Чл.-корр. РАМН Воевода М.И., д.м.н. Кручинина М.В., д.м.н. Курилович С.А.

ФГБУ «НИИ терапии» СО РАМН, Новосибирск, Россия

К.х.н. Кручинин В.Н., к.т.н. Рыхлицкий С.В., к.ф.-м.н. Володин В.А.

Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, Новосибирск

К.б.н. Пельтек С.Е., Кобзев В.Ф.

Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск, Россия

Использование оптических методов в диагностике онкологических заболеваний

Введение. Одним из основных вопросов при верификации диагноза пациента с онкологической патологией является определение стадии заболевания, степени метастазирования, поскольку это определяет прогноз и дальнейшую тактику [1]. Известно, что опухолевый процесс сопровождается изменениями в составе и структуре компонентов сыворотки крови что, в свою очередь, приводит к изменению ее оптических характеристик [2]. В последние годы оптические методы занимают особое место в биомедицинских исследованиях, благодаря высокой чувствительности, неразрушающему и невозмущающему характеру воздействия на исследуемый объект [3].

Цель. Оценить возможности оптических методов исследования сыворотки крови у пациентов с раком кишечника для использования в диагностике.

Результаты исследования. Обследовано 14 человек (8 женщин и 6 мужчин) в возрасте от 49 до 72 лет с раком кишечника Т2-3, шестеро из них с опухолью в терминальной стадии (Т3-4) после проведенной терапии (4 - после химиолучевого лечения, 2 – после комбинированной терапии). Степень вовлеченности лимфоузлов у большей части пациентов была не определена (Nх), у пятерых она соответствовала N 0-1. У пациентов выполнено изучение тонких пленок, полученных из сыворотки крови центрифугированием, методом спектральной эллипсометрии (в том числе, эллипсометрии вблизи плазмонного резонанса), ИК-спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света (Raman). Группу сравнения составили 12 человек (от 48 до 69 лет), у которых не было выявлено заболеваний внутренних органов.

Результаты исследования. Анализ эллипсометрических показателей выявил тенденцию к повышению показателя преломления у пациентов с раком кишечника (1,557+0,0072 против 1,530+0,00055, p<0,07). Толщина пленки оказалась достоверно выше у больных с опухолями по сравнению со здоровыми (164,33+3,43 против 153+2,97 н/м, p<0,05). Выявлены корреляции стадии заболевания с коэффициентом преломления при l=632,8 нм - r=0,641, p<0,003, толщиной пленки - r=0,448, p<0,05.

При рассмотрении параметров спектров Raman выявилось, что площади и ширина пиков в области 1005-1520 см^-1 оказались достоверно ниже у больных с раком кишечника по сравнению со здоровыми обследуемыми (р<0,006-0,045) (рис.1). Установлены связь факта наличия опухоли с площадью пика 1005 см^-1 (r=-0,751, p<0,008), проведения противоопухолевой терапии с площадью пика 1520 см^-1 (r=0,905, p<0,013).

Анализ характеристик пиков ИК-спектров пленок, относящихся к области амид III (1250-1310 см^-1 ) выявил достоверное увеличение величин отклонения пиков, их площади у пациентов с раком кишечника по сравнению с контролем (р<0,005-0,05). Ширина пика ИК-спектра 1685 см^-1 (область амид I) также оказалась достоверно выше у больных с онкологической патологией по сравнению со здоровыми. Площадь же промежуточного пика 1418 см^-1 была, напротив, ниже у больных с раком кишечника по сравнению с контролем.

На рис. 2 показаны кинетические кривые изменений эллипсометрического угла D(t) в процессах образования поверхностного комплекса антиген-антитело и его распада при взаимодействии антигенов сыворотки крови с иммобилизированными на поверхности резонансной среды (золото) моноклональными антителами СД24. Выявлено наличие стойкого специфического взаимодействия между антигенами сывороток крови пациентов и моноклональными антителами СД24, которое приводит к изменению положения поверхностного плазмонного резонанса [4].

Рис. 1. Спектры комбинационного рассеяния света образцов жидких сывороток крови. Цифры у кривых на рис. 1, 2: 1,2 – больные с раком кишечника Т3-4, 3 – после химиотерапии, 4 – группа контроля.	Рис. 2. Кинетические кривые изменения эллипсометрического угла D при образовании поверхностного комплекса антиген-антитело (СД24) и его распада. Стрелки: подача сыворотки и промывка системы.

Таким образом, выявлены значимые различия в оптических показателях сыворотки крови у пациентов с опухолями кишечника в разных стадиях и здоровых обследуемых, что позволяет считать вышеописанные оптические методы перспективными в диагностике онкологической патологии.

Литература:

1. Lavery IC, Lopez-Kostner F, Pelley RJ, Fine RM. Treatment of colon and rectal cancer // Surg.Clin.North Am. 2000. V.80. P.535-569.

2. Markowitz S.D., Bertagnolli M.M. Molecular origins of cancer: molecular basis of colorectal cancer // N. Engl. J. Med. 2009. V.361. P.2449–60.

3. Arwin H. Ellipsometry on thin organic layers of biological interest: characterization and applications // Thin Solid Films. 2000. V.377-378. P.48-56.

4. K.Ohtsuka, M. Kuroki, T. Nojima, M. Waki, S. Takenaka Interaction analysis of the carcinoembryonic antigen (CEA) with its monoclonal antibody immobilized on a gold surface using fourier transform infrared reflection-absorption spectroscopy (FT-IR RAS) // Analitical Sciences. 2005. V.21. P.215-218.