Świat to za mało

Z dr n. med. Katarzyną Taran, adiunktem w Międzywydziałowej Katedrze Patomorfologii Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, rozmawiał Jakub Antolak.

Jest pani doktor patomorfologiem, w swojej pracy zajmuje się pani badaniami nad rakiem. Proszę powiedzieć, jak duży procent materiału laboratoryjnego, który trafia do badań w Katedrze Patomorfologii, stanowią nowotwory?

Przedmiotem badań prowadzonych w naszej katedrze są różnorodne zmiany patologiczne, nie tylko te o charakterze nowotworowym. Jednakże postęp wiedzy, większa świadomość, a także obawy związane z chorobą nowotworową sprawiają, że wzrasta liczba materiałów weryfikowanych w celu wczesnego wykrycia nowotworu lub poszukiwania informacji istotnych dla leczenia chorych.

Według statystyk Krajowego Rejestru Nowotworów nowotwory złośliwe jamy ustnej i wargi stanowią około 4% przypadków raka u mężczyzn i 1% u kobiet. Niewielki ułamek, jednak liczba zachorowań z roku na rok wzrasta (od 1980 do 2010 roku niemal dwukrotnie), do tego dodać można nowotwory głowy i szyi (ok. 12 tysięcy przypadków rocznie). Czy znajduje to odzwierciedlenie w pracy laboratoryjnej?

To trend obserwowany w wielu krajach. Amerykańskie statystyki podają, że w USA rocznie rozpoznawanych jest około 50 tysięcy nowych przypadków samego raka jamy ustnej. Alarmuje się, że nowotwór ten zabija co godzinę jedną osobę. Nasza katedra współpracuje z Instytutem Stomatologii i z Kliniką Chirurgii Szczękowo-Twarzowej, co sprawia, że liczba zmian patologicznych głowy i szyi, jak i samych nowotworów, jest znacząca, a różnorodność badanego materiału duża. Prowadzimy zarówno rutynową działalność diagnostyczną, jak i badania naukowe. Przeprowadzamy również konsultacje materiałów pochodzących z innych ośrodków.

Bardzo ważne miejsce w terapii nowotworów jamy ustnej stanowi właściwy wywiad stomatologiczny i odpowiednio wczesne wykrycie zmian chorobowych. Jakie jest zaś miejsce i znaczenie pracy patomorfologa w tym procesie?

Nowotwory głowy i szyi są późno rozpoznawane, a u podłoża tego zjawiska leży wiele przyczyn. Śmiertelność także jest bardzo wysoka. Badania wskazują, że w przypadku raka jamy ustnej i gardła problem jest bardzo złożony i nie sprowadza się tylko do późnej diagnostyki. Nie ma kompleksowego programu badań przesiewowych. W USA, mimo istotnego wzrostu nakładów, przeżycie pięcioletnie poprawiło się zaledwie o 7% (z 50% do 57%). To oddaje skalę problemu i pokazuje, że efekty działań są zdecydowanie dalekie od oczekiwań. Ponadto, na wczesnych etapach rozwoju nowotworu część zmian nie jest widoczna makroskopowo, a więc nie może zostać ujawniona nawet w czasie najbardziej wnikliwego badania klinicznego. Rolą patomorfologa jest potwierdzenie obecności choroby nowotworowej, a więc jej jednoznaczne rozpoznanie. Musi on jednak dysponować materiałem tkankowym. Współpraca lekarza klinicysty i patomorfologa jest więc warunkiem osiągania najlepszych wyników leczenia.

Czy patomorfolog może pomóc wynaleźć lek na raka?

Proces transformacji nowotworowej jest niezwykle złożony, a jego mechanizmy nie są w pełni poznane. Bardzo trudne jest więc pytanie o lek na raka, tym bardziej jeden. Na pewno jednak poznawanie biologii tkanki nowotworowej, a jest to jedna z domen patomorfologii, pozwala na zrozumienie mechanizmów choroby, co z kolei może być wykorzystane w jej leczeniu. Wiele uznanych obecnie czynników prognostycznych i predykcyjnych jest ujawnianych właśnie w badaniu patomorfologicznym.

Prowadzi pani badania, których celem jest poznanie biologii nowotworów. Co stoi za tym sformułowaniem?

Biologię nowotworu można rozumieć jako sposób zachowania się jego komórek, przede wszystkim ich łagodny charakter lub agresywność, a co za tym idzie – sposób i skutki oddziaływania na organizm chorego oraz pozytywną (lub nie) odpowiedź na zastosowane leczenie. Koncepcja przeprowadzonych przeze mnie badań jest nowatorska, mają one interdyscyplinarny charakter i ukazują całkowicie nieznany dotąd, atomowy poziom biologii zmian nowotworowych.

Istotną rolę w pani badaniach odgrywa izotopowa spektrometria mas. Na czym ona polega? Czym różni się od innych metod?

Spektrometria jest bardzo wysoko rozwiniętą techniką pomiaru masy. Stosowane obecnie urządzenia pozwalają na określenie składu badanej próbki z rozdzielczością na poziomie jednego elektronu. Metoda ta jest zdecydowanie konkurencyjna w stosunku do innych metod analitycznych, przede wszystkim z uwagi na możliwość identyfikacji substancji występujących w bardzo małych stężeniach, a także badań skomplikowanych mieszanin.

Izotopowa spektrometria mas jest jednym z rodzajów spektrometrii. Umożliwia ona ujawnianie odrębności badanych materiałów poprzez ocenę ich składu izotopowego. W technice tej dokonuje się pomiaru stosunku izotopowego cięższego do lżejszego stałego izotopu danego pierwiastka, co pozwala dostrzec zjawiska wzbogacenia lub zubożenia izotopowego, czyli wzrostu lub spadku ilości cięższego izotopu. Zjawiska te są efektem procesu frakcjonowania izotopowego, a ich obecność może służyć identyfikacji mechanizmów i ciągów przyczynowo-skutkowych różnorodnych procesów, w tym zachodzących w organizmach żywych.

Czy izotopowa spektrometria mas jest w czymś lepsza od mikroskopowej oceny tkanek?

Jest po prostu inna. Izotopowa spektrometria mas nie może być postrzegana jako metoda konkurencyjna w stosunku do uznanego i posiadającego wielowiekową tradycję badania histopatologicznego. Wyniki przeprowadzonych przeze mnie badań wskazują jednak, że jest jego cennym uzupełnieniem, a co najbardziej istotne z punktu widzenia chorych – także o znaczeniu rokowniczym. Warto podkreślić, że jest to metoda o udokumentowanej najwyższej precyzji i wiarygodności oznaczeń, czego najlepszym dowodem jest to, że znalazła zastosowanie w medycynie sądowej, a więc jest w stanie sprostać wymogom nauki obarczonej aspektem prawnym.

Jeśli spojrzeć na liczbę nagród Nobla dla badaczy zajmujących się opracowaniem spektrometrii mas, można stwierdzić, że ma ona wielki potencjał. A jak może pomóc współczesnej onkologii?

Już pomaga, choć jeszcze nie widzimy jej w codziennej praktyce. Liczba badań nowotworów z wykorzystaniem różnorodnych typów spektrometrii mas lawinowo wzrasta, obejmują one na przykład raka płuc, sutka, stercza i jelita grubego. Ponadto analizuje się korelacje z uznanymi już czynnikami o znaczeniu rokowniczym, np. HER2. Obecnie prowadzone są badania nad identyfikacją markerów diagnostycznych, prognostycznych i predykcyjnych w chorobie nowotworowej.

Historia rozwoju spektrometrii mas to cztery Nagrody Nobla, osiągnięcia uhonorowane ostatnią z nich [w 2002 roku w dziedzinie chemii, dla Johna Fenna i Koichi Tananki – przyp. red.] pozwalają na bioobrazowanie, czyli przestrzenne badanie komórek i tkanek, a więc otwierają drogę do ultranowoczesnej diagnostyki, także zmian nowotworowych. Spektrometria mas już została okrzyknięta metodą przyszłości w naukach biomedycznych.

Jakie przełożenie na diagnostykę mogą mieć badania prowadzone z pomocą izotopowej spektrometrii mas?

To bardzo trudne pytanie z uwagi na jednostkowy charakter przeprowadzonych przeze mnie badań, jednakże można na ich podstawie wnioskować o potencjalnym zastosowaniu izotopowej spektrometrii mas także w diagnostyce choroby nowotworowej.

Mówimy o badaniach pionierskich w skali światowej. Powstały one dzięki współpracy dwóch uznanych ośrodków naukowych – Uniwersytetu Medycznego w Łodzi oraz Międzyresortowego Instytutu Techniki Radiacyjnej Politechniki Łódzkiej. O ich przeprowadzeniu zadecydowała otwartość na nowe doświadczenia oraz wytrwałe poszukiwania, często niekonwencjonalnych, rozwiązań, w atmosferze szacunku dla innego spojrzenia i odmiennych opinii, za co jestem bardzo wdzięczna wszystkim, którzy do ukończenia tych badań się przyczynili. Przyszłość pokaże, jaka może być rola izotopowej spektrometrii mas w medycynie.

Czy rosnąca dokładność technik badawczych, takich jak spektrometria mas, może bezpośrednio wpłynąć na wczesną wyższą wykrywalność nowotworów?

Zdecydowanie tak. Dzięki zastosowaniu spektrometrii mas można identyfikować modyfikacje potranslacyjne, które przez część badaczy uważane są za kluczowe w rozwoju choroby nowotworowej, oraz bioobrazować fosfolipidy błon komórkowych, które odgrywają ważną rolę w procesach różnicowania, przekazywania sygnałów i proliferacji komórek. Izotopowa spektrometria mas to najniższy dostępny poznaniu poziom analiz, rzędu 10-10, podczas gdy w badaniu mikroskopowym oceniamy tkanki nowotworowe na poziomie 10-4.

W artykule opublikowanym na łamach „Polish Journal of Pathology” pisze pani o tym, że sprzęt pozwalający na analizy za pomocą spektrometrii mas jest bardzo kosztowny. Wobec tego – jaka przyszłość czeka tę technikę? Czy jest szansa, że trafi ona „pod strzechy”?

Rzeczywiście koszt przeciętnego spektrometru mas szacuje się na około 200 tysięcy dolarów amerykańskich. Bardzo drogi sprzęt i wysoce specjalistyczny poziom przeprowadzanych analiz sprawiały, że przez wiele lat izotopowa spektrometria mas była postrzegana jako rodzaj „czarnej magii”, mało dostępny i zrozumiały jedynie dla wąskiego grona odbiorców, a typowymi obszarami jej wykorzystania pozostawały archeologia oraz nauki o Ziemi. Wszystko jest jednak kwestią zainteresowania tą metodą. W raporcie Strategic Directions International (SDI, Los Angeles) podano, że na światowym rynku aparatury analitycznej najbardziej dynamicznie rozwijają się właśnie spektrometry mas, a ujawnienie nowego obszaru ich zastosowania z pewnością przełoży się na ich spopularyzowanie, spadek cen i większą dostępność.

Można więc przypuszczać, że izotopowa spektrometria mas podbije świat.

Świat to za mało! Frakcjonowanie izotopowe zachodzi także pod wpływem materiału z gwiazd.

Dziękuję za rozmowę.

Fotografie:

Maciej Ochman | BadCompany.pl