Endometrioza dotyka co dziesiątą kobietę. Polscy naukowcy chcą pomóc ją diagnozować

Grzegorz Jasiński: Dla porządku zacznijmy od definicji tej choroby. Co to jest endometrioza?

Prof. Piotr Laudański: Endometrioza jest chorobą przewlekłą kobiet w wieku rozrodczym, która polega na przedostawaniu się podczas miesiączki komórek, które normalnie występują w endometrium, wstecznie do jamy otrzewnowej i tam takiemu nieprawidłowemu rozrastaniu się tych komórek. Dochodzi do powstawania zmian u tych kobiet, najczęściej w brzuchu, ale lokalizacje mogą być też inne. Następstwem tych zmian jest występowanie takich charakterystycznych objawów. Mianowicie te kobiety mają bardzo często bóle brzucha i inne rodzaje bólów, ale także choroba ta może prowadzić do niepłodności mniej więcej u 30 proc. kobiet, które mają endometriozę. Endometrioza jest chorobą przewlekłą, społeczną, bo dotyczy aż 10 proc. populacji kobiet w wieku rozrodczym, czyli jest to naprawdę częsta choroba.

Problem w tym, że tak naprawdę nie znamy przyczyn tej choroby, nie umiemy jej leczyć. I co w przypadku akurat państwa pracy jest bardzo ważne, nie mamy też idealnych metod, żeby ją diagnozować...

Prof. Piotr Laudański: Dokładnie tak. Diagnostyka jest bardzo ograniczona na obecną chwilę i taka sama właściwie od wielu lat. Wymaga badania ginekologicznego, badania ultrasonograficznego i klasycznie zawsze ostatecznie rozpoznawaliśmy endometriozę, wykonując tak zwaną laparoskopię, czyli operacyjnie potwierdzaliśmy, że występuje endometrioza. Obecnie te kryteria trochę się zmieniły i w przypadku zaawansowanych zmian wystarczy do tego badanie ultrasonograficzne. Niemniej te badania mają dosyć ograniczoną wartość diagnostyczną i dlatego istnieje pilna potrzeba poszukiwania tak zwanych biomarkerów endometriozy, czyli takich charakterystycznych cząsteczek różnego typu, które mogą nam na wczesnym etapie zdiagnozować endometriozę. Może jeszcze tylko wspomnę, że głównym problemem endometriozy jest tak zwana opóźniona ostateczna diagnoza. I ona średnio na całym świecie wynosi od siedmiu do 10 lat, co oznacza, że młoda kobieta, gdy ma pierwsze objawy endometriozy, to do ostatecznego rozpoznania średnio mija 7 10 lat i w tym czasie oczywiście endometrioza może się dalej rozwijać, stawać coraz bardziej zaawansowana i po prostu znacznie utrudniająca codzienne życie. U kobiet więc wczesna diagnostyka wydaje się teraz najważniejszym problemem, z którym borykamy się i z którym staramy się walczyć, wykonując badania naukowe i współpracując.

Prosty zabieg polegający na googlowaniu tego problemu pozwala znaleźć parę propozycji takich metod. Te metody próbują przenieść tę diagnostykę z takiego obrazowania za pomocą NMR albo ultrasonografii lub też wprost laparoskopowo dotarcia do tych próbek, przenieść w stronę właśnie szukania markerów i oznaczania tych markerów. Na ile te próby, panów zdaniem, są do tej pory udane, skuteczne?

Prof. Piotr Laudański: To ja może jeszcze tylko dodam od siebie, zanim profesor Dadlez powie bardziej szczegółowo o naszych wspólnych badaniach, które właśnie wykonujemy, że rzeczywiście tych testów jest coraz więcej. Cały problem z tymi testami polega niestety na tym - a zajmuję się tym tematem endometriozy właściwie od 20 lat, czyli tak na bieżąco śledzę i sam zresztą prowadzę takie badania - problem polega na tym, że te testy nie są odpowiednio zwalidowane. To znaczy ich skuteczność nie jest sprawdzana na niezależnych grupach badawczych. Problem z tymi testami polega też na tym, że większość obecnie dostępnych to są tak zwane testy, które się wykonuje w endometrium eutopowym, czyli te próbki są pobrane z macicy, pacjentka musi tak naprawdę odwiedzić gabinet ginekologiczny, ginekolog musi pobrać te próbki. Celem naszych badań wspólnie z profesorem Dadlezem i jego zespołem jest poszukiwanie markerów z krwi, tak, żeby po prostu z próbki krwi można było znaleźć markery i na wczesnym etapie potwierdzić, czy taka endometrioza występuje, czy nie.

Panie profesorze, więc proszę powiedzieć, dlaczego spektrometria masowa miałaby tu być metodą, która pomoże w oznaczeniu markerów?

Prof. Michał Dadlez: Pozwolę sobie poprawić terminologię, bo mówimy o spektroskopii mas. Tak się tego używa. To jest trochę szersza historia niż tylko endometrioza. My teraz obserwujemy niezwykle burzliwy rozwój wielu parametrów spektrometrii mas, które poprawiają jakość uzyskiwanych rezultatów i dają nadzieję, że coraz więcej takich testów, w których wykorzystywana jest spektrometria mas, będzie służyć pacjentom. Będzie służyć medycynie w diagnozowaniu, czy też monitorowaniu terapii najróżniejszych przypadłości i schorzeń, w tym oczywiście endometriozy. Jeżeli mogę zacząć, że tak powiem, od podstaw, to spektrometria mas jest niczym innym, tylko pomiarem mas cząsteczkowych. Czyli my mierzymy masy cząsteczkowe różnych związków, takich, jakie akurat nas interesują. W tym przypadku najbardziej teraz będą nas interesować białka, czyli takie relatywnie duże cząsteczki biologiczne, niemniej o fundamentalnym znaczeniu dla w zasadzie wszystkich procesów biologicznych. Bo trudno jest wymienić jakikolwiek proces biologiczny, w który białka nie byłyby jakoś tam zaangażowane. W związku z tym założeniem jest, że jeżeli coś się dzieje gdzieś w organizmie, a to będzie odzwierciedlone w składzie białek, jak również innych cząsteczek, tak zwanych metabolitów. Ale tu się skupiamy na białkach. A ponieważ krew jest tą tkanką, która omywa, która dociera do każdego punktu w organizmie, no to te zmiany składu białkowego gdzieś do krwi się przedostają. I jeżeli potrafimy tylko wyłowić taką informację, że pewne zmiany zaszły i skorelować z taką czy inną przypadłością, chorobą, no to znajdziemy markery. Dlaczego spektrometria mas? Dlatego, że ona ma tę unikalną cechę, że w bardzo złożonej mieszaninie, bo taką jest osocze krwi, jest w stanie znaleźć interesującą nas cząsteczkę i powiedzieć, ile jej jest. Jak dojść od pomiaru masy do zidentyfikowania cząsteczki, to jeszcze trzeba powiedzieć to, że spektrometr mas owszem mierzy masę cząsteczki, ale też potrafi wewnątrz instrumentu rozbić tę cząsteczkę na bardzo charakterystyczne fragmenty. I ten pomiar masy całej cząsteczki i jej fragmentów jest na tyle specyficzny, że jeżeli znajdziemy je w próbce wszystkie, i całej cząsteczki, i jej fragmentów, to możemy się upierać, że to nie jest żadna inna cząsteczka, tylko właśnie ta, której szukamy. W związku z tym pomiar spektrometru mas w tym wydaniu biomarkerowym wygląda w ten sposób, że szukamy tych biomarkerów i spektrometr w bardzo czuły, specyficzny, szybki sposób jest w stanie powiedzieć, czy ten biomarker jest i ile go jest. Oczywiste jest, że próbujemy szukać markerów różnych ważnych chorób, z mniejszym lub większym szczęściem. Niemniej już teraz można powiedzieć, że takie panele białkowe już są zarejestrowane przez odpowiednie agencje do użytku w wielu różnych chorobach, więc to jest całkiem realny horyzont.

Czy mamy jakieś podejrzenia co do endometriozy? Czego tutaj będziemy szukać?

Prof. Michał Dadlez: Szukamy białek, które występują w próbkach, które są pobrane od kobiet chorych na endometriozę, zdiagnozowanych. A na jakim etapie, to pan profesor powie. Szukamy różnic między zestawem próbek pobranych od osób chorych i zestawem próbek kontrolnych pobranych od osób zdrowych. I w tej pierwszej fazie projektu znaleźliśmy takie zestawy białek, które występują w mniejszej ilości albo większej ilości w próbkach chorych. Na różnym poziomie występują w próbkach chorych. Teraz przechodzimy do następnego etapu, na trochę większej grupie chorych, na trochę lepszym aparacie, będziemy poprawiać cechy tego już ustanowionego panelu.

Co się wydarzyło w ciągu tych ostatnich kilku miesięcy? Państwo apelowaliście o współpracę z przemysłem, o także finansowanie tego typu badań. Czy coś posunęło się do przodu?

Prof. Michał Dadlez: Ze strony technicznej to przechodzimy do drugiego etapu, który będzie związany z zastosowaniem nowego spektrometru, który powinien u nas stanąć w Instytucie za dwa tygodnie. W związku z tym jesteśmy gotowi do następnych pomiarów. A jeżeli chodzi o finansowanie, to może pan profesor lepiej powie...

Prof. Piotr Laudański: Jesteśmy obecnie na takim bardzo fascynującym dla mnie etapie, a mianowicie my otrzymaliśmy już bardzo ciekawe wyniki właśnie ze spektrometrii mas. Chciałem naprawdę przy okazji pochwalić zespół profesora Dadleza. To są niesamowici specjaliści, między innymi Bianka Świderska. Świetnie się współpracuje i tutaj cała istota tej współpracy polega na tak naprawdę na wyjątkowych umiejętnościach, bo są to trudne techniki do opanowania. Ale jak są opanowane, to rzeczywiście wyniki są dla nas zaskakujące. Mamy bardzo fajne i ciekawe wstępne wyniki, ale takie panele już widać, że będą funkcjonowały. No i oczywiście od sprzętu dużo zależy. I teraz czekamy z niecierpliwością na najnowszej generacji sprzęt i taką dodatkową metodologię, z pomocą której jest bardzo prawdopodobne, że osiągniemy jeszcze lepsze wyniki, czyli poprawimy skuteczność takiego testu. No i oczywiście ja sam niezależnie przez cały czas także staram się pozyskiwać dodatkowe, niezależne środki na to, żeby wykonywać takie badania. Jestem czasem większym, czasem mniejszym optymistą, jeśli chodzi o współpracę z przemysłem. Rozmowy czasami są mniej lub bardziej obiecujące, ale wydaje mi się, że mimo wszystko, pokazując wstępne dobre wyniki i jakby uzmysławiając wszystkim, że endometrioza jest chorobą przewlekłą, społeczną, że dotyczy bardzo dużej populacji kobiet w Polsce, tak naprawdę 10 procent kobiet w wieku rozrodczym to jest duża populacja kobiet, że naprawdę istnieje potrzeba wczesnej diagnostyki. I to możliwe tylko przez współpracę z takimi wybitnymi ośrodkami jak BBP, prof. Dadlez i jego zespół oraz z przemysłem, który potem umożliwi wdrożenie tych metod, bo ja jako lekarz sam nie jestem w stanie wdrożyć testów. To musi być połączenie z przemysłem. Bardzo ciężko zrobić wszystko samemu. My tutaj opieramy się o współpracę. Jest to taki typowy przykład działania interdyscyplinarnego, ja jestem lekarzem, państwo są biologami, biochemikami, w zakresie nauk podstawowych, ale też bardzo z taką praktyczną aplikacją. Oczywiście przemysł jest potrzebny po to, żeby to rozwinąć i wdrożyć. Co jest kolejnym trudnym etapem, no i do czego dążymy.

O jakiej próbce pacjentek mówimy w tej chwili? Bo panowie wspomnieli o tym, że są pierwsze wyniki badań obiecujące cząsteczki, które mogą wskazywać na proces chorobowy. U ilu pacjentek panowie byliście w stanie to zbadać i jak wielka grupa pacjentek musi włączyć się w te badania, żeby wyniki mogły być już na bardziej zaawansowanym poziomie?

Prof. Piotr Laudański: My mamy obecnie sto kilkadziesiąt pacjentek badanych łącznie, powiedzmy 160-180. Statystycy zawsze przeprowadzają analizę wielkości grupy. To jest bardzo ważne, żeby statystyk powiedział, czy jest wystarczająco duża liczebność grupy. My nie możemy tego na oko robić. Mamy zresztą świetną współpracę ze statystykami i oni nam określili liczebność grupy. I to jest tak zwane badanie odkrywcze. To jest pierwsza faza badania, za pomocą którego jakby wyodrębniliśmy, że jest jakiś taki panel białek, który jest potencjalnie ciekawy. Postaramy się teraz poprawić ten panel i następny etap wymaga setek pacjentów, czyli tak naprawdę muszą być to wieloodśrodkowe badania. Zresztą te pierwsze wyniki, które otrzymaliśmy, to jest poprzez projekt taki wieloośrodkowy, gdzie koordynowałem pracę ośmiu ośrodków w Polsce, takich głównych klinik, które zajmują się leczeniem endometriozy i zbieraliśmy ten materiał w ośmiu ośrodkach w Polsce, żeby w ten sam zunifikowany sposób materiał był zebrany. Już właśnie jesteśmy na etapie uzyskiwania zgody komisji bioetycznej, czyli niedługo zaczniemy rekrutację w dwunastu ośrodkach w Polsce, żeby zebrać niezależną grupę pacjentów. Planujemy w ciągu trzech lat zebrać około 1500 pacjentów, gdzie wydaje się, że 1500 do walidacji jest taką grupą już dobrą i konkretną.

Mówimy o próbkach krwi, próbkach osocza krwi?

Prof. Piotr Laudański: Pobieramy krew, z której będziemy izolować osocze. I my się koncentrujemy w naszych badaniach na osoczach. Dlatego w każdym teście ważne jest, żeby test był przede wszystkim prosty i szybko, ogólnie dostępny. Krew jest ogólnie dostępna. Krew można pobrać w każdym punkcie pobrań i my się koncentrujemy na krwi, ale krew - i tutaj może więcej profesor Dadlez powiedzieć - krew i osocze jest trudnym materiałem do badania. Dlatego że te najbardziej obiecujące markery to są tak zwane małocząsteczkowe białka, a w krwi dominują te dużocząsteczkowe. Tak dominują, że ciężko wychwycić te małe. No ale jest pewien postęp, duży postęp w ostatnim czasie, żeby to właśnie robić. No i u państwa w laboratorium ten sprzęt będzie stał i będziemy używać takie naprawdę bardzo zaawansowane techniki, żeby ułatwiły nam znalezienie tych jeszcze bardziej obiecujących markerów.

No właśnie, porozmawiajmy chwilę o tej technice, czy to będą próbki wysuszonej krwi? Jak rozumiem, badania są w polu elektrycznym.

Prof. Michał Dadlez: Owszem, są w polu elektrycznym, ale startujemy z roztworu, a jeśli chodzi o protemikę potrawionych białek, trawimy je trypsyną, takim enzymem... 

I jak je jonizować?

Prof. Michał Dadlez: Przy pomocy elektrorozpylania. Tak to się robi. Jest taka jedna z wielu możliwych technik zjonizowania i transferu cząsteczek z fazy ciekłej do fazy gazowej. W naszej dziedzinie to ta metoda sprawdza się najlepiej, bo biologia ze swojej natury działa w roztworze. W związku z tym my nie musimy przechodzić przez inne fazy, tylko możemy bezpośrednio z próbki biologicznej analizować białko, czy też inne związki. Do jonizacji używamy metody elektrorozpylania, która polega na rozpylaniu płynów w silnym polu elektrycznym, a potem następuje odparowanie rozpuszczalnika i transfer jonów do wnętrza spektrometru. To jest cała historia spektrometrii mas, która się rozwija już od ponad stu lat. I takim wielkim przełomem było właśnie opracowanie kilku metod, które pozwalają badać duże cząsteczki. Biologia i białka to są duże relatywnie cząsteczki, których masy mogą sięgać milionów daltonów. Przypominam, że jeden dalton to jest w przybliżeniu masa jednego protonu, więc to są milionowe masy i o dziwo nawet tak duże aglomeraty białkowe czy razem z kwasami nukleinowymi jak rybosomy mogą zostać poddane temu procesowi. I po prostu mamy tak zwane latające słonie, wielkie, olbrzymie zestawy cząsteczek w fazie gazowej, wewnątrz spektrometru możemy mierzyć ich masy. Tak, że tutaj jest olbrzymia zasługa wszystkich tych naukowców, którzy pracowali nad takim, wydawałoby się bardzo trywialnym zadaniem, jak zmierzyć masę cząsteczki. Ale po kolei były cztery nagrody Nobla, więc to były naprawdę wielkie osiągnięcia. I tak jak ja obserwuję od lat, od ćwierćwiecza, rozwój tej technologii, to teraz on jest naprawdę kosmiczny. To, że my stawiamy nowy spektrometr w laboratorium, to dlatego, że następna generacja już jest kilka razy bardziej czuła, szybsza, bardziej specyficzna niż ta poprzednia i dostaniemy bardzo dużo, o wiele więcej, informacji z tej samej próbki. A tutaj wracając do kwestii osocza, które z jednej strony jest trudnym materiałem badawczym, a z drugiej strony bardzo wdzięcznym, dlatego że spośród wielu różnych płynów ustrojowych czy próbek biologicznych, które możemy badać, to osocze krwi jest najbardziej powtarzalne, jeśli chodzi o różnice między ludźmi. I te różnice są najmniejsze w porównaniu na przykład śliną, moczem, łzami. To wszystko może być badane, łącznie nawet z proteomiką oddechu, czyli tego, co wydychamy, ale mimo trudności wracamy do osocza cały czas. Dlatego, że tutaj jest ta stabilność. A stabilność jest bardzo ważna, jeśli chcemy wyławiać różnice. Te kontrolne próbki nie mogą się znacznie różnić od siebie. Próba kontrolna musi być podobna do próby właściwej tylko z tymi różnicami, które nas interesują. A tym problemem z osoczem to jest właśnie kwestia tego, że osocze w 99 proc. bodajże składa się z pięciu białek, a reszta to są te białka, których jest dużo mniej, ale to są te białka, które nas interesują. W związku z tym spektrometr niejako musi się przedrzeć przez ten gąszcz białek, których jest tam miliard. Bo dokładnie tam jest miliard razy więcej tych białek, które nas nie interesują niż tych białek, które nas interesują. A ponieważ tych białek, które nas interesują, jest naprawdę mało, bo my liczymy na to, że gdzieś jakiś proces chorobowy w organizmie wepchnie te biomarkery do krwi, ale one zostaną rozcieńczone oczywiście w tych kilku litrach krwi i musimy kopać naprawdę głęboko do tych białek, których jest najmniej w osoczu, żeby liczyć na to, że te markery będą rzeczywiście specyficzne. I dlatego ta pogoń za czułością spektrometru i szybkością jego działania jest tak niesłychanie i krytycznie ważna. My liczymy na to, że teraz w próbkach osocza będziemy w stanie analizować powyżej 5 tysięcy różnych białek. Przedtem to było 1000, a jeszcze wcześniej to było 200. Ten postęp technologiczny jest niezwykły i mamy takie przekonanie, że całkiem niedługo się dogrzebiemy do tych białek diagnostycznych w bardzo różnych chorobach, dlatego że ta metoda jest tak naprawdę uniwersalna. Możemy zadać takie pytanie, w przypadku prawie każdej patologii. Coś się dzieje złego w organizmie, a my próbujemy znaleźć markery i ta spektrometria mas akurat to umożliwia. My pracujemy w najróżniejszych projektach, również medycznych, w najróżniejszych dziedzinach i nad podobnymi albo trochę inaczej zadawanymi pytaniami. I myślę, że to jest całkiem realne, że te metody bardzo szybko wejdą do praktyki klinicznej w bardzo szerokim zakresie, trochę zmienią medycynę i diagnostykę medyczną. Można tworzyć testy prognostyczne, można monitorować terapię w ten sposób. Tak, że to zastosowanie będzie bardzo uniwersalne moim zdaniem.

Pan profesor wspomniał o spektrometrze najnowszej generacji, który jest potrzebny do tych badań. Czy możemy mieć nadzieję, że tak wysokiej jakości sprzęt jest potrzebny do znalezienia tych markerów, do wykrycia, czego tu będziemy szukać, a potem testy już będą mogły być wykonywane na sprzęcie bardziej powszechnie dostępnym?

Prof. Michał Dadlez: Tak. Taki jest plan. Myślę, że tu również rola producentów sprzętu jest niesłychanie istotna, bo jeżeli spektrometr może być dedykowany do tego celu, może być dużo prostszy i dużo tańszy. Zresztą historia kontaktów medycyny ze spektrometrią mas jest już długa i bogata, bo w Polsce też w dwóch ośrodkach od bardzo dawna wykonuje się rutynowo testy przy pomocy spektrometrii mas dla ograniczonych zestawów cząsteczek, na przykład zestawów aminokwasów. I tak się u noworodków diagnozuje od bardzo dawna fenyloketonurię. Tak, że to nie będzie całkiem nowa jakość, tylko zupełnie nowy poziom. Przez to, że teraz myślimy o zastosowaniu tzw. paneli diagnostycznych, a nie pomiarach pojedynczych cząsteczek. I to jest to. Dzięki postępowi technicznemu spektrometry stają się tak szybkie, że mogą oceniać kilkadziesiąt związków na raz, w sposób bardzo dokładny, bardzo precyzyjny, dużo lepszy niż na przykład analizy ilościowe prowadzone klasycznymi metodami, na przykład z użyciem przeciwciał. Spektrometria mas będzie wypierać te wszystkie metody, które są znane z praktyki klinicznej w szpitalach. Ze względu również na to, że możemy w jednej analizie oceniać wiele związków, a taki panel diagnostyczny ma większą siłę dyskryminacji stanu chorobowego od zdrowia niż pojedynczy biomarker. Dlatego tutaj zbiega się wiele czynników, które moim zdaniem powodują, że spektrometry mas będą w niedalekiej przyszłości całkiem takimi normalnymi instrumentami w pracowniach diagnostycznych.

Sztuczna inteligencja pomoże w tym? Teraz wykorzystujemy ją już prawie wszędzie, zwłaszcza do przesiewania dużej ilości danych. Czy są szanse, że pomoże też w tych badaniach?

Prof. Michał Dadlez: Niewątpliwie pomaga. Te metody, które były pierwowzorem sztucznej inteligencji, czyli jakieś drzewa decyzyjne, to my stosujemy od dawna. Tutaj sztuczna inteligencja pomaga w analizie danych, dlatego że my dostajemy niezwykle złożone analizy danych dla setek pacjentów i zadaniem jest w sposób wiarygodny statystycznie wyłowić znamienne różnice. No i tutaj niewątpliwie te metody, które są związane z czymś, co ostatnio jest nazywane sztuczną inteligencją są rutynowo stosowane i będą rutynowo stosowane.