Élet és tudomány

A XXI. század diagnosztikáj - Új kutatások a tüdőrák kimutatására

Megjelent az Élet és tudomány 2008. decemberi számában

Írta: Hernádi Márton

A tüdő rosszindulatú daganata hazánkban és az egész Európai Unióban a daganatos halálokok között vezető szerepben van. Előfordulása az esetek többségében a dohányzással hozható összefüggésbe. A kór jellemzője a betegek állapotának gyors romlása, mely - különösen az úgynevezett kissejtes tüdőrák esetében - korai halálozáshoz vezet. Ezért lenne fontos, hogy még korai stádiumban felismerjék és kezeljék a betegeket.

(Az Élet és tudomány - OTKA cikkpályázatán I. helyezést ért el a cikk)

A hagyományos röntgenvizsgálaton kívül CT-vel, mágneses rezonanciával (MR), illetve az 1 centiméternél kisebb elváltozások esetén radioaktív izotópok pozitronkibocsátásán alapuló PET technológiával alkothat képet a radiológus a tüdőről. A szájon át levezetett bronchoszkóp nevű eszközzel – akárcsak a tengeralattjárók periszkópjával – a fénytörést kihasználva a hörgőkbe lehet belelátni, és ott mintát venni szövettani analízishez. Ezen kívül a hörgők átmosásával nyert sejteket használják még a diagnózis felállításához.
A fenti eljárások hátránya, hogy terhelést jelentenek a betegeknek, amely vagy sugárterhelésben jelenik meg, vagy pedig a vizsgálat kellemetlen voltában. Ráadásul a kezdődő elváltozásokat nehéz velük észrevenni, így szűrésre nem alkalmasak.
A világon ezért számos helyen folynak kutatások a tüdőrák korai diagnózisát szolgáló vizsgálati módszerek kifejlesztésére, melyeknek könnyen kivitelezhetőnek és a betegek számára nem megterhelőnek kell lenniük.

A rák kipufogógázai

Mivel a tüdőt a ki- és belégzés folyamatosan átszellőzteti, kézenfekvőnek tűnik a páciens által kifújt levegő analizálása. Annál is inkább, mivel egy svéd–magyar kutatócsoportnak idén sikerült kutyákat betanítani az egészséges és daganatos testszövetek szag alapján való elkülönítésére. Ez azt mutatja, hogy egy kellően érzékeny műszer, mint például a kutya orra, képes szagmintázat alapján segíteni a diagnózis menetét.
Az ember által kilégzett levegő a környezethez hasonlóan nagyrészt nitrogénből, oxigénből, nemesgázokból és szén-dioxidból áll, mely utóbbi az emberi életműködés „kipufogógáza”. Ehhez nagy adag vízpára adódik, és rendkívül kis mennyiségben különböző egyéb gázok, illékony szerves vegyületek, sőt akár DNS-töredékek is.
Kutatócsoportunk, mely a Semmelweis Egyetem Pulmonológiai Klinikáján működik, a kilégzett levegő különböző technikai eljárásokkal végzett vizsgálatán dolgozik. A legegyszerűbb egy szimpla nitrogén-monoxid (NO) gázkoncentráció-mérő, amely az utcai légszennyezettség-mérőkhöz hasonlóan azt mutatja meg, hogy a rajta átáramló gáz egymillió molekulája között hány darab NO van. Ez az érték megemelkedik tüdőrákos betegeknél, de asztmás vagy allergiás egyéneknél is.
A kilélegzett levegőben található illékony szerves komponensek többségének koncentrációja nagyon alacsony: 1-2 molekula jut egybillió részecskére, és ezres nagyságrendű azon eltérő molekulafajták száma, amelyek a különböző emberek mintájában fellelhetők. Körülbelül 20-30 közülük megtalálható mindenkinél (például izoprén, alkánok, benzolszármazékok). Mégis, ezen összetevők vizsgálatának nagy jelentősége van, ugyanis a sejtekben zajló számos kémiai folyamat eredményezheti mennyiségük változását, ezáltal egy adott kórra jellemző mintázatot hozva létre, amely például a gázkromatográfia/tömegspektrometria módszerével vizsgálható. Az alkének a lipidek oxidációja során szabadulnak fel, mely a reaktív oxigéngyökök mennyiségétől függő folyamat; az izoprén a koleszterin anyagcseréhez kapcsoltan keletkezik, a kámfor és a benzol a sejtek „vegyipari üzemének”, a citokróm P 450-es enzimnek termékei. Egy szervetlen, egyszerű vegyület a hidrogén-peroxid, ami a tüdőben játszódó oxidatív stressz változásait mutatja, így a tüdőrák növekedését, illetve a kezelés hatásosságát jelezheti.
Egy másik lehetőség, ha a sejtek közötti kommunikáció fehérjemolekuláit, az úgynevezett citokineket elemezzük, amelyek a szervezetet érintő folyamatok esetén (például gyulladás, daganat) más és más módon változnak, így a daganatok esetén megemelkedik a mintában azon fehérjék mennyisége, melyek a sejtosztódást és az érképződést befolyásolják. A 10 percen át kilélegzett levegőt fagypont alatti hőmérsékleten lecsapatva néhány milliliter folyadékot nyerhetünk. A citokinek ebben a folyadékban csak nagyon kis mennyiségben vannak jelen, a kimutathatóság határán. Jelenlétüket speciálisan előkészített immun-antitestek segítségével mérhetjük, amelyek az adott citokint felismerve ahhoz kötődnek. Ezekhez az antitestekhez olyan enzimeket kapcsolunk, melyek végterméke színváltozást hoz létre. Így a végső színváltozásból lehet következtetni a mért citokin mennyiségére. Ezt az eljárást ELISA módszernek nevezik. Amennyiben egyszerre több citokint szeretnénk vizsgálni, áramlási citometriához (FACS) fordulunk, ilyenkor a fenti reakciót apró, vörösvértestnél is kisebb gyöngyök felszínén kell elvégezni, majd egy olyan szűk csatornán átáramoltatni, ahol csak egy gyöngy fér át egyszerre. Az éppen áthaladót lézersugárral megvilágítva a sugár további útjából megállapítható a vizsgált anyagok koncentrációja.

Elektronikus orr

A kutya orrához hasonlóan a kilélegzett szagmintázatot teljes egészében képes értékelni az „elektronikus orr” nevű eszköz. Egy zárt zsákba lélegezve 0,5 liter levegőt gyűjtünk, amit utána a tejesdobozméretű, így könnyen hordozható eszközbe vezetünk.

Ebben 32 szenzor működik, melyek a beáramló gáz különböző alkotóit érzékelve ellenállás-változással reagálnak, ami másodpercről másodpercre változik. A bonyolult adathalmazt analizálva az egyes érzékelőkre megadható egy-egy szám, ezáltal egy adott szag a 32 szenzor értékeinek kombinációjával jellemezhető. Ha már kellő mennyiségű mintát felvettünk, az új betegeket a mintázat hasonlóságának alapján lehet a meglévő csoportokba sorolni. Egyelőre e műszernél – az emberi szagláshoz hasonlóan – nem tudjuk megmondani, melyik molekulák koncentrációja nőtt vagy csökkent, csak az összkép alapján lehet besorolást végezni, ám igen jó pontossággal.
Ezekkel az eljárásokkal a betegek számára egyszerű, jól tolerálható mintavételt lehet biztosítani. A fentiek közül több vizsgálómódszer már jól bevált egyéb betegségek követésé-ben, például átültetett szív kilökődésének vagy az asztmának a monitorozásában. Világszerte nagy betegpopuláción végeztek méréseket, és nagyon jó diagnosztikus eredményeket értek el.
A jövőben számos további kutatás szükséges ahhoz, hogy minták vizsgálatának és az eredmények kiértékelésének fejlesztésével pontos, és szűrésre, terápiakövetésre alkalmas módszer kerüljön az orvosok kezébe. Így az oly sok ember életét követelő tüdőrák kezelése eredményesebbé válhat.