"Alkomat" na nowotwory. Pomysł polskich fizyków

Rak płuc u mężczyzn i piersi u kobiet to najczęściej występujące nowotwory. Dla skutecznej terapii najważniejsze jest wczesne wykrywanie tych chorób. Nad urządzeniem, które działa jak "alkomat" na nowotwory, pracują naukowcy w Instytucie Fizyki Doświadczalnej.

Zespół prof. dr hab. Tadeusza Stacewicza z Uniwersytetu Warszawskiego od wielu lat prowadzi badania, polegające na wykorzystaniu laserów do wykrywania biomarkerów - biologicznych wskaźników stanów chorobowych - w wydychanym powietrzu. Efekt pracy?

Udało się ustalić, że określonych substancji w oddechu można kojarzyć z konkretnymi chorobami. I stworzyć miernik, który pomoże w podstawowej profilaktyce nowotworów. Ale droga do gabinetów lekarskich wcale nie jest taka prosta.

W 2017 r. rozpoczął się najnowszy projekt badawczy, który skupia się na identyfikowaniu lotnych związków organicznych (formaldehydu, etanu i innych), których nadmierna obecność w wydychanym powietrzu skojarzona jest z nowotworami, przede wszystkim płuc i piersi. Formalne zakończenie projektu planowane jest już na połowę 2021 r., jednak pierwsze wyniki pojawią się o wiele wcześniej.

Czego na razie dokonano? Udało się już opracować skuteczne metody i urządzenia do detekcji różnych form amoniaku, istotnego związku chemicznego w procesie wykrywania nowotworów. Ale urządzenie naukowców z Instytutu Fizyki Doświadczalnej będzie potrafiło więcej.

- Nie chodzi tylko o profilaktykę nowotworów. Astma czy wrzody - nasze urządzenie też może to wykryć. Proszę o tym pomyśleć, już na wczesnym etapie można poznać sygnały, czy jest coś nie tak. Co roku profilaktycznym badaniom nowotworowym powinno poddać się około 7 milionów Polaków. Nasze urządzenie mogłoby zaspokoić tę potrzebę - tłumaczy WP Tech profesor Stacewicz.

Uruchomienie projektu było możliwe m.in. dzięki postępowi w optoelektronice. Istotną rolę odegrały także fotodetektory w zakresie bliskiej i średniej podczerwieni, produkowane w Polsce przez firmę VIGO. To wszystko sprawiło, że możliwe stało się zbudowanie względnie taniego i prostego czujnika do wykrywania wskaźników chorobowych przy pomocy lasera.

- Optyką zajmuję się od 1976 roku, a nawet dłużej, bo wtedy zostałem magistrem. I oczywiście widziałem zmiany, jakie zachodziły przez te wszystkie dekady. Do 1989 roku bazowaliśmy na urządzeniach, które albo sami zbudowaliśmy, albo które sprowadzaliśmy z ZSRR - wspomina prof. Stacewicz. - Sprowadzane nie były najlepszej jakości, co do budowanych przez nas, to cóż... doskwierał nam brak ustandaryzowanych rozwiązań, czytelnych dla każdego.

- Po zmianie ustrojowej było inaczej. W przeciągu miesiąca mogliśmy sprowadzić laser z Zachodu, który był nie tylko dokładny, ale i wygodny w użytku. Dużo się zmieniło, bo nagle mieliśmy dostęp do lepszego sprzętu. Jest też system grantowy, który działa tak, jak działa. Szansa na jego zdobycie nie jest duża, dlatego trzeba walczyć o każde możliwe finansowanie - dodaje Stacewicz.

Jak to działa? Od pacjenta pobiera się próbkę wydychanego powietrza. Urządzenie dokonuje pomiaru bazując na osłabieniu natężenia światła o określonej długości fali. Ultraczułe metody pomiarowe wykorzystujące lasery pozwalają na wykrycie lotnych związków organicznych oraz ich stężenia. Opracowane rozwiązanie skraca czas badania do kilku minut i obniża koszty badania w porównaniu do chromatografii gazowej. Badanie pacjenta jest bezbolesne i bezinwazyjne.

- Proszę sobie wyobrazić. Mamy urządzenie, które przypomina swoim wyglądem i sposobem działania alkomat. Leży u lekarza w gabinecie. Ten w ramach kontroli pacjenta każe mu dmuchnąć - tłumaczy profesor Stacewicz. - Biomarkery sprawdzają, co znajduje się w wydychanym powietrzu i zwracają wynik. Jeśli coś wykryją, można skierować taką osobę na dalsze, bardziej szczegółowe badania - wyjaśnia.

Zestaw laboratoryjny opracowany przez zespół prof. dr hab. Tadeusza Stacewicza umożliwi prowadzenie wstępnych prac badawczych. Jednak do dalszych zaawansowanych testów potrzebne są dodatkowe środki finansowe.

- Obecny grant z Narodowego Centrum Nauki to 700 tysięcy złotych. A na wdrożenie i komercjalizację potrzebujemy znacznie więcej. Powiem tak: żeby mówić o realizacji naszego rozwiązania, mówimy o pułapie 10 milionów złotych w górę. Bo to, co mamy teraz, pozwala nam na zatrudnienie jednego doktoranta i utrzymanie niezbędnej aparatury. To wciąż zbyt mało - stwierdza profesor.

- Jest też inny problem: lekarze. Jakkolwiek dziwnie to zabrzmi, nie są oni zbyt chętni do pomocy - wyjaśnia Stacewicz. - Chociaż medycyna rozwija się praktycznie z roku na rok, nie garną się do współpracy z nami. Przez to mamy dość małą próbkę uczestników badań, sprawdziliśmy tylko kilkadziesiąt osób. To za mało, by prace i badania ruszyły dalej. I żeby mieć szczegółowe wyniki na temat dokładności urządzenia - zaznacza.

Trudności ze znalezieniem finansowania projektu sprawiły, że narodził się pomysł na wykorzystanie urządzenia poza branżą medyczną. Ułatwiłaby naukowcom pozyskiwanie środków na prowadzenie badań i powiększenie zespołu.

- Skuteczny detektor formaldehydu miałby zastosowanie nie tylko w medycynie. Potencjalnym obszarem zastosowań jest także przemysł i ochrona środowiska. Formaldehyd wykorzystuje się m.in. przy produkcji mebli. Ponieważ to środek szkodliwy dla zdrowia, Unia Europejska zapowiedziała wprowadzenie norm dla tego związku. Jeśli do tego dojdzie, potrzebne będą mierniki, które zapewnią powtarzalne wyniki i wystarczającą czułość, której nie zapewniają proste mierniki elektroniczne dostępne w handlu - mówi dr Robert Dwiliński, dyrektor Uniwersyteckiego Ośrodku Transferu Technologii UW.

Takim miernikiem byłby oczywiście ten, który powstaje właśnie na UW.