211service.com
Chirurgický skalpel vyčmuchává rakovinu
V naději, že pomohou onkologům odstranit každý kousek nádorové tkáně během operace, vyvíjejí výzkumníci nové zobrazovací nástroje, které fungují v reálném čase na operačním sále. Evropští vědci nyní prokázali, že nástroj pro chemickou analýzu zvaný hmotnostní spektrometr lze spojit s elektroskalpelem a vytvořit tak molekulární profil tkáně během operace. Vědci prokázali, že metoda může být použita k mapování různých typů tkání a rozlišení rakovinné tkáně. Zařízení zahájí klinické zkoušky příští měsíc.
Chemický provoz: Tento stroj využívá hmotnostní spektrometrii k vytváření molekulárních map tkáně během operace. Výpary generované elektroskalpelem jsou nasávány do stroje hadicí vlevo dole.
Když chirurg provádí operaci rakoviny, nemá žádné přímé informace o tom, kde se nádor nachází, říká Zoltán Takáts, profesor Univerzita Justus-Liebig v německém Giessenu. Místo toho se chirurgové spoléhají na předoperační zobrazovací skeny a na zpětnou vazbu od patologů zkoumajících tkáňové biopsie pod mikroskopem. Chceme poskytnout nástroj, který je přímo v jejich rukou, takže pokud si myslí, že struktura vypadá podezřele, mohli ji prostě otestovat, říká Takáts.
Hmotnostní spektrometrie, velmi přesná metoda identifikace molekul pomocí analýzy poměru mezi jejich hmotností a nábojem, je již používána hrstkou výzkumných skupin ke studiu biologických vzorků. Vědci již mnoho let vědí, že nádorová tkáň a zdravá tkáň mají různé molekulární profily a že je lze použít k jejich odlišení nebo dokonce k určení, jak agresivní je konkrétní nádor. Jiné výzkumné skupiny použily hmotnostní spektrometrii k analýze bioptické tkáně a ukázaly, že dokáže tyto diferenciace. Problémem použití hmotnostní spektrometrie na operačním sále je odběr vzorků. Než lze molekuly analyzovat, musí se ionizovat a nasát do stroje. Vytváření iontů vyžaduje bombardování vzorku proudem nabitých částic, často plynem, a tyto metody nejsou vhodné pro operační sál. Vysokonapěťový proud dusíku není kompatibilní s lidským tělem, říká Takáts.
Taks si uvědomil, že některé chirurgické řezné nástroje, včetně elektroskalpelů, produkují plynné ionty jako druh odpadního produktu, který je vhodný pro analýzu pomocí hmotnostní spektrometrie. A tyto výpary, často nazývané chirurgický kouř, se shromažďují již během operace, protože jsou škodlivé pro plíce. Takáts a jeho spolupracovníci zjistili, že hmotnostní spektrometrie chirurgického kouře může být použita k vytvoření molekulární mapy nádoru. Po nasátí výparů do hmotnostního spektrometru jsou chemikálie ve vzorku identifikovány a porovnány s databází, aby chirurg poskytl údaje. Shromáždění a analýza chemického vzorku trvá několik set milisekund. Můžeme nakreslit mapu a říci, že tato část jsou zdravá játra, to je pojivová tkáň, toto je tuková tkáň, to je rakovina, říká Takáts.
Tato práce představuje milník v aplikaci hmotnostní spektrometrie v medicíně, říká R. Graham Cooks , profesor chemie na Purdue University, který nebyl zapojen do výzkumu.
Hmotnostní spektrometrie je pouze jednou z mnoha zobrazovacích technik, které jsou hodnoceny pro použití během operace. Dalším přístupem je vstříknout pacientovi fluorescenční barviva, která se vážou na molekuly nádoru a jsou viditelná pod infračerveným světlem. Hmotnostní spektrometrie však může poskytnout komplexnější informace o molekulárních profilech tkání. Nový systém nejen poskytuje informace v reálném čase, ale také vytváří obraz nádoru pomocí chemických informací, což by mohlo také pomoci při vedení pooperační péče. Snímač by mohl například odhalit zvláště agresivní formu rakoviny a tyto informace by mohly onkology nasměrovat při předepisování správného léku.
Cooks vyvíjí jiný typ systému hmotnostní spektrometrie pro analýzu tkání. Jeho systém zvaný DESI vyžaduje rozprašování mlhy nabitých částic na tkáň, ale dokáže analyzovat širší rozsah molekul a může poskytnout podrobnější informace. Taksova technika většinou odebírá vzorky mastných molekul nazývaných lipidy, které tvoří buněčné membrány.
Němečtí vědci dosud testovali chirurgický systém hmotnostní spektrometrie na několika zvířatech, včetně hlodavců, s rakovinou. Skupina také spolupracuje s veterináři na použití skalpelu během operací k odstranění nádoru u psů s přirozeně se vyskytujícími nádory. Příští měsíc se zařízení dostane do klinických studií na lidech a Takáts s ním spolupracuje Meyer-Haake , německá společnost vyrábějící elektrochirurgická zařízení, k vývoji strojního zařízení.
Nejdůležitější zbývající překážkou pro zavedení hmotnostní spektrometrie na operační sál mohou být náklady. Elektrochirurgický systém obvykle stojí 8 000 USD, zatímco komerční systém hmotnostní spektrometrie začíná na 120 000 USD. Takáts poznamenává, že trh s hmotnostní spektrometrií je v současnosti velmi malý, ale otevření chirurgického trhu může pomoci snížit náklady. Použitím nástrojů přizpůsobených druhu analýzy relevantní pro biologickou tkáň, která nemusí být tak výkonná jako ta v chemických laboratořích, Takáts doufá, že vyrobí stroj, který bude stát asi 20 000 dolarů.