Rak pankreasa je teško otkriti, delom zato što se pankreas nalazi duboko u trbušnoj duplji u položaju koji može da varira od osobe do osobe; tumori pankreasa stoga mogu ostati skriveni dok nije prekasno za lečenje. Sada, istraživači sa Instituta za nauku Veizman demonstriraju kako bi pristup magnetnoj rezonanciji (MRI) u nastajanju mogao da učini da tumori pankreasa „zasvetle“ u MR skeniranju.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Science Advances.
Slično testovima tolerancije na glukozu, koji mogu da ukažu na početak dijabetesa merenjem načina na koji telo vari šećer, nova MRI metoda prati kako ćelije „jedu“ – to jest, metabolišu – glukozu.
Pre skoro jednog veka, nemački jevrejski naučnik i dobitnik Nobelove nagrade Oto Varburg otkrio je da tumori troše neobično velike količine glukoze u odnosu na većinu nekanceroznih ćelija. Takođe je primetio da većina glukoze koju konzumiraju tumori fermentira u laktat, fenomen koji je postao poznat kao Varburgov efekat.
Pokazujući kako se magnetna rezonanca može koristiti za razlikovanje i mapiranje specifičnih metaboličkih proizvoda koji se, kao rezultat Varburgovog efekta, javljaju samo u ćelijama raka, nova Veizmannova MRI metoda može ponuditi način da se „prijavi“ i identifikuje prisustvo kancer pankreasa . Ovaj metod bi mogao da dovede do ranijeg otkrivanja, boljeg lečenja i ishoda sa više nade za pacijente sa rakom pankreasa.
Istraživanje, sprovedeno na modelima agresivnog karcinoma pankreasa na glodarima, sprovedeno je u laboratoriji prof. Lucia Fridmana na Veizmanovom odeljenju za hemijsku i biološku fiziku u saradnji sa prof. Avigdorom Scherzom sa Odeljenja za nauke o biljkama i životnoj sredini.
Da bi razvili novu metodu MRI, naučnici su koristili hemijski izmenjenu glukozu koja sadrži stabilan izotop vodonika nazvan deuterijum. Pre skeniranja, ova izmenjena glukoza je ubrizgana u krvotok miševa sa rakom pankreasa.
Prema Fridmanu, metoda može nadmašiti tradicionalne tehnike skeniranja MRI ili pozitronske emisione tomografije (PET), od kojih obe imaju lošu evidenciju o identifikaciji tumora pankreasa.
„Tradicionalni MRI ne uspeva da otkrije tumore pankreasa jer, čak i kada se dodaju eksterni kontrastni agensi, skeniranje nije dovoljno specifično da istakne prisustvo i lokaciju raka“, kaže Fridman.
„Lekari ne mogu da vide tumor sve dok pacijent ne oseti njegove posledice. Čak i kada skeniranje ukazuje na abnormalnost, često se ne može razlikovati od upale ili benigne ciste. Isto tako, PET skeniranju se ne može verovati jer pozitivno skeniranje ne pokazuje uvek znači da pacijent ima rak, a negativan PET skeniranje ne znači uvek da je pacijent bez raka“, objašnjava on. On dodaje da standardna preventivna nega za rak pankreasa uključuje periodične CT i MRI snimke, često praćene invazivnim i neprijatnim endoskopskim biopsijama, ali ovaj kombinovani pristup retko funkcioniše.
U želji da popune prazninu koju je ostavio ovaj nedostatak dijagnostičkih metoda, Fridman i njegov tim su krenuli u otkrivanje novih znakova raka pankreasa koristeći MRI za mapiranje različitih načina na koje normalna i kancerogena tkiva metaboliziraju glukozu.
„Svi volimo šećer – ko može da kaže ne dobrom sladoledu“, kaže Fridman. „U zdravim ćelijama, krajnji proizvod varenja glukoze je CO 2 , gas koji izdišemo kada izdišemo. Ali Oto Varburg je otkrio da ćelije raka ne jedu glukozu ‘do kraja’. Umesto toga, varenje glukoze se zaustavlja na srednjoj tački da bi se proizveo laktat, molekul za koji se veruje da igra važnu ulogu u deobi i proliferaciji ćelija raka.“
Fridman objašnjava da zaustavljanje na ovoj sredini varenja glukoze uzrokuje da ćelije raka proizvode manje energije od normalnih ćelija. Međutim, ovaj „stil ishrane“ daje ćelijama raka prednost u preživljavanju: prisustvo laktata u velikoj meri pomaže ćelijama raka da se umnože i unište okolna tkiva.
„Naš cilj je bio da iskoristimo ovu činjenicu, zajedno sa MRI, da otkrijemo specifične lokacije na kojima se proizvodi laktat, čime se identifikuje prisustvo i lokacija ćelija raka i tumora.“
Ali postojao je problem: količina laktata proizvedenog u ćelijama raka bila je daleko ispod praga detekcije konvencionalnog MRI, koji funkcioniše tako što meri obilje protona u vodi koja se nalazi u tkivima koja se skeniraju. Da bi locirala laktat, tehnologija skeniranja mora da prevaziđe ogroman signal koji stvara sama voda, čija koncentracija protona je oko 100.000 puta veća od laktata koji bi proizveo Varburgov efekat.
„U konvencionalnom MRI, signal vode je jednostavno zaslepljujući, a laktat — vizit karta ćelija raka — ostaje neotkriven“, kaže Fridman.
Da bi ovo prevazišao, on i njegov tim su uveli dva zaobilazna rešenja. Prvo, razmenili su protone glukoze sa deuterijumima, koji su neradioaktivni oblik vodonika. Kada su ovu „deuterizovanu“ glukozu „pojeli“ ćelije raka, proizvela je deuterizovani laktat, koji se znatno približio stvaranju čitljivog MRI signala, pošto ga više nije zaglušivao signal protona koji se prenose vodom.
Ovi laktatni signali su, međutim, još uvek bili preslabi da bi se mogli detektovati u svim tumorima osim kod najvećih. Da bi poboljšali osetljivost dovoljno za mapiranje prisustva deuterizovanog laktata, naučnici su razvili kombinovane eksperimentalne pristupe i pristupe za obradu slike koji su povećali osetljivost za više od reda veličine, omogućavajući „deuterijum MRI“ da otkrije čak i veoma male količine ovih „doktoriranih“ molekuli laktata.
Rezultati Fridmanove deuterijumske MRI tehnike bili su kristalno jasni: čak i niske koncentracije deuterovanog laktata dale su skenove u kojima su jarko osvetljeni regioni pokazivali tumore veličine milimetra, dok je skeniranje ostalo „mračno“ svuda. Fridman i njegov tim su takođe otkrili da je njihov pristup bio mnogo osetljiviji od konkurentske tehnike magnetne rezonance koja nastoji da identifikuje rak praćenjem samo poslednjeg koraka procesa varenja glukoze u ćelijama raka.
Ističući da je ovaj rad obavljen na životinjskim modelima i da njegova tehnološka otkrića treba potvrditi kod ljudi, Fridman smatra da MRI deuterijumom nudi novi horizont za poboljšano, rano otkrivanje raka pankreasa. To, međutim, ne nudi lek.
„Buduće kliničke studije, koje planiramo da počnemo što je pre moguće, mogle bi da pokažu da je MRI deuterijumom spasonosni modalitet rane dijagnoze za pojedince koji imaju genetsku predispoziciju za ovu groznu bolest“, navodi on.
„Čak i ako se rak ne otkrije na vreme, MRI deuterijuma će pomoći u merenju stope konverzije glukoze u laktat. Ovo bi moglo da pruži ključnu metriku za predviđanje korisnosti određenih tretmana, ili čak određivanje da li tretman deluje.“ Ovo bi moglo utvrditi deuterijumsku magnetnu rezonancu kao poželjnu metodu za dijagnosticiranje tumora pankreasa koje je teško identifikovati i odabir tretmana koji će stvoriti najbolju prognozu.
