Российская платформа для ранней диагностики рака: как она работает

В борьбе с онкологией главное — время и точность. Обнаружить болезнь вовремя, безупречно очертить границы пораженных клеток — от этого зависит всё. Онкологу нужна максимально полная картина, чтобы выбрать тактику лечения, спланировать операцию и дать пациенту шанс на ремиссию. Чем точнее данные, тем выше этот шанс. Вопрос в том, как эти данные получить без лишних вмешательств?

На этот вопрос пытается ответить компания «Оптикэластограф» с участием ученых из Института физики РАН и разработчика Riverstart. Их детище — веб-платформа OpticElastograph с вычислительным кластером, основанным на методах машинного обучения. Её цель — превратить стандартные томографические снимки в источник глубоких знаний о состоянии тканей.

Благодаря такой платформе врачи и исследователи получают доступ к так называемой оптической биопсии. Это значит: обширные данные о тканях можно собрать, не делая ни одного разреза. Алгоритмы, лежащие в основе, опираются на методы статистического обучения. И вот что это дает на практике.

Ключевые возможности технологии:

• Установить точный диагноз, минимизируя роковые ошибки и потерю драгоценного времени.
• Определить подтип рака — критически важный шаг для персонализированной терапии.
• Четко распознать границы опухоли. Это позволяет контролировать её рост, провести операцию с первого раза и, что крайне важно, сохранить орган. Разве не в этом цель?

Оптическая биопсия: заглянуть внутрь, не проникая

Оптическая биопсия — это элегантный метод изучения биотканей с помощью лазерного воздействия. Никаких скальпелей, только свет. Неинвазивно, а значит — безопаснее для пациента.

Почему это прорыв? Давайте сравним с классической гистологией.

• Быстрее. Не нужно брать физические срезы ткани, окрашивать их, беспокоиться о хранении. Анализ происходит практически в реальном времени.
• Бережнее для организма. Нет ран, которые нужно заживать, нет риска дополнительных осложнений.
• Точнее. Можно наблюдать ткани in vivo, то есть в живом организме, а не на деформированном лабораторном срезе. Это совершенно иной уровень достоверности.

Наблюдение за опухолью в режиме реального времени

Яркий пример — эксперимент, описанный в авторитетном журнале Nature. Исследователи наблюдали за искусственно выращенными опухолями на коже мышей, тестируя различные методы терапии. Как они это делали?

Оптическая биопсия позволила вести постоянный мониторинг роста и изменений опухолевой ткани прямо в живом организме, в ответ на лечение.

Посмотрите на сравнительные изображения ниже. Они демонстрируют эволюцию опухоли во время химиотерапии. Слева — данные традиционной гистологии. Справа — карта, полученная с помощью оптической биопсии, где наглядно виден спектр жесткости тканей и четкая граница между больными и здоровыми клетками. Разница очевидна, не так ли?

Рак груди: битва за каждый миллиметр

Другое исследование, опубликованное в Optica Publishing Group, посвящено лечению рака молочной железы. Главная задача хирурга здесь — удалить опухоль полностью, но при этом сохранить как можно больше здоровой ткани груди. Это тончайшая работа.

Шансы на успех резко возрастают, если границы опухоли определены с микрометровой точностью. Нужно отличить жировые клетки от раковых, которые могут быть очень похожи. Оптическая биопсия предоставляет данные именно в таком масштабе — в тысячных долях миллиметра.

Эти уникальные исследования — результат работы коллектива из Института экспериментальной онкологии ПИМУ, Нижегородской областной онкобольницы, Университета Лобачевского и Института прикладной физики РАН. Их работа — шаг к будущему, где операции станут более щадящими.

Не только онкология: где еще пригодится световой скальпель?

Возможности технологии выходят за рамки онкологии. Она позволяет изучать эластичность образцов тоньше миллиметра. Это уже применяли в кардиохирургии при операциях на сердце, в челюстно-лицевой хирургии и отоларингологии.

Но, пожалуй, самым признанным направлением для оптической биопсии стала офтальмология. Здесь световой луч уже сейчас сканирует слои сетчатки, выявляя малейшие изменения: отеки, кровоизлияния, воспаления. Золотой стандарт? Похоже, что так.