Исследователи разработали первый в своем роде механизм, способный объективно идентифицировать воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) и дифференцировать два его подтипа. Изобретенный датчик представляет собой большой шаг на пути к более персонализированному подходу к диагностике и лечению ВЗК — хроническому воспалению органов желудочно-кишечного тракта, затрагивающего более 1 миллиона американцев.
Современные методы диагностики и терапии ВЗК являются неточными и полагаются на метод проб и ошибок. Из опубликованной в журнале Biomedical Optics Express информации мы можем узнать об испытаниях специально разработанного эндоскопа, который использует химико-дактилоскопический метод спектроскопии комбинационного рассеяния света для обнаружения молекулярных маркеров ВЗК в толстом кишечнике.
Датчик выполнен в виде минимально-инвазивного зонда для последующей его интеграции в обычный колоноскоп. Исследователи говорят, что после дальнейшей доработки их изобретения врачи могли бы использовать устройство с целью помочь, во-первых, диагностировать ВЗК и, во-вторых, оценить реакцию пациента на применяемое лечение.
На сегодняшний день в большинстве клиник мира конкретный подтип ВЗК ставится только лишь после анализа ответа пациента на терапию. В некоторых случаях сначала больному приписывают язвенный колит (НЯК), а через время оказывается, что у человека изначально была болезнь Крона (БК). Именно поэтому мы решили использовать метод на основе света, чтобы исследовать биохимические процессы, происходящие в толстом кишечнике. Наша цель — использование спектроскопии комбинационного рассеяния света, чтобы с помощью нее дифференцировать разные типы воспалительных сигналов.
Anita Mahadevan-Jansen, автор исследования, Университет Вандербильта, США
Поиск золотого стандарта для диагностики и дифференциации ВЗК
Воспалительные заболевания кишечника — это группа заболеваний, включающая в себя язвенный колит и болезнь Крона. Локализация воспаления при НЯК, как правило, ограничивается только лишь толстым кишечником, в то время как БК может поразить любые части всего желудочно-кишечного тракта. Симптоматика обоих заболеваний крайне схожа: болезни могут сопровождаться частой диареей, болями в области живота, усталостью и потерей веса. Но НЯК и БК по-разному реагируют на терапию, включающую в себя медикаментозное лечение, коррекцию питания и операции.
В настоящее время для диагностики и дифференциации ВЗК врачи используют сочетание клинических, рентгенологических и патологических методов. Однако, все эти способы могут лишь выявить симптомы, но не первопричину. В результате, до 15% пациентов ставится диагноз «неопределенный колит». От 4% до 15% больных окончательный диагноз ставится уже на основании их ответа на оказываемую терапию.
Изучив образцы тканей людей с ВЗК, ученые пришли к выводу, что воспаленные клетки при болезни Крона и при язвенном колите имеют различные молекулярные маркеры. Новый метод позволяет дифференцировать эти маркеры с целью собрать информацию не только о подтипе заболевания, но также и о текущей степени воспаления и даже ранних стадиях ВЗК, которые возникают еще до клинических проявлений болезни.
Большинство больных ВЗК проходят через колоноскопию как через обязательный этап перед постановкой того или иного диагноза. Применив наш датчик, врач сможет дифференцировать заболевание путем идентификации соответствующего маркера. Доктор также сможет выявить раннюю стадию ВЗК и определить, какая из двух болезней более вероятна в данном конкретном случае.
Anita Mahadevan-Jansen, автор исследования, Университет Вандербильта, США
Создание готовых к использованию устройств
Для разработки зонда исследователи сначала использовали образцы тканей и животные модели с целью выявления биомаркеров и первичных спектральных маркеров воспалительных заболеваний кишечника. Затем они изготовили систему портативной спектроскопии комбинационного рассеяния света с диодным лазером 785 нм и волоконно-оптическим датчиком, который подает на поверхность толстой кишки сигнал, мощностью в 80 мВт
Зонд был спроектирован таким образом, чтобы он мог быть легко помещен в эндоскоп и не препятствовать его прохождению через петли толстого кишечника. Мощности в 80 мВт будет достаточно, чтобы исследовать требуемую толщину ткани.
Anita Mahadevan-Jansen, автор исследования, Университет Вандербильта, США
Спектроскопия комбинационного рассеяния света ранее была применена при исследовании желудочно-кишечного тракта с целью обнаружения раковых клеток, но использование его для измерения маркеров воспаления создает некоторые специфические проблемы, поскольку сигналы эти едва различимы. Это привело к необходимости создания специальной техники, которая, например, включает в себя фильтры для устранения маркеров, продуцируемых компонентами самого зонда.
В своем эксперименте исследователи задействовали 15 пациентов с существующим диагнозом болезни Крона, 8 пациентов с язвенным колитом и 8 здоровых добровольцев. В целом, полученные результаты указывают на высокую чувствительность (способность обнаруживать ВЗК), но низкую специфичность (способность различать подтипы). Результаты различаются в зависимости от степени воспаления и осмотренного участка слизистой. Например, при измерении правой части толстого кишечника у больных с активным воспалением устройство обнаружило болезнь Крона с чувствительностью 90% и специфичностью 75%, по сравнению с 86% и 39% при «обычной» колоноскопии, что, в любом случае, неплохой результат.
Забегая немного вперед
Ученые сейчас сосредоточены на уточнении набора алгоритмов, которые помогают врачам интерпретировать результаты тестов для каждого конкретного пациента. Для повышения специфичности теста, команда анализирует данные из разномастного набора людей, чтобы понять, как такие факторы, как пол, питание, демография и оказываемое лечение влияют на маркеры воспаления.
Мы хотим персонифицировать медицину. Врачи должны учитывать все возможные факторы, которые так или иначе могут повлиять на течение болезни. Наша лаборатория ищет способы применения оптических технологий с целью повысить продуктивность современных методов терапии.
Anita Mahadevan-Jansen, автор исследования, Университет Вандербильта, США
Ученые также проводят исследования на животных моделях, позволяющих глубже понять источники различные молекулярных маркеров и определить типы изменений, которые можно ожидать в результате лечения предполагаемого заболевания.
Когда возникают проблемы в кишечнике, то качество жизни настолько ухудшается. что подчас ведёт к отчаянию. Но стоит упорядочить больному свой распорядок дня, с питанием разобраться и болезнь вполне можно победит. Приборное обследование играет существенную роль, но если человек ведёт беспорядочную жизнь, питаетсЯ чем попало, то болезнь будет только прогрессировать.