Специалисты из Сеченовского Университета создали инновационный способ диагностики лимфангиолейомиоматоза (ЛАМ) — редкого и быстро прогрессирующего заболевания легких, которое чаще всего встречается у женщин детородного возраста. Впервые в мировой практике исследователям удалось выявить в выдыхаемом воздухе характерные биомаркеры, которые не только указывают на наличие болезни, но и демонстрируют степень её выраженности, а также позволяют определить вероятность возникновения осложнений.
«Мы совместно с коллегами из МИФИ начали работу с системой «электронный нос», которая широко используется в аэропортах для выявления наркотических веществ или взрывчатых соединений. Однако, как выяснилось, этот подход неэффективен во влажной среде, поскольку выдыхаемый воздух обладает стопроцентной влажностью. В связи с этим мы перешли к использованию масс-спектрометрии — технологии, позволяющей анализировать мельчайший состав летучих соединений в выдыхаемом воздухе и определять различные состояния организма на основе их комбинации», — рассказал корреспонденту «Научной России» директор Института персонализированной кардиологии Сеченовского Университета Филипп Юрьевич Копылов.
Диагностика лимфангиомиоматоза (ЛАМ) традиционными методами связана со сложностями. Действующие подходы, такие как компьютерная томография высокого разрешения и определение концентрации белка VEGF-D, характеризуются либо высокой стоимостью, либо недостаточной чувствительностью на начальных этапах развития заболевания. Альтернативное решение заключается в анализе летучих органических соединений с использованием протонной масс-спектрометрии — технологии, обладающей высокой чувствительностью и исключающей необходимость предварительной обработки образца.
«Методики, не требующие проведения сложных исследований и основанные на анализе выдыхаемого воздуха, представляют значительный интерес для системы здравоохранения. Мы создали так называемый профиль выдыхаемого воздуха – для каждого заболевания характерен свой уникальный профиль. Что же это такое? Это совокупность различных концентраций летучих соединений в выдыхаемом воздухе, которые формируют своего рода «биомаркер», отражающий конкретное состояние здоровья. По мнению специалистов, это, безусловно, является перспективным направлением развития медицины. Пациент посещает поликлинику, делает выдох, получает распечатанный диагноз и направляется к врачу», — пояснил ученый.
В исследовании было задействованы 51 пациентка, страдающая от ЛАМ, и 51 здоровая женщина. У пациенток с ЛАМ был зафиксирован измененный спектр летучих метаболитов, что указывает на наличие гипоксии, воспалительных процессов и нарушений в обмене липидов. Отмечается, что некоторые из этих соединений напрямую связаны с такими осложнениями, как пневмоторакс и обструкция дыхательных путей.
Наиболее значимым результатом стало обеспечение высокой точности диагностики с помощью данной методики. Это позволяет проводить раннее лечение и осуществлять индивидуальный мониторинг состояния пациентов. Разработанная методика интегрирована в крупный проект, целью которого является создание неинвазивной диагностики заболеваний легких на основе масс-спектрометрии и машинного обучения.
«На начальном этапе нашей деятельности в стране наблюдался острый дефицит оборудования, предназначенного для анализа выдыхаемого воздуха во влажных условиях. Преимущественно использовалась протонная масс-спектрометрия. Поскольку собственного прибора у нас не было, мы обратились за помощью к коллегам. Из-за стационарного характера оборудования возникла необходимость транспортировки выдыхаемых пациентами образцов к нему. Мы собирали воздух в специальные кевларовые мешки, и со временем у нас образовалась комната, заполненная этими емкостями. Затем мы доставляли их и пропускали воздух через прибор для определения концентраций веществ. Методика имела ряд ограничений: некоторые вещества осаждались на стенках мешков и не участвовали в анализе. Однако это был ценный опыт, и он был довольно занимательным. Сотрудники были поражены, увидев комнату, заполненную мешками с воздухом», — рассказал Ф.Ю. Копылов.
Предыдущее исследование той же научной группы показало, что тяжесть муковисцидоза можно определить по составу выдыхаемого воздуха. В будущем этот метод может найти применение не только в пульмонологии, но и в кардиологии, онкологии, эндокринологии и других медицинских областях, где метаболические изменения проявляются в дыхательном профиле. Исследование проводилось при финансовой поддержке гранта РНФ №24-15-00549, а его итоги были опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Материал создан при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации