Изменение кровяного давления и анализ крови стали неотъемлемыми процедурами при посещении врача. И не зря: пробирка с кровью может дать вашему врачу в режиме реального времени посмотреть, сколько холестерина циркулирует в ваших кровеносных сосудах или какие витамины и гормоны у вас есть в хорошем или плохом количестве. Но теперь выясняется, что это всего лишь малая часть объема медицинской информации, спрятанной в человеческой крови. Исследователи обнаруживают, что каждый из нас ходит с 5,7 л самого сложного и показательного диагностического материала. Каждая капля изобилует данными не только о вашем текущем состоянии здоровья, но и о том, что вас ждет в будущем.
Благодаря новейшим технологиям количество обнаруживаемых кровью состояний стремительно растет. По мере того, как врачи лучше понимают, что происходит на молекулярном уровне, когда мы заболеваем, они могут лучше определять конкретные соединения в плазме человека - которые сигнализируют о первых этапах проблемы.
«В крови есть набор данных, который в 10 раз - даже в 100 раз - интереснее, чем в геноме», - говорит д-р Юджин Чан, генеральный директор и основатель Института ДНК-медицины, компании по разработке биомедицинских продуктов, которая создает такой набор данных. «Анализ крови-капля-расскажет-все» сканирует все, от болезни Альцгеймера до рассеянного склероза и рака.
Работа Чана является частью усилий, предпринимаемых учеными и предпринимателями по всей стране, чтобы выявить огромный потенциал крови для определения того, какие болезни могут скрываться в организме. В ближайшем будущем, анализ крови сможет более надежно выявить рак груди на ранней стадии, чем маммография. Кровь может даже предупредить врачей о первых признаках болезни Альцгеймера, позволяя вмешаться до того, как токсические изменения разрушат мозг.
Успех будет означать трансформацию в медицине, поскольку анализы крови выявят то, что до сих пор требовало инвазивной хирургии или радиационной визуализации. Преимущества крови очевидны: к ней легко получить доступ, ее недорого тестировать, и почти в каждом кабинете врача или клинике можно взять ее. Неудивительно, что рынок диагностических тестов, позволяющих получить немедленное удовлетворение, в том числе анализов крови, может вырасти почти на 10% каждый год и к 2022 году достигнет примерно 27,5 миллиардов долларов.
Перед тем, как это поучится, нужно преодолеть ряд трудностей. Те же качества, которые делают информацию крови такой многообещающей, также затрудняют ее использование. Дело в том, что информации слишком много. Выявление конкретных маркеров болезни - не говоря уже об их точной интерпретации, утомительная и до недавнего времени почти невыполнимая задача.
Но растущая база данных молекулярных отпечатков белков, ферментов и других соединений, связанных с болезнями, упрощает сортировку более важных данных от менее полезных. В июне исследователи из Brigham and Women's Hospital объявили, что они нашли способ обнаруживать тысячи вирусов, и каждую вирусную инфекцию у человека - по капле крови за считанные секунды.
«Это лучшая жидкость для работы и одна из самых сложных для изучения», - говорит доктор Роберт Симан, профессор нейрохирургии Пенсильванского университета. Это означает, что сейчас возникают большие вопросы: как быстро наука может раскрыть секреты нашей крови? И как только это произойдет, как лучше всего использовать все, что могут нам сказать эти тесты?
Тестирование на рак дает одну из самых заманчивых надежд на расшифровку крови. В настоящее время обнаружение раковых опухолей основывается на довольно грубых методах - люди должны буквально чувствовать или искать шишки или поражения, например, в случае рака груди и кожи. К тому времени, когда рак становится видимым или обнаруживаемым на ощупь, заболевание часто заходит уже далеко и его становится труднее вылечить.
Между тем сканирование может выявить более мелкие новообразования, но оно требует регулярного наблюдения и также не является полностью надежным. Серия новых исследований в области маммографии показала, что женщины, которые проходят плановый скрининг, не менее подвержены смерти от болезни, чем те, кто отказывается от обследований. И хотя самый распространенный вид теста на рак простаты уже основан на образце крови, эта старая технология измеряет уровни белка, которые часто повышаются, когда в органе закрепляются опухоли или доброкачественные новообразования, поэтому он недостаточно сложен, чтобы определить маркеры агрессивных видов рака, не требующих лечения.
Напротив, новые анализы крови будут больше функционировать как жидкая биопсия. Один из подходов состоит в том, чтобы сосредоточить внимание на генетических фрагментах, которые являются сверхактивными в опухолевых клетках и проливаются в кровь, и соединить их с молекулами серебра, подобно тому, как проявляются изображения на фотографии. Затем врачи будут предупреждены о наличии злокачественных клеток. В случае рака простаты будут отмечены только генетические признаки, связанные с агрессивными опухолями, нуждающимися в лечении.
Звучит просто, но на практике это невероятно сложно. Раковые клетки возникают из нормальных клеток, в которых развились мутации, поэтому эти аберрантные фрагменты опухолевой ДНК нелегко отличить от нормального генетического материала. «Вы ищете иголку в стоге сена», - говорит доктор Макс Дин, онколог-радиолог из Стэнфордского университета, который собирает кровь для выявления ранних признаков рака легких.
Эти стратегии также зависят от знания того, что вы ищете. И именно здесь анализ крови может извлечь выгоду из бурного роста исследований, раскрывающих как генные, так и белковые маркеры, связанные с заболеваниями, выходящими за рамки рака.
В Стэнфорде исследователи сузили маркеры болезни Альцгеймера до полдюжины белков крови, которые сигнализируют о накоплении характерных амилоидных бляшек в головном мозге, в то время как в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе доктор Лиана Апостолова разрабатывает аналогичный тест. «Этот анализ крови менее инвазивен, чем люмбальная пункция для исследования спинномозговой жидкости.
В настоящее время нет методов лечения, которые остановили бы постепенное снижение когнитивных функций из-за болезни Альцгеймера, но знание того, что болезнь появилась, может помочь пациентам спланировать, когда они будут более ослаблены этим заболеванием, говорит Апостолова. Также важно быть готовым с надежным и чувствительным анализом крови на тот случай, когда действительно произойдет прорыв в лечении, поскольку кровь может быть полезным способом контролировать, насколько хорошо пациенты реагируют на эти методы лечения.
Анализы крови имеют аналогичный потенциал для людей с ревматоидным артритом (РА), иммунным расстройством, которое вызывает болезненное воспаление в суставах и может серьезно ограничивать движения. Традиционные анализы крови на воспаление - отличительный признак РА и других аутоиммунных заболеваний - не особенно полезны, поскольку маркеры воспаления также могут быть признаком того, что у пациента простуда или какое-то другое состояние, с которым борется иммунная система.
Ученые Crescendo Bioscience, компании из Сан-Франциско, разрабатывающей ряд средств диагностики таких заболеваний на основе крови, разработали тест, который проверяет дюжину маркеров крови на РА и может классифицировать воспаление пациентов как легкое, умеренное или тяжелое. Это очень важно, потому что лечение раннего воспаления является ключом к сохранению суставов и предотвращению более серьезных повреждений, которые могут привести к инвалидности и пожизненной зависимости от рецептурных лекарств с тяжелыми побочными эффектами или нескольких операций или того и другого.
Травма мозга - еще одно многообещающее направление исследований. Исследователи предвидят день, когда спортивный тренер сможет оценить травму головы игрока в режиме реального времени. Врачи команды могут взять кровь, чтобы определить, безопасно ли игроку вернуться в игру. Эксперты смотрят, например, на общий тау и SNTF - два белка, которые имеют тенденцию резко увеличиваться через час или около того после сотрясения мозга. Исследования показывают, что пиковые уровни общего тау коррелируют с тем, сколько дней человек испытывает такие симптомы, как головокружение, тошнота и проблемы с памятью. И SNTF может быть хорошим барометром серьезных структурных повреждений мозга. Он был протестирован на небольшом количестве пациентов с травмами головы в больницах Хьюстона в 2013 году. По сравнению со здоровой контрольной группой, пациенты с повышенным уровнем SNTF имели когнитивные проблемы, которые сохранялись в течение нескольких месяцев после удара.
Около 20% пациентов с черепно-мозговой травмой постоянно испытывают дефицит мышления и других функций. Если анализы крови могут помочь выявить это меньшинство, это может означать разницу между ранним лечением и серьезными проблемами, которые развиваются и усугубляются с течением времени.
Все это вызывает вопрос: что вы действительно хотите знать? Это то, с чем вскоре столкнутся пациенты, поскольку им будет предложена возможность узнать их будущий риск рака, болезни Альцгеймера или других состояний. Для кого-то это может быть долгожданная информация, а для других - только неуверенность и беспокойство.
Большинство исследователей говорят, что перспективы улучшения медицинского обслуживания делают рост анализов крови неизбежным и целесообразным. Это не только польза для отдельных пациентов. Например, если анализ крови может помочь определить, действует ли лекарство, это может привести к более эффективному уходу за всеми. «Мы можем начать понимать, почему некоторые пациенты не реагируют на обычные методы лечения», - говорит доктор Чад Миркин, профессор химии Северо-Западного университета, разработавший так называемую жидкостную биопсию, которая активируется при наличии раковых клеток.
Нет никаких сомнений в том, что наша кровь может многое сказать нам о нашем здоровье - нам просто нужно научиться лучше читать то, что она говорит.