Ученые создали тест, который по анализу крови способен диагностировать наиболее часто встречающиеся опухоли внутренних органов на ранней стадии с чувствительностью до 98 процентов и крайне низкой частотой ложноположительных результатов.
Статья о разработке и проверке теста, основанного на секвенировании внеклеточной фракции ДНК и определении ряда белковых маркеров, опубликована в журнале Science, передает N+1.
Некоторые распространенные виды злокачественных опухолей на ранних стадиях лечатся простым хирургическим вмешательством, в то время как на стадии метастазов лечение требует системной терапии и в среднем оказывается успешным только в половине случаев. Поэтому ранняя диагностика рака — залог благоприятного прогноза для пациента. Для этого исследователи стремятся разработать более простые диагностические методы, основанные на анализе крови. В настоящее время подобный тест существует только для рака простаты на основании измерения концентрации простат-специфического антигена, однако целесообразность его применения довольно спорная.
Ряд тестов основан на поиске соматических мутаций, характерных для различных типов рака, во внеклеточной фракции ДНК, представленной в плазме крови. Однако мутантная ДНК детектируется в крови, как правило, уже на поздних стадиях, к тому же с ее помощью нельзя определить, какая именно ткань подверглась злокачественной трансформации.
Исследователи из медицинской школы университета Джонса Хопкинса расширили ДНК-анализ крови, увеличив его точность, и дополнили его анализом белковых маркеров, в результате чего получился тест под названием CancerSEEK, пригодный для диагностики раков внутренних органов с чувствительностью до 98 процентов. Валидация теста была проведена на пациентах с раком яичника, печени, желудка, поджелудочной железы, пищевода, прямой кишки, легкого и молочной железы. Эти типы рака часто встречаются в западных популяциях — в 2017 году в США на них пришлось 60 процентов всех смертей от рака, — и для них в клинической практике не существует тестов для ранней диагностики, основанных на анализе крови.
Тест включает в себя секвенирование 61 участка для 16 генов, которые содержат от 41 до 95 процентов всех известных мутаций из каталога COSMIC (Catalog of Somatic Mutations in Cancer). Более информативной частью теста является одновременное определение методом иммуноферментного анализа уровня восьми белковых маркеров, концентрации которых достоверно различались по данным литературы у больных людей и у здоровых. В этот список, к примеру, вошли антигены CA125 и CA19-9, фактор роста гепатоцитов и пролактин.
Проверку теста исследователи осуществили на выборке из 1005 пациентов с уже диагностированными раками внутренних органов, перечисленных выше, на I-III стадии заболевания. У всех пациентов не было детектировано метастазов, и они не получали химиотерапию. Контрольную группу составили 812 здоровых человек. По результатам теста человек считался больным, если в его ДНК обнаруживали мутацию или уровень одного из восьми белковых маркеров был повышен.
Самая высокая чувствительность диагностики (98 процентов) была достигнута для рака яичника, а самая низкая — для рака груди (33 процента), средняя чувствительность составила 70 процентов. Ложноположительный сигнал был получен только у семи человек из 812, то есть специфичность теста составила 99 процентов. Максимально информативным тест оказался для пациентов со II и III стадиями заболевания (74 и 78 процентов), а для пациентов с I стадией чувствительность теста составила 43 процента.
На основании собранных данных, преимущественно об уровне белковых маркеров у пациентов с различными типами рака, авторы работы при помощи машинного обучения создали алгоритм, который по результатам анализа определил локализацию опухоли со средней точностью 63 процента.
Авторы признают, что наиболее значим CancerSEEK оказался для пяти видов рака — яичника, печени, желудка, поджелудочной железы и пищевода — чувствительность диагностики для них оказалась не ниже 69 процентов. Также в контрольную группу стоило бы включить людей с другими заболеваниями, помимо рака, так как некоторые процессы, в частности, воспаление, с большой вероятностью увеличат число ложноположительных результатов. Тем не менее, учитывая, что стоимость теста ожидается сопоставимой со стоимостью ряда часто назначаемых процедур (менее 500 долларов), он наверняка найдет применение в клинической практике.
Ранее мы рассказывали, что для ранней диагностики меланомы инженеры успешно применили цифровой анализ изображений в сочетании с машинным обучением, а для поиска раковых клеток при операциях ученые создали небольшой ручной микроскоп.