Геология помогает ученым в исследованиях рака

Сегодня способы скрининга рака основаны на передовых методах визуализации, биомаркерах, семейном анамнезе и демографических данных. А как насчет поиска рака на атомном уровне?

Исследователи из Университета Колорадо и Принстонского университета обнаружили, что изотопы водорода, часто используемые для изучения истории Земли на протяжении сотен тысяч лет, содержат новую информацию об основном составе раковых клеток. Хотя их метод находится на очень ранних стадиях разработки, есть шанс, что когда-нибудь он поможет врачам обнаружить рак задолго до того, как он начнет прогрессировать или распространиться.

Изотопы водорода, часто считающиеся «разновидностями» одного и того же химического элемента, принимают две основные формы (всего их семь). Первый, протий (обычно называемый водородом), не содержит нейтронов и является более легким из двух. В то же время дейтерий содержит один нейтрон, и он немного тяжелее.

Поскольку они содержатся в ледяных ядрах, камне, растительном материале и других частях земной среды, эти изотопы используются в науках о Земле для изучения истории нашей планеты. Их обнаруживают с помощью масс-спектрометрии — метода, который анализирует химический состав данного образца.

Но два основных изотопа водорода также существуют в тканях животных, в том числе и в людях. Чтобы генерировать полезную энергию, наши клетки проводят процесс, называемый респирацией (или дыханием). Хотя водород напрямую в нем не участвует, этот элемент перемещается с помощью никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ, NADP), фермента, ответственного за выработку жирных кислот. Исследования 2009 года показали, что НАДФ иногда извлекается из разных пулов изотопов водорода в зависимости от активности других ферментов внутри клетки.

Исследователи хотели выяснить, повлиял ли рак на «решение» НАДФ рекрутировать определенные изотопы водорода.

Они начали со сбора колоний здоровых и раковых клеток печени мышей и позволили каждой из них процветать. Затем они извлекли жирные кислоты из клеток каждой колонии и использовали масс-спектрометр для изучения соотношения изотопов водорода внутри.

Согласно статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи обнаружили, что жирные кислоты из здоровых клеток содержат гораздо меньше дейтерия, чем жирные кислоты из раковых клеток, которые размножаются (и, следовательно, дышат) гораздо быстрее.

Конечно, все это происходило в биологическом вакууме чашки Петри. Исследователи пока не уверены, что они найдут, если применят свою технику к сложному живому организму. Но даже если масс-спектрометрия не произведет революцию в диагностике рака, их работа является доказательством того, что методы из, казалось бы, несвязанных областей науки могут быть полезны для медицинских исследований.