Раннюю стадию туберкулеза можно определить по дыханию

Новый метод диагностики позволяет обнаружить туберкулез, когда он уже перешел в острую фазу, но еще не проявляет себя во внешних симптомах.

До сих пор от туберкулеза по всему миру умирают сотни тысяч и даже миллионы людей ежегодно – так, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в 2016 году от туберкулеза умерло 1,7 миллиона человек. В прошлогоднем отчете ВОЗ говорится, что смертность можно было бы значительно снизить, если болезнь обнаруживали раньше и вовремя начинали лечение.

У туберкулеза, как известно, есть две формы: скрытая (латентная) и активная острая форма, и у большинства зараженных он остается в скрытой форме – болезнь не развивается и не передается окружающим. В острой форме туберкулез заразен, но когда он переходит из скрытой формы в активную, такие его симптомы, как кашель, температура, изменения в легких, которые можно увидеть на рентгене, могут проявляться не сразу, так что на ранней активной стадии болезнь оказывается и заразной, и к тому же незаметной. Поэтому так важно научиться диагностировать туберкулез именно на этих невидимых стадиях.

Туберкулез вызывают микобактерии, которые приходят в организм и поселяются в иммунных клетках макрофагах. Задача макрофагов – поглощать и уничтожать бактерии и вирусы, но некоторые микробы научились жить и размножаться прямо внутри этих клеток. Размножаясь, микобактерии выделяют особые белки, которые можно обнаружить в жидкости, покрывающей поверхность легкого. По таким белкам и можно было бы определять начало активной формы туберкулеза. Однако в отличие от крови или мочи, получить пробу легочной жидкости непросто. Есть способ бронхоальвеолярного лаважа, когда легкие промывают физиологическим раствором, но это весьма неприятная процедура.

Исследователи из Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН в сотрудничестве с коллегами из Центрального научно-исследовательского института туберкулеза разработали намного более удобный метод диагностики – по той легочной жидкости, которая вылетает из легких вместе с выдохом. Для улавливания микроскопических капель легочной жидкости использовали аналог фильтра Петрянова.

Эти фильтры были разработаны в СССР в середине прошлого века для очистки воздуха от радиоактивной пыли в атомной промышленности. Сейчас их модифицировали, и теперь они представляют собой фильтры для сбора и анализа воздушных частиц. Насадку с таким фильтром можно надеть на бытовой пылесос, прогнать через фильтр воздух, а потом смыть с фильтра собранные частицы и изучить их состав.

Для диагностических целей исследователи сконструировали простое и дешевое одноразовое устройство, которое позволяло бы собирать микрокапли в выдыхаемом воздухе. Его испытали на пациентах Института туберкулеза: сорок два добровольца из тех, кто только поступил в клинику и еще не проходил лечение, дышали по 10 минут через капроновый фильтр в устройстве, после чего в собранном материале искали молекулярные признаки, которые указывали бы на туберкулезных бактерий.

Выяснилось, что живых микобактерий в выдыхаемом воздухе нет, также нет ни их ДНК, ни характерных бактериальных молекул, но зато в нем были антитела, которые иммунитет уже успел наработать в ответ на появление микобактерий. Этих антител очень немного (всего несколько тысяч или десятков тысяч молекул в пробе), но их можно найти у большинства пациентов. Обнаружить же их можно с помощью ультрачувствительного иммуноанализа, разработанного сотрудниками ИТЭБ. Кроме своей высокой чувствительности, такой иммуноанализ хорош тем, что позволяет быстро, за 5–10 минут, определить сразу несколько антител или антигенов (молекул, против которых синтезированы антитела). Таким образом, впервые удалось показать, что в выдыхаемом воздухе есть специфические антитела, которые указывают на активно размножающихся возбудителей инфекции – туберкулезных микобактерий.

Если сравнивать с пробами, взятыми у здоровых людей, то чувствительность и специфичность нового метода составит около 60–70%. Диагностировать туберкулез с большей точностью мешает то, что у здоровых людей, долго контактировавших с больными, в легких могут появиться такие же антитела, как и у больных. Повысить точность диагностики можно, если дополнить анализ антител проверкой на еще один признак инфекции – воспаление в легких, которое можно определить по особым иммунным белкам-интерлейкинам, также содержащихся в выдыхаемом воздухе. Подробно результаты экспериментов описаны в Journal of Breath Research.

В перспективе, если финансирование исследований продолжится, авторы работы собираются усовершенствовать свой метод как раз в сторону повышения точности. Более того, такой способ диагностики можно использовать не только для туберкулеза, но и для других легочных заболеваний, например, для хронической обструктивной болезни легких, которая сейчас выходит на третье место в мире среди причин смертности.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда

По материалам пресс-службы ИТЭБ