Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Diagnozowanie chorób na podstawie analizy oddechu
Diagnozowanie chorób na podstawie analizy oddechu
Naukowcy pod kierownictwem prof. dr hab. Bogusława Buszewskiego na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu prowadzą badania nad wydychanym powietrzem. Analiza ludzkiego oddechu w sposób nieinwazyjny pozwala wykryć cukrzycę, choroby nerek czy nowotwory. Unikalna metoda oparta jest na pomiarze powietrza pobranego z pęcherzyków płucnych. Następnie, próbki poddaje się badaniom przy pomocy chromatografii gazowej.

 

Interdyscyplinarny zespół profesora Bogusława Buszewskiego z Katedry Chemii Środowiska i Bioanalityki, Wydziału Chemii na UMK w Toruniu zajmuje się poszukiwaniem lotnych związków w oddechu, które będą charakterystyczne dla danej choroby. Być może ten przełomowy projekt stanie się wkrótce rutynowo stosowany w diagnostyce medycznej. O samej technice, specjalistycznej aparaturze, trudnościach, projektach jak i pracy samego zespołu opowiada prof. Buszewski.

 

Kieruje Pan zespołem polskich badaczy, którzy opracowują nowatorską metodę wykrywania nowotworów i innych chorób w wydychanym powietrzu. Na czym ona polega?

Optymistycznym podejściem jest, że badamy przyczyny tworzenia się różnego rodzaju chorób, a w szczególności schorzeń nowotworowych. Owszem, staramy się znaleźć jakieś antidotum na to, poprzez wprowadzanie nowych, selektywnych metod diagnostycznych. Zależy nam na wykorzystaniu różnego rodzaju technik chromatograficznych i metod przygotowania próbek, bazujących w głównej mierze na ekstrakcji, na wyizolowaniu i oznaczaniu substancji biologicznie aktywnych. Zatem staramy się wykorzystać techniki separacyjne dla potrzeb wyizolowania analitów z tak skomplikowanej matrycy jaką jest powietrze wydychane z organizmów żywych. Poszukiwanie substancji, które mogą być potencjalnymi markerami chorób nowotworowych to nasz główny cel. Szukamy zatem markerów, które będą charakterystyczne dla danej jednostki chorobowej. Ideałem byłby stan zaawansowania. Nie chodzi nam o stadia zaawansowane, ale głównie o te na etapie podstawowym, gdy infekcja rozwija się w organizmie. Należy sobie uświadomić, że powietrze wydychane jest mieszaniną wielu substancji. Jedne są na niskim poziomie stężeń, inne na wysokim. Mieszając się z sobą tworzą tzw. “bukiet zapachowy”. Problem polega na tym, że my ciągle nie wiemy, która z tych substancji jest istotna z punktu widzenia diagnostyki. Chodzi o stężenie poszczególnych składników. Mogą one bowiem interferować ze sobą. Ponadto okazuje się, że wśród tych substancji może znajdować się ta, która może być potencjalnym markerem danej jednostki chorobowej. Chodzi o to, żebyśmy przebadali potencjalnie albo z założenia zdrowych ludzi: niepalących, nie pijących nie będących w stanie zmian genetycznych i takich, którzy z drugiej strony są właśnie palaczami, piją alkohol, u których metabolizm na poziomie komórkowym przebiega w sposób inny niż u tych zdrowych. Dopiero na podstawie badań statystycznych, możemy oszacować grupę potencjalnych ludzi, którzy mogą być infekowani czy też nie.

 

 

Jak wygląda kwestia pobierania materiału?

To jest bardzo ważny etap oznaczeń. Mówimy o powietrzu wydychanym. Czym innym jest krew, mocz czy tkanka, które dostarcza lekarz w odpowiednio zamkniętych kontenerach, które następnie poddajemy procesom badawczym. Z powietrzem wydychanym nie jest tak łatwo. Możliwości miejsca jego poboru są utrudnione. W jamie ustnej są bakterie, które mogą powodować różnego rodzaju perturbacje. Należy odpowiednimi urządzeniami pobrać powietrze z granicy płuc czyli pęcherzyków płucnych oraz kontaktu z krwią tzw. barierą biologiczną. Oczywiście w sposób nieinwazyjny. Zatem umiejętność poboru takiego powietrza przez odpowiedniego specjalistę, lekarza, jest bardzo ważne. Przy użyciu urządzenia tzw. breath sampler, powietrze jest pompowane do odpowiednio przygotowanych worków, następnie jest przenoszone do specjalnych ampułek, aby w końcu zostało poddane analizie. To jest dość skomplikowany proces. Pobranie próbki w odpowiedniej fazie determinuje jakość wykonanych oznaczeń. Przeważnie pobiera się materiał z jednego miejsca pomiarowego, 5 - 7 próbek i poddaje analizie statystycznej.

 

Jakie trudności napotykacie Państwo podczas pracy?

Przede wszystkim musimy nauczyć pacjenta współpracy z operatorem. Jest to największa trudność, ponieważ na tym etapie popełnia się najwięcej błędów. Pobór próbki ma ogromne znaczenie. Pacjenci są różni, a zatem etap komunikacji jest kluczowy. Drugą sprawą jest uczciwość pacjenta podczas wypełniania ankiety przed badaniem. Ludzie manipulują informacjami i dopiero na podstawie wywiadu i uzyskanych wyników wyciąga się końcowy wniosek.

 

Jest Pan autorem kilkudziesięciu publikacji, laureatem wielu nagród. Proszę powiedzieć o swoich szczególnych zainteresowaniach badawczych.

To nie jest takie proste. Zajmuję się szeroko pojętą chemią fizyczną i analityczną, głównie chromatografią. Również aspekty teoretyczne, teoria procesu separacyjnego. Co ciekawe, powstała w Polsce 111 lat temu, Rosyjski uczony, na Uniwersytecie Warszawskim, gdzie dokonał odkrycia metod separacyjnych, chromatografii w oparciu o odkrycie innego uczonego Niemca, urodzonego w Wąbrzeźnie i wprowadził stan równowagowy tzw. równanie Nernsta. Tak naprawdę, wszystko zaczęło się na terenach Polski. Chromatografia to najpotężniejsza technika analityczna. Instrumentarium, które daje nam możliwość oznaczania jakościowego i ilościowego. Dzięki sprzężeniu ze spektrometrami masowymi, mamy możliwość identyfikacji tych związków na poziomie molekularnym. To jest dalsza moja fascynacja. Inną moją dziedziną zainteresowania jest separacja bakterii. Zazwyczaj, oznacza się je 70 - 80 godzin. Infekcje takie jak sepsa czy trudno gojące rany separacyjne. Opracowaliśmy metodę zastosowania elektroforezy kapilarnej sprzężonej z różnego rodzaju przyrządami, dzięki której w krótkim czasie wiemy, jakie bakterie zainfekowały organizm. Czy to nie jest fascynujące? Również badania związane z sensoryką, a więc czujnikami, problematyką, która zajmuje się z innymi naukowcami z całej Polski i Europy, przez co zdobywamy granty na badania i je realizujemy.

 

Czym wyróżnia się Państwa jednostka na tle innych jednostek w Polsce?

Młodzi ludzie. Zafascynowani młodzi ludzie, którzy chcą realizować te badania. W ciągu 20 lat, odkąd jestem w Toruniu, udało się “wychować” 33 doktorów z czego 13 uzyskało habilitację. Ten młody zespół potrafi ze sobą współpracować, nie zamyka się w laboratorium. Podejmujemy wyzwania, które są wyzwaniami futurystycznymi. Inwestujemy w siebie. Mam marzenia, żeby wejść głębiej, poznać bardziej te zakamarki, pozwalające zrozumieć zachodzące procesy jednostkowe. To nie jest takie proste - umieć zinterpretować wszystko. W tej pracy ważna jest pokora. Również wyposażenie. Pozyskaliśmy fundusze, które pozwalają nam na realizację planów, najbardziej ambitnych. Z tego bardzo się cieszę. Posiadamy chromatografy gazowe sprzężone ze spektrometrią mas. Chromatografy gazowe sprzężone podwójnie, spektrometry MALDI-TOF, chromatografy cieczowe w różnych wariantach. Są to bardzo wyrafinowane sprzęty.

 

Jak dzięki niej może rozwiną się diagnostyka nowotworów?

Technika ta nie obejmuje wyłącznie chorób nowotworowych. Również choroby cywilizacyjne. W tym kierunku idziemy. W tej chwili, przygotowujemy nowy projekt dotyczący cukrzycy i chorób nerek, z czym wiążemy duże nadzieje. Chodzi o badania przesiewowe. Aby można było opracować tanią, szybką i skuteczną metodę, która pozwoli wyizolować nam z populacji tych, którzy są potencjalnymi, zagrożonymi pacjentami a potem poddać ich odpowiednim badaniom. Psy w 90 % potrafią być skuteczne w niektórych chorobach. Prof. Tadeusz Jezierski z Instytutu Genetyki i Hodowli Zwierząt PAN w Warszawie uczy je rozróżniać lotne substancje. Najważniejszą sprawą jest aby to były badania w pierwszym etapie choroby. Wczesne wykrycie, zdiagnozowanie i poddanie skutecznym metodom, w celu wyleczenia.

 

 

Profesor Buszewski, z wykształcenia chemik, jest laureatem licznych nagród i wyróżnień zarówno krajowych jak i zagranicznych organizacji. Odbył wiele podróży naukowych na uniwersytety w USA, Japonii, UK, RPA i wiele innych. Swoją karierę naukową na UMK rozpoczął w 1994 roku, wtedy to zaczął organizować grupę badawczą na Wydziale Chemii UMK i został kierownikiem ówczesnego Zakładu Chemii Środowiska i Ekoanalityki. Od czterech lat jest także kierownikiem Centrum Edukacyjno-Badawczego Metod Separacyjnych i Bioanalitycznych BioSep, w ramach Interdyscyplinarnego Centrum Nowoczesnych Technologii. Trwa tam obecnie  rekrutacja na Studia Podyplomowe „Chromatografia i techniki pokrewne w różnych wariantach oznaczeń śladowych”, na które w roku akademickim 2014/2015 przygotowano 25 miejsc.

 

KOMENTARZE
Newsletter