Алгоритм долголетия: Новые технологии для диагностики и лечения рака желудка, кишечника и пищевода

Этот материал входит в подборку статей о новых технологиях и медицине. В планах рассказать, как ученые работают над повышением эффективности лечения рака кожи, пищевода, легких и других органов, проблем с сосудами и гормонами и прочих заболеваний. Помогают им в этом 3D-принтеры, виртуальная и дополненная реальность, нейронные сети и другие технологии будущего.

Уже написали о диагностике и лечении болезней сердца и нервной системы. В этой статье — о раке желудка, кишечника и пищевода.

Диагностика

Повысить эффективность диагностики рака кишечника по снимкам может искусственный интеллект, разработанный японскими исследователями. Во время тестирования алгоритм проанализировал 300 снимков колоректальных аденом (доброкачественных опухолей, которые могут превратиться в рак). На оценку каждого ему потребовалось менее секунды, а точность составила 94%.

Доктор Ючи Мори из Университета Шова, ведущий автор исследования:

“Главный прорыв технологии заключается в том, что ИИ может проводить оптическую биопсию в режиме реального времени. В частности, она может проверять состояние колоректальных полипов прямо в процессе колоноскопии, независимо от того, насколько компетентны врачи, проводящие осмотр.

Можно будет удалить аденоматозные (раковые) полипы и не трогать обычные, неопухолевые полипы. Таким образом, существенно сократится объем вырезанных тканей кишечника.”

Другой японский ИИ диагностирует рак желудка на основе снимков этого органа изнутри. После обучения алгоритм “провел осмотр” 69 пациентов на основе 2 тысяч фотографий их желудков. Точность его анализа составила 90%.

Многие разработки нацелены на то, чтобы заменить собой эндоскопию — традиционный метод диагностики рака пищевода и желудка.Среди его недостатков инвазивность, что увеличивает риск осложнений, а также дороговизна.

Для этого можно использовать анализы крови и дыхания:

CancerSEEK. Данный анализ крови, основанный на поиске определенных биомаркеров, позволяет выявить 8 наиболее распространенных форм онкологических заболеваний. К ним относится рак желудка, поджелудочной железы, яичника, печени, пищевода и молочных желез. При этом анализ является более эффективным и дешевым, чем некоторые из применяющихся в медицине тестов.

Жидкая биопсия. Представленный на Всемирном конгрессе по лечению рака ЖКТ анализ ДНК по крови может показать, насколько успешно проходит лечение и нужно ли его корректировать. В будущем авторы анализа рассчитывают благодаря нему прогнозировать рак за годы до начала болезни.

Анализатор дыхания. Устройство, исследующее уровни содержания химических веществ в выдыхаемом воздухе, может помочь отличить рак желудка или пищевода от других заболеваний ЖКТ. В ходе тестирования точность анализа составила 85%.

Необходимые данные для контроля состояния кишечника может предоставить врачу проглатываемый датчик от ученых из университета Мельбурна. Устройство размером с таблетку измеряет содержание водорода, кислорода и углекислого газа в органе и каждые 5 минут передает информацию в приложение для смартфоне.

Испытания датчика на людях, показали, что он точно фиксирует начало ферментирования пищи — это необходимо для анализа активности ЖКТ.

Устройство AbStats от компании GI Logic, устанавливаемое на животе пациента, записывает и анализирует звуки кишечника во время переваривания пищи и отдыха. Оно позволит контролировать состояние пациентов, которые восстанавливаются после операции, и точнее понимать, когда им можно начинать употреблять жидкость и твердую пищу.

Лечение

Для лечения заболеваний и травм ЖКТ зачастую необходимы операции. Применение микророботов позволит проводить манипуляции неинвазивным методом. Это снижает риск осложнений, которые могут возникнуть у пациента.

Стартап EndoMaster к концу 2018 г. намерен выпустить робота, который сможет неинвазивно удалять раковые опухоли из желудка и кишечника на ранних стадиях болезни. Прототип представляет собой трубку для введения в кишечник пациента с камерой, манипуляторами на конце, а также двумя джойстиками и экраном для управления.

Для небольших задач (в основном, извлечения проглоченных мелких предметов) может использоваться разработка Массачусетского технологического института (MIT). Робот-микрохирург, складывающийся по принципу оригами, был представлен в 2016 году и протестирован в искусственной среде. С тех пор авторы ждут разрешения испытать его на животных.

Наноинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего испытали покрытых антибиотиками микророботов для лечения мышей от бактериальной инфекции. Боты, доставившие лекарство непосредственно в желудок, оказались более эффективными, чем традиционная терапия. Они также снизили риск побочных действий, позволив отказаться от ингибиторов для нейтрализации желудочного сока.

Имплантируемый робот, представленный экспертами Бостонской педиатрической больницы может не просто снизить риск осложнений, но и избавить пациентов от медицинской комы.

Служить робот может для лечения атрезии пищевода (его недоразвитости) и синдрома короткого кишечника. Он стимулирует рост данных органов, не мешая их работе и не вызывая отторжения. Способ не требует соблюдения строгого постельного режима, что существенно облегчает процесс лечения для пациента. При этом самая эффективная из альтернатив, процедура Фокера, подразумевает, что пациент должен находиться без сознания в течение 1–4 недель.

Освободить пациента от неприятных особенностей лечения также планирует компания Portal Instruments, разработавшая “шприц” PRIME для инъекций без игл. Доза лекарства впрыскивается им под кожу тончайшей струей при помощи высокого давления. Первое средство для использования с гаджетом будет служить для лечения язвенного колита (заболевание толстой кишки).

Устройство поможет не пропускать прием препаратов людям, боящимся уколов. По данным компании, в той или иной степени этот страх наблюдается у 45% пациентов некоторых хронических болезней. Сроки выпуска PRIME неизвестны, однако в конце 2017 г. команда проекта договорилась о сотрудничестве с крупной фармацевтической компанией Takeda для его доработки и продажи.

Новые методы лечения заболеваний ЖКТ связаны не только с технологиями, но и с биологией:

Ученые Барселонского Института биомедицинских исследований успешно протестировали на мышах способ остановить развитие метастазов рака кишечника. Он заключается в сочетании иммунотерапии с подавлением белка TGF-beta. Руководитель исследования замечает, что эффективных альтернатив методу нет.

В Педиатрической больнице Цинциннати выяснили, что управляя белком Wnt можно вернуть стволовым клеткам кишечника способность к регенерации. Это свойство клеток органа снижается со временем, мешая впитывать питательные вещества. Полное обновление клеток в кишечнике подопытных мышей заняло 1–2 недели.

Бонус: борьба с перееданием и ожирением

На проблемы с ЖКТ, как и на общее состояние организма, может влиять стиль питания человека и ожирение. Новые разработки существуют и в данной области.

Снижение чувства голода. Наблюдая за лабораторными мышами, ученые Пенсильванского университета выявили, что за желание поесть отвечают нейроны AgRP. Введение грызунам определенных гормонов позволило снизить их чувство голода.

Механически добиться такого результата можно при помощи таблетки Elipse от компании Allurion. В желудке она надувается, занимая место, и остается в таком виде на протяжении 4 месяцев или больше, после чего выводится из организма естественным путем. В отличие от других внутрижелудочных баллонов Elipse не требует анестезии и медперсонала для ввода.

Уменьшение жирности еды. Тайский фонд охраны здоровья и компания BBDO Bangkok в 2016 г. сконструировали тарелку AbsorbPlate с 500 небольшими отверстиями и поддоном, куда стекает масло. Максимально за один прием пищи тарелка способна избавить блюда от 7 мм жидкости, что снизит его калорийность на 30 калорий.

#справка С момента представления разработки новостей о ней не было — она может не выйти на рынок

Борьба с жировыми клетками. Исследователи из MIT и Женской больницы им. Бригама протестировали использование наночастиц для доставки лекарства против ожирения непосредственно в жировую ткань. Это вещество превращает белые клетки, накапливающие энергию, в коричневые, которые ее сжигают. Методика показала эффективность в экспериментах над мышами — грызуны с ожирением потеряли 10% массы тела, их уровень холестерина снизился.

Исследователи Университета Техаса также разработали препарат, который поможет похудеть на клеточном уровне, ускоряя метаболизм. Он блокирует действие белка NNMT, который вырабатывается в жировых клетках и замедляет обмен веществ. Это средство тоже было протестировано на мышах с ожирением. За 10 дней применения препарата содержание жировых клеток в их организмах снизилось на 30%, а масса тела уменьшилась на 7% при неизменном режиме питания.

Почитать по теме

• Искусственный интеллект, ищущий рак
• Дискуссия об анализах крови для выявления онкологии
• Микророботы с антибиотиками
• Боязнь уколов
• «Плохой» и «хороший» жир

Эта статья изначально была опубликована в Дайджесте DTI — еженедельной подборке новостей об экономике и новых технологиях. Подписаться на Дайджест можно по ссылке.

Больше статей доступно на blog.dti.team