Ученые Сеченовского Университета диагностировали редкое заболевание по выдыхаемому воздуху

Ученые Сеченовского Университета разработали новый неинвазивный метод диагностики лимфангиолейомиоматоза (ЛАМ) — редкого прогрессирующего заболевания легких, которое в основном встречается у женщин репродуктивного возраста. Впервые в мировой практике исследователям удалось обнаружить в выдыхаемом воздухе специфические биомаркеры, которые не только свидетельствуют о наличии болезни, но и отражают её тяжесть, а также позволяют оценить риск развития осложнений.

«Мы начинали с коллегами из МИФИ, которые используют систему “электронный нос” — её часто применяют в аэропортах для обнаружения наркотиков или взрывчатки. Но оказалось, что эта методика плохо работает во влажной среде. А когда мы выдыхаем воздух, он имеет стопроцентную влажность. Тогда мы обратились в сторону масс-спектрометрии. Это когда мы можем оценить мельчайший состав летучих соединений в выдыхаемом воздухе, и по их комбинации определять различные состояния организма», — сообщил корреспонденту «Научной России» директор Института персонализированной кардиологии Сеченовского Университета Филипп Юрьевич Копылов.

Традиционные виды диагностики ЛАМ сопряжены со значительными трудностями. Существующие методы, включая компьютерную томографию высокого разрешения и измерение уровня белка VEGF-D, отличаются либо высокой стоимостью, либо недостаточной чувствительностью на ранних стадиях. Новый подход основан на анализе летучих органических соединений с помощью протонной масс-спектрометрии — высокочувствительной технологии, не требующей предварительной подготовки образца.

«Такие методики, основанные не на сложных исследованиях, а просто на выдохе, очень привлекательны для здравоохранения. Мы разработали так называемый профиль выдоха — для каждого заболевания свой определённый профиль. Что это такое? Это разные концентрации летучих соединений в выдохе, которые комбинируются и составляют своего рода «отпечаток пальца», соответствующий тому или иному состоянию. Это, конечно, будущее медицины. Зашёл в поликлинику, выдохнул, получил распечатанный диагноз и пошёл к врачу», — объяснил ученый.

В исследовании приняли участие 51 пациентка с ЛАМ и 51 здоровая женщина. У больных был выявлен измененный профиль летучих метаболитов, связанных с гипоксией, воспалением и нарушениями липидного обмена. Некоторые из этих соединений напрямую коррелировали с наличием таких осложнений, как пневмоторакс и обструкция дыхательных путей.

Ключевым достижением работы стала высокая диагностическая точность метода. Она открывает возможности для раннего вмешательства и персонализированного наблюдения за пациентами. Методика является частью масштабного проекта по разработке неинвазивной диагностики легочных заболеваний с использованием масс-спектрометрии и машинного обучения.

«В самом начале, когда мы только начинали, в стране было крайне мало приборов, способных работать с выдыхаемым воздухом в условиях влажности. В основном это протонная масс-спектрометрия. У нас своего прибора не было, и мы обратились к коллегам. Поскольку прибор стационарный, нужно было как-то доставлять к нему выдох пациентов. Мы собирали воздух в специальные кевларовые мешки, и в какой-то момент у нас была целая комната, заполненная этими мешками. Потом мы везли их и прокачивали через прибор, чтобы определить концентрации веществ. У методики было много ограничений — многие вещества оседали на стенках мешков и не попадали в анализ. Но это был важный опыт, и было довольно забавно. Мои сотрудники впечатлились, когда у нас стояла целая комната мешков с воздухом», — рассказал Ф.Ю. Копылов.

Ранее та же научная группа продемонстрировала возможность оценки тяжести муковисцидоза по составу выдыхаемого воздуха. В перспективе данный подход может быть применен не только в пульмонологии, но и в кардиологии, онкологии, эндокринологии и других областях медицины, где метаболические нарушения находят отражение в дыхательном профиле человека. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ №24-15-00549, а её результаты опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.

Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ