Co roku zabija kilka tysięcy Polek. Wykrywany jest u kilkunastu tysięcy. Rak piersi to jeden z najgroźniejszych zabójców grasujących w Polsce. Skuteczność podjętej terapii zależy jednak od wczesnego zdiagnozowania choroby. – Wykrycie zmian nowotworowych już w początkowych etapach rozwoju daje szanse na całkowite wyleczenie. Z tego też powodu ogromne znaczenie mają wszelkie metody diagnostyczne, które pozwalają na wykrycie najmniejszych nawet nieprawidłowości w organizmie – wyjaśnia dr inż. Marcin Sieńczyk z Politechniki Wrocławskiej. To właśnie jego zespół opracował nowatorski test diagnostyczny do wykrywania raka piersi.

By zrozumieć, jak on działa, trzeba wiedzieć, że każda choroba pozostawia w zaatakowanym organizmie „biologiczny odcisk”, ślad, którego poszukiwaniem zajmuje się współczesna diagnostyka. Na przykład komórki rakowe zdolne są do produkcji specyficznych białek, tzw. markerów nowotworowych, które nie występują u zdrowych osób bądź też występują na bardzo niskim poziomie. Choć mało jest markerów wysoce specyficznych, tzn. przyporządkowanych powstawaniu konkretnego rodzaju raka, to w przypadku nowotworu piersi (sutka) białko oznaczone jako marker CA 15,3 może służyć jako ważny element diagnostyczny. Oczywiście bardzo istotna jest także ilość, w jakiej występują one w organizmie. Z tego też powodu określono specjalne progi wartości stężenia markerów w płynach ustrojowych, po których przekroczeniu można podejrzewać rozwój choroby nowotworowej u chorego. Czasami na rozwój choroby nowotworowej może wskazywać nieprawidłowa lokalizacja określonego białka, tzn. białko pojawia się w części organizmu, w której nie powinno.

Do wytwarzania serologicznych testów diagnostycznych używa się niedużych ssaków, np. myszy, królików czy kóz. W olbrzymim uproszczeniu można napisać, że proces produkcji rozpoczyna się od podania zwierzętom ludzkiego białka markerowego, dla którego opracowany ma być test. Drugi etap polega na okresowym pobieraniu krwi zwierząt, z której izoluje się wytworzone przeciwciała specyficznie rozpoznające podany marker. Cena jednego testu – w zależności od rodzaju markera czy nowotworu – waha się od 20 zł do nawet 200 zł i w dużej mierze zależy od kosztów uzyskania specyficznych przeciwciał. – Przeciwciała to cząsteczki, które zastosowane w teście diagnostycznym rozpoznają określony marker nowotworowy w badanych płynach ustrojowych pacjenta (krwi, moczu, ślinie). To właśnie interakcja marker – przeciwciało jest istotą działania typowych testów diagnostycznych. Specyficzne wobec markera przeciwciała pozyskuje się najczęściej z krwi zwierząt – tłumaczy wrocławski naukowiec.

Ale na drodze do sukcesu – uzyskania specyficznych przeciwciał – pojawia się kilka poważnych przeszkód. Po pierwsze, od myszy czy królika jednorazowo można pobrać bardzo mało krwi, co oznacza, że to działanie trzeba często powtarzać – a to jest pracochłonne i kosztowne. Po drugie, zdarza się, że u ssaków (choćby myszy) marker ludzkiego nowotworu jest bardzo podobny do białka naturalnie występującego – przy tak wysokim ewolucyjnym pokrewieństwie obu białek można w ogóle nie otrzymać specyficznych przeciwciał.

Dlatego wrocławscy inżynierowie postanowili sięgnąć po innych „dawców”. Jako organizm docelowy, który posłużył jako swoisty inkubator do produkcji specyficznych przeciwciał, wykorzystano kury. Nie „superkury laboratoryjne”, ale popularne nioski. Wyniki wcześniejszych badań naukowców z Europy czy Ameryki Południowej wykazały, iż przeciwciała pochodzące od ptaków z sukcesem mogą zastąpić klasyczne surowice na ukąszenia węży czy wspomagać terapie jako czynniki o działaniu przeciwbakteryjnym.

Latynosi skorzystali z ptasich jaj, w których antyserum jest umieszczane przez osobnika je składającego. To, dlaczego tak się dzieje, wyjaśnia Marcin Sieńczyk. – Ssaki karmią potomstwo mlekiem. W ten sposób dostarczają młodym całego zestawu narzędzi odpornościowych, w tym przeciwciał gotowych do zwalczania bakterii czy wirusów, szczególnie ważnych w pierwszych dniach życia. Ptaki natomiast tego typu odporność przekazują potomstwu za pośrednictwem żółtka jaj, a cały proces określa się jako pasywną immunizację – opowiada doktor.

W pierwszych dniach po wykluciu pisklę w dużym stopniu polega na przeciwciałach pochodzących od matki, czyli na białkach zawartych w żółtku. Przez długie lata problemem w izolacji przeciwciał z żółtek jaj był brak skutecznej metody separacji pożądanych białek od tłuszczy zawartych w żółtku. W ostatnich latach opracowano jednak kilka skutecznych procedur izolacji, dzięki czemu można korzystać ze skarbów zawartych w jajku.

Pierwszy etap produkcji przeciwciał IgY (Y – ang. yolk, żółtko) polegał na podaniu kurom ludzkiego białka markerowego, a następnie ich izolacji z żółtek. Oprócz tych pożądanych, skierowanych wobec białek markerowych, w żółtku znajdują się także inne, niespecyficzne przeciwciała – po prostu udaje się wyizolować wszystkie przeciwciała, które tam są. Dlatego też później trzeba wyizolować wyłącznie te konkretne, te, które nas interesują, i dokładnie je przeanalizować. – Faza eksperymentalna, izolacja, analiza i ewaluacja przeciwciał oraz optymalizacja testu zajęły nam około trzech lat. Hodowaliśmy ok. 120 kur i przebadaliśmy ponad 16 tys. jaj. Na szczęście kurom wystarczy podawać znacznie mniej białek – markerów – niż myszom czy królikom, a produkcja specyficznych przeciwciał utrzymuje się na wysokim poziomie praktycznie przez całe życie zwierzęcia. A to kolosalna różnica, ponieważ koszt takich białek jest niejednokrotnie bardzo wysoki – mówi Sieńczyk.

Między innymi dzięki temu cena jednego oznaczenia przy użyciu prototypu opracowanego testu wynosi zaledwie kilkadziesiąt groszy. W porównaniu z produktami konkurencji to kilkadziesiąt razy mniej. Dodatkową zaletą wynalazku jest to, że w przypadku tych testów istnieje mniejsze ryzyko uzyskania fałszywie pozytywnych wyników, co wynika z samej charakterystyki przeciwciał IgY, które nie wykazują zdolności niespecyficznego wiązania się do składników ludzkiej surowicy. Dzięki temu szansa, że ktoś dowie się o swojej chorobie, a tak naprawdę nie będzie jej miał, są minimalne. Atutem tego patentu jest także olbrzymia czułość i możliwość wykrycia odpowiedniego markera w ilości ponad 100 razy mniejszej niż poziom graniczny, którego przekroczenie świadczyć może o rozwoju raka. Dzięki możliwości wykrywania zmian w poziomie markera CA 15,3 we krwi pacjenta zyskujemy więcej czasu na diagnozę, wdrożenie i – co szczególnie istotne – monitorowanie skuteczności podjętej terapii oraz określenie, czy zbliża się nawrót choroby.

Test z Wrocławia jest więc tańszy i bardziej skuteczny od konkurencyjnego. Niestety, droga do jego skomercjalizowania wydaje się długa i kręta. Na to, by ruszyć dalej, potrzebujemy około miliona złotych, który musiałby wyłożyć inwestor. Pozwoliłoby to na rozruch przedsięwzięcia, którego aktywność skupiałaby się na opracowaniu nowych rozwiązań diagnostycznych. – Komercjalizacja testu pozwoliłaby na regularne, nieinwazyjne monitorowanie postępów terapii oraz stanu zdrowia kobiet po zakończeniu leczenia. Oznaczałoby to wzrost skuteczności w zwalczaniu raka, czyli uratowanie wielu kobiet przed przedwczesną śmiercią. W szerszej perspektywie pozwoliłoby na znaczne obniżenie kosztów diagnostyki i monitorowania nie tylko nowotworu piersi, ale innych typów nowotworów czy chorób zakaźnych – tłumaczy naukowiec z Politechniki Wrocławskiej.