Rakovina tlustého střeva odhalena v odpadních vodách? Nový způsob včasného záchytu nemoci

Stopa jednoho z nejzákeřnějších nádorů ukrytá v kanalizaci

Američtí vědci se pustili do neobvyklého výzkumu: zkoumali, zda lze v městských odpadních vodách zachytit signály naznačující, že v určité čtvrti přibývají případy rakoviny tlustého střeva. Výsledky pilotní studie naznačují, že takový „nádorový radar" pro celé čtvrti by mohl mít smysl – i když zatím jde spíše o první obrys budoucí technologie než o hotový nástroj.

Rakovina tlustého střeva: častý nádor s nedokonalým systémem záchytu

Rakovina tlustého střeva a konečníku patří celosvětově k nejrozšířenějším zhoubným nádorům. V mnoha zemích se řadí na přední místa mezi onkologickými příčinami úmrtí. Dobrá zpráva zní, že při včasném odhalení ji lze často úspěšně léčit. Špatná zpráva je, že velká část lidí preventivní vyšetření prostě nepodstupuje.

Standardem zůstávají kolonoskopie a testy stolice odhalující okultní krvácení nebo genetický materiál nádorových buněk. Mnozí pacienti tato vyšetření odkládají ze strachu, studu nebo prostě proto, že o nich nevědí. K tomu se přidávají rozdíly v dostupnosti zdravotní péče mezi regiony, sociálními skupinami i věkovými kategoriemi.

Lékaři navíc sledují znepokojivý trend: přibývá případů u lidí mladších padesáti let, kteří běžnými screeningovými programy zpravidla nejsou pokryti. To epidemiology motivuje hledat řešení, která nezávisí výhradně na tom, zda se daná osoba sama rozhodne přijít na vyšetření.

Nový přístup spočívá v tom, aby byl signál nemoci „sesbírán" z celého okolí najednou – prostřednictvím toho, co do kanalizace stejně nevyhnutelně odtéká.

Odpadní vody jako zrcadlo zdraví obyvatel

Monitoring odpadních vod sám o sobě není žádnou novinkou. Během pandemie covidu-19 analyzovala řada měst vodu z čistíren, aby včas zachytila nárůst infekcí. Stejným způsobem se sleduje přítomnost drog, antibiotik nebo jiných látek v populaci.

Nyní se tento způsob uvažování zkouší přenést do onkologie. Pokud zanechává pulzující město v kanalizaci stopy virů a léků, nezanechává tam náhodou i stopy nádorů, které se rozvíjejí ve střevech jeho obyvatel?

Experiment v Kentucky: co se našlo v odpadní vodě

Americký výzkumný tým provedl pilotní studii v okrese Jefferson ve státě Kentucky. Nejprve analyzovali zdravotnickou dokumentaci pacientů léčených s rakovinou tlustého střeva v tamní velké nemocnici. Na základě těchto dat vytipovali tři části města s výrazně vyšší frekvencí onemocnění v malém okruhu a pro srovnání zvolili čtvrtou oblast, kde podobné případy v registru chyběly.

Dne 26. července 2023 byly ze všech čtyř vybraných úseků kanalizační sítě odebrány vzorky odpadní vody – třikrát za den. Výzkumníci tak celkem získali dvanáct porcí, každou o objemu 175 ml. V laboratoři pak v nich hledali lidský genetický materiál, konkrétně dva typy RNA.

• CDH1 – fragment spojený s nádorovými procesy, uznávaný jako marker rakoviny.
• GAPDH – molekula přítomná v každé živé buňce, sloužící jako referenční bod.

K analýze byla použita technika digitální kapkové PCR, která umožňuje velmi přesně spočítat počet kopií daného fragmentu RNA ve vzorku. Klíčový nebyl ani tak samotný výskyt genetického materiálu, jako spíše poměr CDH1 ku GAPDH.

Ve všech vzorcích byl detekován lidský genetický materiál a poměr CDH1/GAPDH se zřetelně lišil mezi oblastmi s vyšším počtem pacientů a srovnávací oblastí.

Průměrné hodnoty poměru CDH1/GAPDH vypadaly přibližně takto:

Nejvíce zatížená oblast měla tedy v odpadní vodě výrazně „hlasitější" signál než zbytek města.

Jak se nádorové buňky dostanou do kanalizace

Rakovina tlustého střeva se rozvíjí ve střevní stěně, ale její buňky a genetický materiál se odlupují a v malém množství přecházejí do stolice. Na úrovni jednoho člověka tohoto faktu využívají neinvazivní screeningové testy, které analyzují vzorek stolice na přítomnost krve nebo molekulárních změn.

Studie z Kentucky aplikovala stejnou logiku, jen ve zvětšeném měřítku. Místo jednoho pacienta tu figuruje celá čtvrť. Každý obyvatel, bez ohledu na zdravotní stav, přispívá svým „genetickým příspěvkem" do společné kanalizace. Mezi miliony molekul RNA se pak objevují i ty, které mohou pocházet z nádorové tkáně.

Žije-li v dané oblasti více lidí s rozvíjející se rakovinou tlustého střeva, měl by se podíl „podezřelého" markeru CDH1 vůči stabilnímu markeru GAPDH postupně zvedat nad typickou úroveň pozadí.

K čemu takový signál může sloužit

Vědci nemají v úmyslu tímto způsobem diagnostikovat konkrétní osoby – z odpadní vody nelze určit jméno ani adresu. Jde o souhrnný signál užitečný pro veřejné zdraví. Pokud by v určité části města biomarkerový ukazatel po určitou dobu zřetelně přesahoval průměr, mohl by být daný район označen jako prioritní.

• Lze tam uspořádat informační kampaně o příznacích rakoviny střeva.
• Obyvatelům lze rozeslat screeningové testy k provedení doma.
• Místní ordinace a nemocnice se mohou připravit na vyšší počet kolonoskopií.
• Pojišťovny a samosprávy by získaly data pro lepší plánování zdravotních rozpočtů.

Takový přístup umožňuje nasměrovat omezené zdroje tam, kde je pravděpodobnost dosud neodhalených případů nejvyšší.

Metoda slibná, ale zatím velmi předběžná

Autoři studie sami zdůrazňují, že v tuto chvíli jde pouze o důkaz, že myšlenka vůbec dává smysl. Analyzovaly se jen čtyři úseky kanalizační sítě v jednom okrese a jen z jediného dne. Takový vzorek neumožňuje vyvozovat silné statistické závěry ani přesně vypočítat, jak počet nemocných odpovídá hodnotě ukazatele CDH1/GAPDH.

Přidávají se i potenciální zkreslení: někteří obyvatelé se mohli léčit mimo místní zdravotnické zařízení, část nádorů mohla zůstat nerozpoznána a signál v odpadní vodě mohl dočasně vzrůst nebo klesnout kvůli zcela jiným faktorům – třeba vydatnými srážkami nebo opravami sítě.

Aby bylo možné takový nástroj zavést do praxe, jsou zapotřebí víceměsíční odběrové kampaně v různých městech, opakovaná měření a důkladné srovnání s registry onemocnění.

Vědci doufají, že se v budoucnu podaří stanovit alarmní prahy. Například: pokud ukazatel v dané oblasti po několik týdnů výrazně překračuje hodnotu přijatou za průměrnou, zdravotní služby dostanou signál k akci.

Co s ochranou soukromí a etikou takového monitoringu

Sledování odpadních vod může vyvolávat otázky ohledně soukromí. V tomto případě se však analyzuje souhrnný materiál pocházející od stovek nebo tisíců lidí. Technicky není možné získat data o konkrétním obyvateli – nelze určit, kdo co spustil do záchodu ani odkud přesně daná kapka pochází.

Přesto stojí za to předem nastavit jasná pravidla: kdo je zodpovědný za odběr vzorků, kdo data uchovává, jak dlouho a za jakým účelem. Jde o to, aby monitoring zdraví populace nepřerostl v nástroj jiného druhu kontroly – například chování spojeného s užíváním léků nebo psychoaktivních látek.

Co to znamená pro běžného pacienta

I kdyby metoda jednou vstoupila do praxe, tradiční screeningová vyšetření nenahradí. Obraz z kanalizace řekne jen tolik, že se v dané oblasti něco začíná dít. Všechno pak opět přechází na individuální úroveň: praktický lékař, doporučení ke kolonoskopii, případná léčba.

Taková technologie však může změnit způsob organizace prevence. Místo plošných kampaní „pro všechny" bude snazší vytipovat oblasti, kde lidé na vyšetření chodí méně a kde riziko onemocnění roste. To je zvlášť důležité u nádorů, které se rozvíjejí léta, často bez příznaků, a první symptomy bývají zaměňovány za „problémy se žaludkem" nebo hemoroidy.

Proč se rakovina tlustého střeva pro tuto metodu hodí

Ne každý nádor zanechává v odpadní vodě čitelnou stopu. Rakovina tlustého střeva je v tomto ohledu ve specifickém postavení, protože nádor přichází do přímého kontaktu s obsahem střeva a stolicí. To fragmentům buněk a jejich genetickému materiálu usnadňuje cestu do kanalizace. Navíc jsou molekulární markery tohoto nádoru již dobře popsány a využívají se v dostupných screeningových testech.

Pokud se monitoring odpadních vod zaměřený na tuto rakovinu ukáže jako užitečný, mohou badatelé časem zkusit podobný přístup aplikovat na jiná onemocnění trávicího traktu nebo na infekce, které dnes vůbec plošně monitorovány nejsou.

Širší pohled: jak nové technologie mění prevenci

Příběh z Kentucky ukazuje širší trend. Veřejné zdraví se stále častěji opírá o data sbíraná „na pozadí": z odpadů, ze vzduchu, z anonymních zdravotních hlášení. Myšlenka je prostá – místo čekání, až pacient sám přijde k lékaři, se systém pokouší nadcházející problém vycítit dříve.

Pro pacienta to znamená šanci na dřívější odhalení nemoci, ale také větší odpovědnost za reakci na tyto signály. Pokud v jeho čtvrti rozběhnou kampaň zaměřenou na vyšetření tlustého střeva, vyplatí se ji brát vážně – a ne jako obtěžující reklamní akci. Zejména tehdy, když se v rodině podobné nádory již vyskytly nebo se objevují znepokojivé příznaky ze strany trávicího ústrojí.

Nejúčinnější model prevence vzniká tehdy, když se pokročilé technologie – jako analýza odpadních vod nebo molekulární testy – propojí s něčím mnohem jednodušším: pravidelným rozhovorem s lékařem a ochotou nechat se vyšetřit, až na to přijde čas.