Разработан метод неинвазивного обнаружения и удаления тромбов

Здоровая вена, образование тромба при нормальной реакции организма на повреждение и его отрыв, приводящий к тромбоэмболии.

Иллюстрация МФТИ.

Метод фотоакустической проточной цитометрии. Лазер возбуждает краситель в клетках крови и, далее, этот краситель сам начинает испускать свет, который детектируют и расшифровывают.

Иллюстрация МФТИ.

Международная команда учёных из Университета медицинских наук штата Арканзас (США), Университетских клиник Франкфурта и Дрездена и российских учёных из МФТИ под руководством профессора Владимира Жарова провела экспериментальную работу по обнаружению тромбов при помощи фотоакустической проточной цитометрии - нового метода неинвазивной диагностики и удаления тромбов.

Тромбы делятся на два вида: белые (тромбоцитарные) и красные (тромбо-эритроцитарные). Перемещение тромбов в потоке крови называют тромбоэмболией. Сгустки в норме образуются в результате естественной реакции свертывающей системы человека для остановки кровотечения.

Однако тромб может вызывать закупорку кровеносного сосуда, что — в зависимости от локализации и диаметра “закупоренного” сосуда — приводит к острому нарушению кровообращения и тяжелым последствиям, вплоть до смерти. Тромб, оторвавшийся от стенки сосуда в месте образования и начавший циркуляцию по руслу крови, называется эмболом (может состоять не только из тромбоцитов, но и, например, из капель жира). Тромбоэмболия может развиться внезапно: по данным Всемирной организации здравоохранения, в 2014 году  от нее страдали в среднем 100-150 человек из каждых 100 тысяч.

Несмотря на серьёзность проблемы, на данный момент высокочувствительные методы диагностики тромбоэмболов не развиты. Методы, используемые сейчас, имеют низкую чувствительность и не позволяют уничтожать тромбы в режиме реального времени. Например, ультразвуковые методы являются строго диагностическими.

Ученые решили опробовать альтернативный метод тераностики – фотоакустическую проточную цитометрию. Тераностика – это новый медицинский подход, при котором препараты и методики являются одновременно и средством ранней диагностики, и лечением.

Общий принцип фотоакустической проточной цитометрии состоит в следующем: клетки, на которые предварительно наносят флуоресцентные красители, пропускают через сфокусированный лазерный световой пучок. Свет определенной длины волны возбуждает молекулы этих красителей. Далее свет, испускаемый красителями, собирают при помощи системы линз и зеркал и разлагают на компоненты. Эти световые сигналы детектируют и преобразуют в электрические импульсы, распознаваемые компьютером. На компьютере анализируют полученные данные и строят графики, по которым далее и ставится диагноз. При исследовании живого организма мышам вводили в кровь краситель и лазер направляли непосредственно на исследуемую область (в нашем случае, на сосуды мышиной лапы).

Метод фотоакустической проточной цитометрии. Лазер возбуждает краситель в клетках крови и, далее, этот краситель сам начинает испускать свет, который детектируют и расшифровывают.
Иллюстрация МФТИ.

В данной работе были проведены доклинические исследования на мышах. В группе здоровых грызунов проводили два типа исследований: у первой половины конечности передавливали с помощью зажимов, а второй делали кожный надрез. В группе мышей с опухолью некоторым из них давили на опухоль (как во время пальпации при осмотре опухоли), другим же ее удаляли. На место воздействия направляли лазер. У всех животных в ответ на манипуляции развилась тромбоэмболия, но виды тромбов различались.

Анализ появления эмболов выполнялся следующим образом: нормальное количество эритроцитов в крови создавало фон, и если прибор показывал положительный пик, это было связано с наличием красных тромбов, обогащенных эритроцитами. И наоборот, если пик был отрицательным, то это было вызвано появлением белых тромбов, которые состояли из тромбоцитов.

Фотоакустическая проточная цитометрия оказалась уникальным способом проведения анализа наличия малых тромбоэмболов на глубине порядка нескольких миллиметров с потенциальной возможностью уничтожения обнаруженного сгустка.

"Мы показали, что при помощи метода фотоакустической проточной цитометрии можно обнаружить тромбоэмболы в потоке крови. Потенциально существует возможность тут же уничтожать обнаруженный сгусток, но это тема следующего исследования", – рассказывает декан факультета биологической и медицинской физики МФТИ Александр Мелерзанов.

Пока данную технику использовать в реальном времени на крупных сосудах и во время операции невозможно. Однако то, что данный метод принципиально позволяет отслеживать динамику появления тромбоэмболов во время медицинских процедур и постоперационном периоде, в том числе при раковых заболеваниях, позволяет надеяться, что в будущем он поможет предотвратить смертельные тромбоэмболические осложнения на ранних стадиях.

Результаты исследования опубликованы в научном издании PLOS ONE.