Чтобы избавиться от рака, нужно его взвесить

Взвешивая поштучно раковые клетки, можно оценить их реакцию на лекарство.

В онкологии нередко случается так, что лекарства, работающие у одного пациента, не срабатывают у другого, или же у раковой опухоли попросту появляется устойчивость к терапии. Очевидно, чтобы подобные проблемы не возникали, лечение должно быть по возможности персонализированным: рак вообще довольно многолик и разнообразен, и чтобы лечение было эффективным, желательно знать свойства именно конкретной его разновидности.

Индивидуальные особенности опухоли можно узнать из генетического анализа, но, к сожалению, по генетическим маркерам не всегда удаётся достаточно точно предсказать, как поведёт себя опухоль в процессе лечения.

Исследователи из Массачусетского технологического института и Онкологического института Даны-Фарбер предлагают изучать реакцию раковых клеток на лекарства, просто взвешивая их. Схожим образом, кстати говоря, микробиологи определяют устойчивость бактерий к антибиотикам: у человека с инфекцией берут пробу микробов и затем обрабатывают их разными препаратами, наблюдая за тем, продолжат ли бактерии расти или же погибнут. То же самое можно устроить и для раковых клеток, но, поскольку они размножаются всё-таки медленнее бактерий, их реакцию нужно оценивать как-то иначе.

Дэвид Уинсток (David Weinstock), Кит Лигон (Keith Ligon) и Скотт Маналис (Scott Manalis) использовали для этого прибор, с помощью которого можно взвесить одну единственную клетку. Вообще говоря, таких приборов существует несколько, но тот, что разработали в лаборатории Маналиса, определяет массу клетки в 10–100 раз точнее, чем прочие. Принцип его работы такой: через микроканал, проделанный в кремниевой пластинке, в потоке жидкости движется клетка; сама пластина постоянно вибрирует в вакууме, и, когда клетка проходит через канал, частота вибраций меняется. Так можно оценить массу клетки с точностью до фемтограмма (то есть 10^-15 грамма) – это меньше, чем 0,01% от массы одиночного лимфобласта, предшественника лимфоцита.

Если одни и те же клетки пропустить через прибор дважды – второй раз через какой-то промежуток времени – то можно оценить, насколько они выросли, то есть сколько они прибавили в весе. Если раковая клетка, обработанная лекарством, увеличилась, значит, лекарство не подействовало, если же клетка не подросла, значит, препарат, которым её обработали, имеет смысл включить в терапию.

В статье в Nature Biotechnology описаны результаты экспериментов с клетками разных типов глиобластомы (одна из самых агрессивных опухолей мозга) и клетками острого лимфобластного лейкоза. Известно, что рост глиобластом тормозят препараты, подавляющие (ингибирующие) работу белка Mdm2, а против лейкоза помогают средства, подавляющие работу белка мутантного белка Bcr-Abl – оба вида ингибиторов использовали для того, чтобы проверить, поймают ли «клеточные весы» изменения в клеточном росте.

Обработав клетки обеих опухолей разными лекарственными средствами, исследователи ждали 15 часов и потом несколько раз, с интервалом в 15–20 минут, взвешивали их. Как и ожидалось, глиобластомные клетки останавливались в росте после ингибиторов белка Mdm2, лейкозные – после ингибиторов белка Bcr-Abl, и, что самое главное, эффект можно было засечь с помощью описанных «клеточных весов».

Разумеется, для достоверности нужно взвесить не одну клетку, а много, однако, как уверяют авторы работы, их метод тем и хорош, что с его помощью можно получить достоверные данные с не слишком большим числом клеток: например в случае лейкоза эффективность препарата можно оценить, взвесив всего 1 000 клеток – это всего 25 микролитров крови.

Одна из модификаций прибора позволяет выполнить все измерения всего за один день, что опять же очень кстати, если эффективность лечения нужно оценить побыстрее. Возможно, в скором будущем перспективы послеоперационной химиотерапии врачи будут оценивать взвешиванием раковых клеток.