Метаболомика против рака
Ученые из штата Мичиган проложили путь к новой методике выявления агрессивных опухолей простаты
Рак предстательной железы – очень коварная болезнь. В принципе его диагностика не представляет особых проблем. Врач может заподозрить возникновение опухоли на основе измерения концентрации одного из белков плазмы крови, простат-специфического антигена. Выработка этого фермента, который секретируют клетки эпителия простаты, возрастает при увеличении размеров железы. Такое увеличение может быть вполне доброкачественным, но может объясняться и появлением раковой опухоли. Получив тревожный сигнал из лаборатории, врач может прощупать простату через прямую кишку, взглянуть на нее через оптоволоконный зонд, который вводится в мочевой пузырь, или направить пациента на ультразвуковое обследование. Эти методы в совокупности позволяют вполне надежно обнаружить уплотнения ткани простаты, которые могут оказаться раковыми очагами. Однако само выявление таких уплотнений – это еще полдела. Дело в том, что опухоли простаты могут развиваться очень медленно, не давать никаких симптомов и фактически не требовать медицинского вмешательства – особенно в пожилом возрасте. Однако некоторые опухоли, включая и бессимптомные, быстро рождают метастазы в почки и в кости, которые сильно затрудняют лечение и часто приводят к летальному исходу. Для определения агрессивности опухоли приходится брать образцы ткани из нескольких участков железы и направлять их на гистологический анализ. Только таким способом врач может поставить окончательный диагноз болезни. Биопсия простаты – техника надежная, но отнюдь не дешевая. К тому же она явно не годится для первичного массового обследования мужчин на рак простаты. Куда лучше было бы выявлять агрессивный рак предстательной железы на основе биохимических анализов крови или мочи. К сожалению, эта голубая мечта урологов пока что далека от осуществления. Однако в последние годы были обнародованы результаты нескольких исследований, которые позволяют надеяться, что эта проблема вполне разрешима. Отчет о еще одной такой работе 12 февраля появился в журнале Nature. Ее выполнили сотрудники Мичиганского университета в Энн-Арборе, который сейчас стал одним из ведущих американских центров по части поиска новых методов онкологической диагностики. Исследование было проведено под руководством профессора патологии и урологии Арула Чиннайана [Arul Chinnaiyan], который также возглавляет университетский Центр онкологической биоинформатики. Мичиганские ученые работали в рамках новой исследовательской стратегии, которая называется метаболомикой. Этот термин пока не так известен, как геномика, изучение генов, или протеомика, изучение внутриклеточных белков. Звучит он довольно странно, но только из-за новизны. Со школьных времен мы знаем (или, по крайней мере, должны бы знать) что такое метаболизм. В широком смысле это просто обмен веществ, в более специальном – совокупность всех биохимических реакций, протекающих в живых клетках. Промежуточные вещества, которые образуются в ходе таких реакций, называются метаболитами. Их исследованием и занимается метаболомика. Профессор Чиннайан и его коллеги поставили перед собой весьма смелую задачу. Они решили выявить по возможности все метаболиты, возникающие в ходе работы предстательной железы, а затем отобрать те из них, которые можно было бы убедительно связать с ее злокачественными опухолями. В качестве исходного материала они использовали как срезы тканей простаты, так и пробы мочи и крови, взятые у пациентов с диагностированным раком простаты. Применив новейшие газовые и жидкостные хроматографы и масс-спектрометры, экспериментаторы выделили из этих образцов 1126 различных метаболитов. Свыше 90% этих веществ производились в процессе жизнедеятельности нормальных клеток, однако 87 метаболитов возникали в опухолевых тканях. Правда, чаще всего они присутствовали в таких количествах, которые не позволяли использовать их в качестве раковых маркеров. Однако после тщательного просеивания ученые отобрали шесть метаболитов, которые для этого вполне годились. В клетках локализованных опухолей их было заметно больше, чем в клетках здоровых тканей, и еще больше в клетках метастазов. Ученых особенно заинтересовало одно из этих веществ – саркозин, он же N-метилглицин. Это довольно простое соединение, его молекула состоит всего лишь из трех атомов углерода, одного атома азота, двух атомов кислорода и семи атомов водорода. В нормальных клетках он практически отсутствовал, однако содержался в 42% клеток локализованных опухолевых очагов и в 79% клеток метастазов. Лабораторные опыты показали, что это вещество способствует превращению нормальных клеток простаты в раковые клетки метастазного типа. Исследователи также подозревают, что саркозин увеличивает подвижность клеток и тем самым опять-таки способствует появлению вторичных опухолей. Поэтому они считают его своим главным кандидатом на использование в качестве метки агрессивного рака простаты. Мичиганские ученые рассчитывают разработать простой анализ мочи, который позволит недорого и надежно измерять уровень саркозина. Правда, говорить о скором клиническом применении этой методики пока не приходится. Чтобы убедиться в диагностической эффективности саркозиновой пробы, предстоит еще долго исследовать метаболизм больных раком простаты, причем не десятков человек, за которыми следили исследователи из Мичигана, а сотен и тысяч. Вполне возможно, что на этом пути удастся выявить другие маркеры агрессивного рака, которые будут иметь все преимущества перед саркозином. Так что метаболомике еще предстоит показать, на что она способна.