211service.com
Kirurgisk skalpel opsnuser kræft
I håbet om at hjælpe onkologer med at fjerne hvert stykke tumorvæv under operationen, udvikler forskere nye billedbehandlingsværktøjer, der fungerer i realtid på operationsstuen. Europæiske forskere har nu påvist, at et kemisk analyseinstrument kaldet et massespektrometer kan kobles sammen med en elektroskalpel for at skabe en molekylær profil af væv under operationen. Forskerne har vist, at metoden kan bruges til at kortlægge forskellige vævstyper og skelne kræftvæv. Enheden vil begynde kliniske forsøg i næste måned.
Kemisk drift: Denne maskine bruger massespektrometri til at lave molekylære kort over væv under operationen. Røg genereret af en elektroskalpel suges ind i maskinen gennem slangen nederst til venstre.
Når en kirurg udfører kræftoperationer, har han ikke nogen direkte information om, hvor tumoren er, siger Zoltán Takáts, professor ved Justus-Liebig Universitet i Giessen, Tyskland. I stedet er kirurger afhængige af præoperative billedscanninger og på feedback fra patologer, der undersøger vævsbiopsier under et mikroskop. Vi vil gerne levere et værktøj, der er lige i deres hænder, så hvis de synes, en struktur ser mistænkelig ud, kan de bare teste den, siger Takáts.
Massespektrometri, en meget præcis metode til at identificere molekyler ved at analysere forholdet mellem deres masse og ladning, bliver allerede brugt af en håndfuld forskergrupper til at studere biologiske prøver. Forskere har i mange år vidst, at tumorvæv og sundt væv har forskellige molekylære profiler, og at dette kan bruges til at skelne dem fra hinanden, eller endda til at bestemme, hvor aggressiv en bestemt tumor er. Andre forskergrupper har brugt massespektrometri til at analysere biopsieret væv og har vist, at det kan foretage disse differentieringer. Problemet med at bruge massespektrometri på operationsstuen er prøveindsamling. Før molekyler kan analyseres, skal de ioniseres og suges op i maskinen. At skabe ioner kræver bombardering af en prøve med en strøm af ladede partikler, ofte en gas, og disse metoder er ikke egnede til operationsstuen. En højspændingsnitrogenstråle er ikke kompatibel med den menneskelige krop, siger Takáts.
Takáts indså, at nogle kirurgiske skæreværktøjer, inklusive elektroskalpeller, producerer gasformige ioner som en slags affaldsprodukt, der er egnet til analyse med massespektrometri. Og disse dampe, ofte kaldet kirurgisk røg, opsamles allerede under operationen, fordi de er skadelige for lungerne. Takáts og hans samarbejdspartnere fandt ud af, at massespektrometri af kirurgisk røg kan bruges til at lave et molekylært kort over en tumor. Efter at dampene er suget ind i massespektrometeret, identificeres kemikalierne i prøven og kontrolleres mod en database for at give kirurgen en aflæsning. Indsamling og analyse af en kemisk prøve tager et par hundrede millisekunder. Vi kan tegne et kort og sige, at denne del er sund lever, det er bindevæv, det er fedtvæv, det er kræft, siger Takáts.
Dette arbejde repræsenterer en milepæl i anvendelsen af massespektrometri til medicin, siger R. Graham Cooks , en professor i kemi ved Purdue University, som ikke var involveret i forskningen.
Massespektrometri er blot en af mange billeddannelsesteknikker, der vurderes til brug under operation. En anden tilgang er at injicere en patient med fluorescerende farvestoffer, der binder til tumormolekyler og er synlige under infrarødt lys. Men massespektrometri kan give mere omfattende information om vævs molekylære profiler. Det nye system giver ikke kun information i realtid, men producerer også et billede af tumoren ved hjælp af kemisk information, som også kan hjælpe med at vejlede postoperativ behandling. Imager kan for eksempel afsløre en særlig aggressiv form for kræft, og denne information kan vejlede onkologer i at ordinere det rigtige lægemiddel.
Cooks udvikler en anden type massespektrometrisystem til vævsanalyse. Hans system, kaldet DESI, kræver at sprøjte en tåge af ladede partikler på vævet, men det kan analysere en bredere række af molekyler og kan give mere detaljerede oplysninger. Takáts' teknik prøver for det meste de fede molekyler kaldet lipider, der udgør cellemembraner.
Indtil videre har de tyske forskere testet det kirurgiske massespektrometrisystem i flere dyr, herunder gnavere, med kræft. Gruppen arbejder også sammen med dyrlæger om at bruge skalpellen under tumorfjernelsesoperationer hos hunde med naturligt forekommende tumorer. Næste måned vil enheden gå i kliniske forsøg med mennesker, og Takáts arbejder med Meyer-Haake , et tysk firma inden for elektrokirurgisk udstyr, til at udvikle maskineriet.
Den vigtigste resterende hindring for at få massespektrometri ind på operationsstuen kan være udgiften. Et elektrokirurgisystem koster typisk $8.000, mens et kommercielt massespektrometrisystem starter ved $120.000. Takáts bemærker, at markedet for massespektrometri i øjeblikket er meget lille, men åbning af det kirurgiske marked kan hjælpe med at reducere omkostningerne. Ved at bruge instrumenter, der er skræddersyet til den type analyse, der er relevant for biologisk væv, som ikke behøver at være lige så højtydende som den i kemi-laboratorier, håber Takáts at lave en maskine, der koster omkring $20.000.