostaty, najczęściej diagnozowany rak u mężczyzn i drugi, po raku piersi, najczęściej diagnozowany u kobiet. Rokowania przy raku płuc są nie najlepsze, ponieważ przeżywalność wynosi około 21,7%, ale dzięki wczesnemu wykrywaniu może się to zmienić.

Inspiracją dla badań stała się obserwacja, że u osób chorych na raka płuc poziom heksanalu – związku chemicznego należącego do aldehydów – jest w wydychanym powietrzu wyraźnie wyższy niż u osób zdrowych. To był pierwszy trop.

Plaster wykrywający nowotwory

Wydychane powietrze to skarbnica wiedzy o stanie zdrowia, a w celu jego analizy zespół pod kierownictwem dr Amila Aligayeva stworzył elastyczny, hydrożelowy plaster, który zrewolucjonizował podejście do wykrywania raka płuc. Wykorzystuje on 2 techniki detekcji: SERS (czyli powierzchniowo wzmocnione rozpraszanie Ramana), pozwalające na bardzo czułe wykrycie nawet śladowych ilości heksanalu, oraz detekcję kolorymetryczną, która umożliwia ocenę obecności biomarkera także gołym okiem. W skrócie – plaster po prostu zmienia kolor na niebieski w obecności heksanalu.

Materiały, z których tworzone są plastry, pozwalają na precyzyjne, szybkie i nieinwazyjne rozpoznanie obecności biomarkera nowotworowego. Można je wbudować w różnego typu wyroby, np. maseczki na twarz, co pozwala monitorować oddech pacjenta w sposób dla niego komfortowy.

Czy to szansa na zwycięstwo z rakiem płuc?

Chociaż wykrywanie raka płuc przez oddech otwiera nowe możliwości, to konieczna jest standaryzacja nowych metod i dalsze badania na szerszej populacji pacjentów. Dotychczasowa diagnostyka opiera się na radiologii i badaniach obrazowych, np. tomografii komputerowej. Te metody są jednak po pierwsze kosztowne, po drugie narażają pacjenta na promieniowanie, a po trzecie – najgorsze – wykrywają raka płuc zazwyczaj dopiero na stadium zaawansowanym, kiedy skuteczność leczenia jest ograniczona.

Nowoczesne biosensory powstałe przy udziale polskich naukowców mogą to zmienić. Integracja wiedzy z różnych dziedzin (m. in. chemii, fizyki, inżynierii biomedycznej czy informatyki) oraz wykorzystanie sztucznej inteligencji pomogło stworzyć nowoczesne testy oddechowe, które mogą być stosowane nawet poza laboratoriami. To ostateczny dowód na to, że nauka ma bezpośredni wpływ na życie całego społeczeństwa. I ratuje życia.

Źródła: NCBJ, Chemical Engineering Journal

Nasz autor

Jonasz Przybył

Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.