По магнитному полю — с надеждой

— Только давайте сразу договоримся: революционного диагностического метода, с помощью которого можно быстро, точно и дешево оценивать состояние пациентов с нарушениями углеводного обмена, еще нет. Он создается. И пока все, что мы делаем, это лишь обнадеживающие научные опыты, хотя и очень интересные, — сразу же пресекла мою попытку опередить события заведующая кафедрой эндокринологии БГМУ доктор мед. наук, профессор Татьяна Мохорт. 

Осторожность Татьяны Вячеславовны понятна. Но от фундаментальной разработки ученых Института тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова НАНБ и БГМУ, выполняемой по государственной программе научных исследований «Конвергенция», никто и не требует моментальной отдачи. Тем не менее специалисты уверены, что в перспективе способны создать принципиально новый метод диагностики, основанный на эффекте связи магнитных свойств живых клеток с их медико-биологическими характеристиками. Другими словами, магнитные свойства клеток можно рассматривать как ценный диагностический признак: отражают развитие патологии.

Дело лишь за тем, чтобы доказательства оказались неоспоримыми.

Искать новые пути в диагностике эндокринных заболеваний подталкивает несовершенство или большая стоимость используемых сегодня методов и приборов для определения гликозилированного гемоглобина (HbA1c). Зачастую это приводит к невоспроизводимости результатов, т. е. отсутствию высокой степени точности. Показатель HbA1c чрезвычайно важен, ибо отражает средний уровень концентрации глюкозы в крови пациента на протяжении почти 60 дней, предшествовавших исследованию, тогда как проба из пальца дает сиюминутный результат, что менее ценно для постановки диагноза. Кроме того, информация о содержании HbA1c позволяет в большинстве случаев обойтись без проведения орального теста с нагрузкой глюкозой, который не в каждой ситуации выполним.  

Казалось, «джентльменский набор» из 6 основных методологических принципов определения гликозилированного гемоглобина долго будет неизменен. Но идеи, высказанные доктором физико-математических наук Брониславом Кашевским, и созданный им в лаборатории физико-химической гидродинамики ИТМО НАНБ магнитоцитометр — уникальный комплекс для магнитофоретического исследования — открыли новые возможности. Ученые БГМУ получили приглашение от физиков участвовать в проекте и охотно его приняли.

— Мы «обеспечиваем тыл», — скромно оценивает роль ученых медуниверситета исполнитель медицинской части ассистент кафедры эндокринологии Ольга Шишко. — Вместе с коллегами разработали метод получения биологического материала и для проведения магнитофоретических исследований регулярно готовим суспензии эритроцитов. Это важная составляющая деятельности и очень тонкая работа: физиологический раствор не должен заметно влиять на магнитные свойства эритроцитов и в то же время обязан поддерживать их жизнь. Участвуем также в проведении биологического анализа корреляций между магнитными и медико-биологическими характеристиками клеток крови здоровых доноров и пациентов с сахарным диабетом, хронической болезнью почек и другой интоксикацией. Предлагаем и некоторые идеи чисто медицинского характера. Но основную работу выполняют физики. Они, кстати, тестируют поведение в магнитном поле не только эритроцитов, но и, например, раковых клеток. Cудя по предварительным результатам, у этой области диагностики есть хорошие перспективы.

Как все происходит на практике, я узнал в лаборатории физико-химической гидродинамики ИТМО. Как раз проводился очередной цикл экспериментов, и научный сотрудник Антон Жолудь (на снимке) пригласил меня к монитору. На нем светилась полученная от видеокамеры многократно увеличенная картинка, отражающая то, что происходило в крохотной прозрачной кювете магнитоцитометра. «Кино» не слишком красочное: эритроциты — «маковые зернышки», плавающие в суспензии, — медленно оседали на дно. Их несколько сотен, отследить движение каждого — задача непосильная для человека. 

Смещение клеток скрупулезно фиксировал компьютер, определяя, в какую сторону и насколько эритроциты отклоняются от вертикали. Мощный постоянный магнит расположен за боковой стенкой кюветы, и исследуемые клетки, в зависимости от того, притягиваются магнитным полем или отталкиваются (парамагнитные или диамагнитные), уходят влево или вправо. При этом специальная программа, разработанная в ИТМО, одновременно отслеживает все объекты, сколько бы их ни было, и никогда не перепутает их траектории.

За время двухминутного путешествия эритроциты проходят сверху вниз путь в 100 микрон, лишь на доли микрона отклоняясь от вертикали. Вроде бы ничтожно малая величина. Но, как утверждают экспериментаторы, результат всегда фиксируемый, достоверный и воспроизводимый. Для каждой патологии характерно свое состояние магнитных свойств исследуемых клеток. 

В случае с эритроцитами диагностика с помощью магнитоцитометра дает еще одно неоспоримое преимущество: магнитные свойства кровяных телец прямо коррелируют с количеством связанного кислорода. А это позволяет использовать магнитофоретический метод для измерения степени оксигенации отдельных эритроцитов.

Но почему больные и здоровые клетки реагируют на магнитное поле по-разному? Как считают исследователи, все дело в изменениях внутренней структуры и химических связей. Едва заметная трансформация этих характеристик влияет на состояние электронов, которые, в свою очередь, определяют магнитные свойства клетки. 

Теперь важно наработать статистику и научиться правильно интерпретировать данные. Причем, по мнению авторов, есть возможность диагностировать скрытую патологию прежде, чем ее определят по внешним признакам, — она сначала проявится на клеточном уровне. Мало того, удастся не только заметить надвигающуюся болезнь, но и точно установить, как далеко она зашла. 

Конечно, перспективность разрабатываемого метода диагностики вовсе не означает, что в клинической практике он отменит другие способы тестирования. И все же клеточный магнитофорез станет важным дополнением, средством оперативной оценки, за которой, если будет получен первый тревожный сигнал, должны следовать уточняющие специализированные обследования.

Новый метод диагностики можно использовать в эндокринологии и онкологии, технологиях лечения незаживающих ран, терапии с помощью стволовых клеток, биологии, микробиологии, фармацевтике — для получения особо чистых суспензий клеток.

Дмитрий Патыко
Фото автора
Медицинский вестник, 24 марта 2016