Leader-ID
2312 subscribers

В России разрабатывают тест, который выявляет рак молочной железы на первой стадии

115 full reads
В России разрабатывают тест, который выявляет рак молочной железы на первой стадии

Ежегодно в мире регистрируют более 18 миллионов новых случаев рака. Чем раньше выявляется злокачественное новообразование, тем выше вероятность успешного лечения. Неинвазивный тест на основе технологии жидкостной биопсии ARNA Breast — Технологический прорыв 2020 в рамках рынка НТИ HealthNet. Он позволяет выявить рак молочной железы с первой стадии. Как работает тест и в чем его уникальность, рассказал сооснователь компании ARNA Genomics US Inc. и ее дочерней компании в России — ООО «Биомаркер-ру» — Георгий Никитин.

Как появилась компания и кто такие Мельниковы

Мы с Егором Мельниковым, основателем компании, родом из подмосковного наукограда Пущино. Семью Егора я знаю с шести лет. Его родители работали в Биологическом центре Российской академии наук. Отец Анатолий Александрович Мельников открыл фагмиды.

Фагмиды — это молекулы ДНК, которые обладают свойствами бактериофагов (вирусов) и плазмид (молекул ДНК, обособленных от хромосом).

После распада СССР Мельников-старший уехал в США разрабатывать тест-системы на онкологию. Егор хотел продолжить дело отца. Поэтому, когда Анатолий Александрович вернулся в Россию, Егор предложил мне и еще нескольким друзьям из школы и университета запустить стартап. В 2013-м мы открыли ООО «Биомаркер-ру».

Количество случаев рака молочной железы на 100 тысяч человек в 2020 году, по данным ВОЗ
Количество случаев рака молочной железы на 100 тысяч человек в 2020 году, по данным ВОЗ

Что такое жидкостная биопсия

Клетки опухоли не только активно растут, но еще и активно распадаются. Так в кровь и другие жидкости тела человека попадают продукты распада. Идея Анатолия Александровича была в том, чтобы в этих продуктах распада найти части, например белки или ДНК, которые по какому-то признаку отличаются у больных и здоровых людей — и на ранней стадии без вмешательств диагностировать наличие онкологического процесса. Сам по себе такой подход не уникален, в этом направлении работает много компаний и научных коллективов, этот метод называется жидкостной биопсией.

Сначала Анатолий пытался создать уникальный тест, который показывает, есть какие либо онкологические процессы в организме или нет. Для этого он ищет биомаркеры, которые остаются после гибели опухолевых клеток и попадают в кровь.

Тест назвали ARNA-1. Это аббревиатура от analysis of ratio of nucleic acids — анализ соотношения нуклеиновых кислот.

Так продукты распада опухоли попадают в кровеносные сосуды
Так продукты распада опухоли попадают в кровеносные сосуды

Как мы оказались в Сколкове

После создания мы сразу обратились за помощью в Сколково.

Мы получили в Сколково шикарную базу для работы: площадки для общения с экспертами, советы экспертов, знакомства с людьми из рынка HealthNet. Это большая ценность.

Предварительные лабораторные исследования показали интересные результаты с разными видами рака. Эксперты из Сколкова посоветовали нам сузить область исследований. Ведь если идти по всем типам рака, придется включать в исследования огромное количество пациентов. Поэтому для начала мы решили сфокусироваться на одном подтипе рака и доказать эффективность теста именно для него.

У нас были набраны образцы рака разных органов, но больше всего — рака кишечника и молочной железы. По кишечнику результаты были хоть и неплохие, но нам пришлось бы столкнуться с серьезной конкуренцией. А среди исследований рака молочной железы мы можем стать первыми. На рынке пока аналогов нет.

Как появился тест ARNA-2

В 2015 году мы приступили к созданию нового продукта ARNA-2. В этом тесте мы анализируем количественное содержание четырех фрагментов свободно циркулирующей ДНК в крови (онкогенов). Более высокое их содержание говорит о наличии заболевания, низкое — об отсутствии. Примерно год спустя мы получили первые результаты по тесту на рак молочной железы.

Все было успешно, пока мы не уперлись в проблему — ограниченный доступ к плазме крови пациентов.

Есть четыре основных молекулярных подтипа рака молочной железы, которые связаны с наличием или отсутствием определенных рецепторов. Это Luminal А, Luminal B, HER2/neu и Triple Negative. Последний, то есть тройной негативный подтип, — довольно агрессивный и самый труднодиагностируемый. Он редко встречается у пациентов в России. Тест ARNA-2 для этого подтипа почти не работал. Мы занялись этой проблемой, пытаясь решить, как его диагностировать.

Так проводится тест ARNA
Так проводится тест ARNA

Как появился тест ARNA-3

В результате появился еще один дополнительный тест ARNA-3, который построен на измерении определенной нуклеазной активности, характерной для онкологического процесса. Тест определяет, есть ли в крови нуклеазы, которые взаимодействуют со свободно циркулирующей ДНК определенным специфичным образом.

Прежде эти взаимосвязи не изучались и не ассоциациировались с онкологией, поэтому мы считаем себя первопроходцами.

В итоге мы видим большую разницу в сигнале между материалом больного и здорового человека. Сочетание этих двух подходов, то есть нуклеазный подход вместе с анализом свободно циркулирующей ДНК, дает еще более точные результаты. Тесты дополняют друг друга и неплохо себя показывают в наших лабораторных испытаниях — чувствительность комбинированной тест-системы доходит и даже превышает 95%.

У теста ARNA прецизионный протокол. Это значит, что мы видим очень большую разницу между отрицательным и положительным результатом.

Выполнение теста включает в себя несколько нестандартных методик и подходов, которые, насколько нам известно, не реализует в мире больше никто.

Чем «плоха» обычная биопсия

При обычной биопсии берут образец ткани опухоли и проводят гистологическое исследование, чтобы понять, это нормальная ткань или уже модифицированная. На сегодняшний день это золотой стандарт диагностики. И так, скорее всего, будет еще довольно долго.

Мы не претендуем на то, чтобы заменить маммографию или тем более биопсию. ARNA breast станет помощником в диагностике и позволит снизить ее стоимость и сложность.

Есть исследования, которые показывают, что процедура биопсии может нести определенные риски. Это связано с тем, что при взятии материала нарушаются оболочки опухоли, особенно на ранней стадии. При выведении трепана (иглы) может произойти вытягивание клеток в кровоток, что может привести к раннему метастазированию опухоли.

Одна из ниш применения нашего теста — использование после маммографии, но до биопсии.

Однако решение об отказе от биопсии на основании нашего теста возможно только после детальных клинических исследований и одобрения регулятора.

Почему ARNA Breast полезнее технологии CTC

Сейчас есть довольно неплохой тест Circulating tumor cells. Рассказываю, как он работает.

Клетки опухоли могут не просто распадаться, но и вообще «отрываться» и попадать в кровоток, после чего разноситься по всему организму. Это основной путь метастазирования опухоли. Метастазы — это клетки любого органа, которые находятся в другом месте, там, где они не должны расти. Если такая клетка попадается в образце крови, то из нее можно выделить ДНК и измерить образец.

Поскольку количество клеток опухоли с количеством клеток организма несопоставимо (их очень мало), то возникают сложности с чувствительностью тестов. Поэтому тесты Circulating tumor cells показывают неплохие результаты на поздних стадиях. Но ценности в такой диагностике уже немного, особенно на четвертой стадии.

Тем не менее ниша у таких тестов существует — на основании полученных из кровотока клеток опухоли можно, например, провести генотипирование опухоли и подобрать терапию без проведения биопсии. И все же ученые по всему миру бьются именно над ранней диагностикой.

У пациентов с раком молочной железы при диагностике на первой стадии пятилетняя выживаемость составляет более 98%.

Это говорит о том, что он почти стопроцентно вылечивается. А на четвертой стадии этот показатель падает до 20 или даже 16%. Поэтому ценность именно в том, чтобы как можно раньше поймать онкологию и успешно вылечить ее.

Почему медицинские данные — это сложно

Когда разрабатывается тест, мы берем открытые образцы. То есть мы знаем, где есть рак и в какой стадии. На основании своих гипотез мы подбираем наборы реагентов и компонентов, которые мы добавляем, запускаем тест и смотрим результат. Затем корректируем реагенты и повторяем тесты.

Самая большая сложность этого процесса — найти для анализа нужное количество образцов крови, которые были собраны по заранее определенному протоколу.

Это связано с этическими моментами и конфиденциальностью. Конечно, мы работаем с обезличенными данными — пробы обозначаются только инициалами, и мы не имеем доступа к персональным данным пациентов. Но у нас есть все медицинские данные по крови, анамнез, история семейных заболеваний, вид рака, если он есть, или информация о его отсутствии, если это здоровый донор.

Почему в нашем деле важна автоматизация

Мы активно работаем над автоматизацией сбора и хранения всех данных — медицинских данных пациентов, данных по логистике пробы и результатов измерений. Автоматизация крайне важна в биотехнологических проектах, так как цена ошибки из-за человеческого фактора — огромна.

Тест может быть идеальным, но если просто перепутать наклейки на пробирках, весь тест окажется абсолютно бесполезным!

Именно поэтому с 2019 года мы запустили проект ARNA Robotics. Создали лабораторную информационную систему для получения, обработки и хранения данных, а также уже частично роботизировали труд лаборантов и медработников в процессе подготовки биоматериалов и тестирования.

Наше решение уже используется в рамках научно-исследовательских разработок.

Хранение данных в структурированном электронном виде дает нам возможность использовать весь арсенал технологий для анализа данных — от регрессионного анализа до машинного обучения.

Сейчас после забора крови результат известен через 4 часа. В перспективе мы хотим сократить его до часа.

Кто такой Чарльз Кантер

Профессор Чарльз Кантер — один из ведущих специалистов по молекулярной генетике и соавтор учебника по биофизической химии. По этим книгам учат в МГУ. Он вносит большой вклад в наш проект.

Когда мы впервые связались с ним по электронной почте, получили сдержанный и скептический ответ. Мол, не одна сотня научных команд занимается подобным, но толку мало. Но он все равно согласился следить за нашими успехами. Первое время мы общались удаленно, потом он прилетел из Нью-Йорка в Россию, и мы под NDA раскрыли, что и как делаем. Мы гордимся, что профессор Кантер выступает в роли председателя научного совета компании и соинвестора.

Он помог нам выйти на американских партнеров. После нашумевшей истории с мошенницей Элизабет Холмс и ее стартапом Theranos все стали с опаской смотреть на биотек, а тем более — на биотек из России. С другой стороны — пандемия сильно повлияла на инвестиционную привлекательность биотехнологического сектора, которым раньше интересовался лишь узкий круг инвесторов.

Профессору Кантеру доверяют, потому что он работает только с действительно перспективными проектами.

Чарльз Кантер — директор Центра передовых биотехнологий Бостонского университета
Чарльз Кантер — директор Центра передовых биотехнологий Бостонского университета

Почему нам важно зарубежное партнерство

Борьба с раком — геополитическое понятие, и ученые решают эту проблему вместе. Поэтому нам важно выйти на мировой рынок биотека. Свой путь мы начали с США в 2017 году.

У нас там есть партнер, который помогает нам в коммуникациях и решении текущих проблем. Его зовут Андрей Соколов. Это непросто, потому что рынок очень конкурентный. С одной стороны, нужно привлечь как можно более влиятельных экспертов. С другой — максимально обезопасить свою интеллектуальную собственность, чтобы не вышло так, что через полгода конкуренты выпустят точно такой же тест.

В ближайшее время мы будем запускать исследование совместно с клиниками MAYO. Как только все организуем, начнем набор проб для проведения первых тестов.

Дальше будем проходить регистрацию медизделия. В США, в отличие от России, уже много лет существует практика laboratory developed test — это упрощенный порядок регистрации и допуска на рынок изделий, которые недоступны в продаже для физических лиц. Тест назначает врач и на основе результата принимает квалифицированное решение о том, как поступать дальше.

Как мы развиваемся в России

Мы провели много самостоятельных лабораторных исследований: набираем пробы, анализируем, дорабатываем, улучшаем. В 2019 году прошли биомедицинские исследования в Сеченовском университете под кураторством профессора Марины Игоревны Секачевой. В нем участвовало 80 пациенток, среди которых 36 были с раком молочной железы, преимущественно на ранней стадии, и 44 здоровые женщины. С результатами выступили на Российском психологическом конгрессе.

Для наших исследований собрали более 1500 проб по соглашению с биобанком «Национальный биосервис» и заключили соглашение на дополнительные 50 проб для патентования технологии и публикаций в научных журналах.

В 2020 году, несмотря на пандемию, нам удалось привлечь первое серьезное финансирование — 3,5 миллиона долларов от фонда Xploration Capital Игоря Кима и Евгения Тимко.

Следующий наш шаг — сотрудничество с Институтом имени Пирогова, подготовка к получению регистрации Росздравнадзора и внедрение в российские клиники. Естественно, подобные тесты не могут продаваться в аптеках. Их будут назначать и интерпретировать только врачи-онкологи.

Егор Мельников получил сертификат на внедрение теста ARNA в Белгородской области на ярмарке StartUp:Land HealthNet
Егор Мельников получил сертификат на внедрение теста ARNA в Белгородской области на ярмарке StartUp:Land HealthNet