Почти 200 миллионов человек по всему миру, включая детей, живут с эндометриозом. Это хроническое заболевание, при котором ткань, похожая на слизистую оболочку матки, начинает расти за ее пределами. Ранняя диагностика и лечение могут смягчить самые тяжелые симптомы — невыносимую боль и возможное бесплодие. Но простого теста для быстрой диагностики этой болезни до сих пор нет, хотя ткань, которая непосредственно в ней виновата, теоретически доступна каждый месяц — анализируйте сколько угодно.

Профессор Пенсильванского университета Дипанджан Пан говорит, что кровь и ткань, которые матка отторгает ежемесячно, часто воспринимают как медицинские отходы, а кого-то это даже смущает. Но на самом деле менструальная жидкость — это ключ к раннему и доступному обнаружению биологических маркеров, которые помогут диагностировать эндометриоз.

Подробности опубликованы в издании ACS Central Science.

Группа Пана разработала прототип устройства, которое способно обнаруживать в менструальной крови белок HMGB1. Считается, что он играет важную роль в развитии и прогрессировании эндометриоза. Чувствительность нового теста на 500% выше, чем у современных лабораторных методов. Устройство выглядит и работает почти как тест на беременность. Его основа — инновационная методика синтеза нанолистов из атомарно тонкого двумерного материала под названием боропен.

Несмотря на огромный потенциал менструальной жидкости как инструмента диагностики женского здоровья, ей мешают социальные предрассудки и ограниченный доступ к недорогим методам анализа, — пояснил Пан.

Сейчас постановка диагноза выглядит так:

• Анализы крови из вены.
• Лабораторные исследования.
• Различные виды медицинской визуализации.
• Сбор подробного анамнеза.

Только собрав все это воедино, врач может поставить окончательный диагноз. Из-за такой сложности диагностика часто запаздывает на годы. Одно исследование с участием 218 женщин в США показало, что задержка может достигать 12 лет.

Боропен — это производное от химического элемента бора, своего рода аналог графена, который делают из углерода. Но у боропена есть преимущество.

Работа нашей группы доказывает, что боропен высокобиосовместим и биоразлагаем, что идеально подходит для биомедицинских применений, — сказал Пан.

Проблема была в том, что традиционные методы производства боропена используют агрессивные растворители, которые делают материал непригодным для медицинских целей.

Исследователи заменили спирт на воду. Они поместили порошок бора в воду, где он расщепился и преобразовался в чистые нанолисты. Затем к этим нанолистам прикрепили антитела, которые должны распознавать белок HMGB1.

Представьте, что вы разбиваете сад или огород, — предлагает Пан. — Земля — это наши нанолисты. Сначала ее нужно выровнять и очистить от сорняков. Потом мы удобряем почву — добавляем антитела. И тогда у нас получается идеальная среда для выращивания нужных овощей — белков HMGB1. Наша цель была именно в этом: создать безупречную основу, чтобы антитела могли без труда распознать и захватить белки.

Команда подтвердила, что антитела успешно связываются с белком-мишенью. Затем нанолисты поместили в тест-устройство. Оно работает по принципу теста на беременность: одна полоска — результат отрицательный, две — положительный. Кровь движется по тест-полоске, и если в ней есть белки HMGB1, они связываются с антителами, и полоска темнеет.

Ученые проверили чувствительность устройства, добавив в менструальную кровь разные концентрации HMGB1. Тест успешно обнаружил белок даже при очень низких концентрациях, в пять раз лучше существующих лабораторных методов, которые требуют долгой подготовки.

Клинические данные показывают, что уровень HMGB1 в менструальной крови у пациенток с эндометриозом значительно выше, чем у здоровых женщин. Но на ранних или бессимптомных стадиях повышение может быть скромным. Поэтому так важна высокая чувствительность к низким концентрациям. Раннее обнаружение критически важно для своевременного вмешательства, — подчеркивает Пан.

Такой тест можно будет встроить даже в обычную менструальную прокладку, что позволит discreetly и удобно следить за уровнем HMGB1 прямо дома. Это особенно важно для людей в удаленных регионах без доступа к крупным медицинским центрам.

В дальнейшем исследователи планируют масштабировать производство для клинических испытаний, еще больше повысить чувствительность теста и научить его определять другие биомаркеры, например, связанные с ВПЧ и раком шейки матки.

Реальная польза этого исследования колоссальна и лежит в трех плоскостях.

• Во-первых, медицинская: создание неинвазивного, дешевого и сверхчувствительного теста кардинально сократит время диагностики эндометриоза — с нынешних 7-12 лет до потенциально одного цикла. Это позволит начать терапию на ранних стадиях, сохранив фертильность и качество жизни миллионов женщин.
• Во-вторых, социальная: интеграция теста в прокладки снимет стигму и табуированность темы менструации, превратив ее из «медицинских отходов» в мощный инструмент самообследования и заботы о здоровье.
• В-третьих, научно-технологическая: работа демонстрирует прорыв в применении 2D-материалов (боропена) в практической медицине, открывая дорогу для создания целого поколения домашних диагностических систем для самых разных заболеваний.

Основное замечание касается стадии исследования. В статье речь идет о «proof-of-concept» — то есть, о доказательстве самой возможности такого метода. Тестирование проводилось на образцах крови, искусственно обогащенных белком HMGB1. Ключевой вопрос заключается в том, насколько эффективно и специфично устройство будет работать с реальными образцами от сотен пациенток с разной стадией эндометриоза и сопутствующими гинекологическими заболеваниями.

Возможно, другие воспалительные процессы также влияют на уровень HMGB1, что может давать ложноположительные результаты. Для вывода на рынок необходимы масштабные слепые клинические испытания, которые подтвердят диагностическую точность и надежность теста в реальных условиях.

Ранее ученые уже предлагали метод диагностики с использованием менструальной крови.