211service.com
Skalpel chirurgiczny wącha raka
W nadziei, że pomogą onkologom usunąć każdy fragment tkanki nowotworowej podczas operacji, naukowcy opracowują nowe narzędzia do obrazowania, które działają w czasie rzeczywistym na sali operacyjnej. Europejscy naukowcy wykazali teraz, że instrument do analizy chemicznej zwany spektrometrem mas można połączyć z elektroskalpelem, aby stworzyć profil molekularny tkanki podczas operacji. Naukowcy wykazali, że metodę można wykorzystać do mapowania różnych typów tkanek i rozróżniania tkanki nowotworowej. Urządzenie rozpocznie badania kliniczne w przyszłym miesiącu.
Operacja chemiczna: Ta maszyna wykorzystuje spektrometrię mas do tworzenia map molekularnych tkanki podczas operacji. Opary generowane przez elektroskalpel są zasysane do urządzenia przez rurkę w lewym dolnym rogu.
Kiedy chirurg przeprowadza operację raka, nie ma żadnych bezpośrednich informacji o tym, gdzie znajduje się guz, mówi Zoltán Takáts, profesor Uniwersytet Justusa-Liebiga w Giessen w Niemczech. Zamiast tego chirurdzy polegają na przedoperacyjnych skanach obrazowych i informacjach zwrotnych od patologów badających biopsje tkanek pod mikroskopem. Chcemy zapewnić narzędzie, które jest w ich rękach, aby jeśli uznają, że konstrukcja wygląda podejrzanie, mogli ją po prostu przetestować, mówi Takáts.
Spektrometria mas, bardzo precyzyjna metoda identyfikacji cząsteczek poprzez analizę stosunku ich masy do ładunku, jest już wykorzystywana przez garstkę grup badawczych do badania próbek biologicznych. Naukowcy od wielu lat wiedzą, że tkanka nowotworowa i zdrowa tkanka mają różne profile molekularne i że można to wykorzystać do ich odróżnienia, a nawet do określenia, jak agresywny jest konkretny nowotwór. Inne grupy badawcze wykorzystywały spektrometrię mas do analizy biopsji tkanki i wykazały, że może ona dokonać takiego zróżnicowania. Problem ze stosowaniem spektrometrii mas na sali operacyjnej polega na pobraniu próbek. Zanim cząsteczki będą mogły być analizowane, muszą zostać zjonizowane i zassane do maszyny. Tworzenie jonów wymaga bombardowania próbki strumieniem naładowanych cząstek, często gazu, a te metody nie nadają się do sal operacyjnych. Strumień azotu o wysokim napięciu nie jest kompatybilny z ludzkim ciałem, mówi Takáts.
Takáts zdał sobie sprawę, że niektóre chirurgiczne narzędzia tnące, w tym elektroskalpele, wytwarzają jony gazowe jako rodzaj produktu odpadowego, który nadaje się do analizy za pomocą spektrometrii masowej. A te opary, często nazywane dymem chirurgicznym, są zbierane już podczas operacji, ponieważ są szkodliwe dla płuc. Takáts i jego współpracownicy odkryli, że spektrometrię mas dymu chirurgicznego można wykorzystać do sporządzenia mapy molekularnej guza. Po zassaniu oparów do spektrometru mas, substancje chemiczne w próbce są identyfikowane i sprawdzane w bazie danych, aby dać chirurgowi odczyt. Zebranie i analiza próbki chemicznej zajmuje kilkaset milisekund. Możemy narysować mapę i powiedzieć, że ta część to zdrowa wątroba, czyli tkanka łączna, to tkanka tłuszczowa, czyli rak, mówi Takáts.
Ta praca stanowi kamień milowy w zastosowaniu spektrometrii mas w medycynie, mówi R. Graham Cooks , profesor chemii na Purdue University, który nie był zaangażowany w badania.
Spektrometria mas to tylko jedna z wielu technik obrazowania ocenianych pod kątem zastosowania podczas operacji. Innym podejściem jest wstrzyknięcie pacjentowi barwników fluorescencyjnych, które wiążą się z cząsteczkami guza i są widoczne w świetle podczerwonym. Ale spektrometria mas może dostarczyć bardziej wyczerpujących informacji o profilach molekularnych tkanek. Nowy system nie tylko dostarcza informacje w czasie rzeczywistym, ale także tworzy obraz guza, wykorzystując informacje chemiczne, co może również pomóc w kierowaniu opieką pooperacyjną. Urządzenie do obrazowania może na przykład ujawnić szczególnie agresywną postać raka, a ta informacja może pomóc onkologom w przepisaniu odpowiedniego leku.
Cooks opracowuje inny rodzaj systemu spektrometrii masowej do analizy tkanek. Jego system, nazwany DESI, wymaga rozpylania mgiełki naładowanych cząstek na tkankę, ale może analizować szerszy zakres cząsteczek i może dostarczyć bardziej szczegółowych informacji. Technika Takátsa polega głównie na próbkowaniu cząsteczek tłuszczowych zwanych lipidami, które tworzą błony komórkowe.
Do tej pory niemieccy naukowcy przetestowali system chirurgicznej spektrometrii mas na kilku zwierzętach, w tym gryzoniach, z rakiem. Grupa współpracuje również z lekarzami weterynarii nad używaniem skalpela podczas operacji usuwania guza u psów z naturalnie występującymi guzami. W przyszłym miesiącu urządzenie trafi do badań klinicznych na ludziach, z którymi współpracuje Takáts Meyer-Haake , niemiecka firma produkująca urządzenia elektrochirurgiczne, w celu opracowania maszyn.
Najważniejszą przeszkodą, która pozostała do wprowadzenia spektrometrii mas na salę operacyjną, może być koszt. System elektrochirurgiczny zwykle kosztuje 8000 USD, podczas gdy komercyjny system spektrometrii masowej zaczyna się od 120 000 USD. Takáts zauważa, że rynek spektrometrii mas jest obecnie bardzo mały, ale otwarcie rynku chirurgicznego może pomóc w obniżeniu kosztów. Używając instrumentów dostosowanych do rodzaju analizy istotnej dla tkanki biologicznej, która nie musi być tak wydajna jak ta w laboratoriach chemicznych, Takáts ma nadzieję stworzyć maszynę, która kosztuje około 20 000 dolarów.