Ez a toll kinézetű eszköz 150-szer gyorsabban képes pontosan azonosítani egy daganatot, mint a ma létező technológiák

Az austini Texas Egyetem kutatói és mérnökei egy olyan eszközt találtak fel, amely gyorsan és pontosan azonosítja a rákos szöveteket egy műtét során, és körülbelül 10 másodperc alatt képes kimutatni az eredményt, vagyis 150-szer gyorsabban, mint a meglévő technológiák.

A MasSpec Pen egy innovatív kézi eszköz, amely a sebészek számára pontos diagnosztikai információkat nyújt arról, hogy milyen szöveteket kell eltávolítani vagy megőrizni, segítve a kezelés javulását és csökkenteni a rákos betegség kiújulásának esélyét. (1)

"Ha a műtét után rákos betegekkel beszélünk, az egyik első dolog, amit sokan mondanak, hogy 'remélem, hogy a sebész minden rákot eltávolított,'" - mondja Livia Schiavinato Eberlin, az egyetem kémia adjunktusa, aki a tanulmányt és a csapatot veztte. "Szívszorító, ha nem ez a helyzet. De technikánk jelentősen javíthatja annak az esélyét, hogy a sebészek valóban eltávolítják a rák utolsó nyomait is a műtét során."

http

A rákos megbetegedések diagnosztizálásának jelenlegi módszere és a rák és a normál szövet közötti határ meghatározása a műtét alatt, a fagyasztott metszet elemzés lassú és néha pontatlan. Minden egyes minta esetében 30 percig vagy tovább tarthat egy patológus számára, mire előkészíti és értelmezi, ami növeli a beteg fertőzésének kockázatát és az anesztézia negatív hatásait. Egyes típusú rákos megbetegedéseknél a fagyasztott metszet értelmezése nehézkes lehet, ami megbízhatatlan eredményt ad az esetek 10-20%-ában.

Azonban 253 humán rákos betegből eltávolított szöveteken végzett vizsgálatok során a MasSpec Pen-nek körülbelül 10 másodpercbe telt a diagnózis felállítása és az eszköz több mint 96 százalékos pontossággal működött. A technológia képes volt kimutatni a rákos sejteket a marginális régiókban a normál és a rákos szövetek között, amelyek vegyes sejtösszetételt mutattak. A csapat várhatóan 2018-ban kezdi el tesztelni ezt az új technológiát az onkológiai műtétek során.


"A betegnek pontosabb, gyorsabb vagy biztonságosabb műtétet tudunk ajánlani, és ezt akarjuk tenni," - mondja James Suliburk, a Baylor Orvostudományi Főiskola endokrin műtéti vezetője és a projekt munkatársa. "Ez a technológia mind a három dolgot nyújtja. Lehetővé teszi számunkra, hogy sokkal pontosabban meghatározzuk, milyen szöveteket távolítsunk el, és mit hagyjunk érintetlenül."

Bár a rák eltávolításának maximalizálása döntő fontosságú a betegek túlélésének javítása szempontjából, a túl sok egészséges szövet eltávolítása szintén mélyreható negatív következményekkel járhat a betegek számára. Például az emlőrákos betegek esetében az esztétikai hatások mellett nagyobb eséllyel tapasztalhatók fájdalmas mellékhatások és idegkárosodás. A pajzsmirigyrákos betegek elveszíthetik a beszédképességet vagy a test kalcium szintjének szabályozását olyan módon, amely fontos az izom- és az idegműködés szempontjából.

A kutatást egy interdiszciplináris csapat végezte, amely egyesítette a kémia, a mérnöki tudomány és az orvostudomány területét. A csapat és a Texas Egyetem benyújtotta az amerikai szabadalmi bejelentést a technológiára, és jelenleg a világszerte érvényes szabadalmak megszerzésén dolgoznak.

Hogyan működik?

Az élő sejtek, függetlenül attól, hogy egészségesek vagy rákosak, kis molekulákat, úgynevezett metabolitokat termelnek. Ezek a molekulák részt vesznek az élet minden fontos folyamatában, például az energiatermelésben, növekedésben és szaporodásban, valamint egyéb hasznos funkciókkal rendelkeznek, mint például a toxinok eltávolítása. Minden típusú rák egyedülálló metabolitokat és más biomarkereket termel, amelyek úgy hatnak, mint az ujjlenyomat.

"A rákos sejteknek szabályozatlan az anyagcseréje, ahogy egyre inkább kikerülnek az ellenőrzés alól," - mondja Eberlin. "Mivel a rák és a normál sejtek metabolitjai nagyon különbözőek, kivesszük és elemezzük őket a MasSpec Pen segítségével, hogy megkapjuk a szövet molekuláris ujjlenyomatát. Ami hihetetlen az egészben, hogy ezen egyszerű és kíméletes kémiai folyamat révén a MasSpec Pen gyorsan képes diagnosztizálni a molekuláris információkat anélkül, hogy szövetkárosodást okozna."


A MasSpec Pen által egy nem jellemzett szövetből kinyert molekuláris ujjlenyomatot azonnal tesztelik egy statisztikai osztályozó program segítségével, amelyet egy molekuláris ujjlenyomat adatbázis alapján hoztak létre, amelyet Eberlin és kollégái 253 emberi szövetmintából gyűjtöttek össze. A minták tartalmazzák mind az emlő, a tüdő, a pajzsmirigy és a petefészek normál és rákos szöveteit.

Amikor a MasSpec Pen befejezi az elemzést, a "Normális" vagy a "Rákos" szavak automatikusan megjelennek a számítógép képernyőjén. Bizonyos rákos megbetegedéseknél, például a tüdőráknál, egy altípus neve is megjelenhet.

Az emberi mintákon végzett vizsgálatoknál a készülék több mint 96 százalékban volt pontos a rák diagnózis szempontjából. A csapat azt is kimutatta, hogy pontosan diagnosztizálja a rákot az élő, tumoros egerekben a műtét során anélkül, hogy észrevehető szöveti ártalmat vagy stresszt okozna az állatoknak.


Az orvosok könnyen képesek kezelni az eldobható kézi készüléket. Ehhez egyszerűen csak a páciens szövetéhez kell érinteni a tollat, és az automatizált elemzést egy lábpedál használatával elindítani, majd néhány másodpercet várni az eredményre. Eközben a toll egy csepp vizet enged a szövetre, és a kis molekulák a szövetből bekerülnek a vízbe. Ezután a készülék a vízmintát egy tömegspektrométerbe vezeti, amely molekulák ezreit képes detektálni, hogy kinyerje a molekuláris ujjlenyomatukat.

A folyamat a betegekre minimális hatással van.

"A MasSpec Pen megtervezésekor gondoskodtunk arról, hogy a szövetek érintetlenek maradjanak, hogy csak a vízzel és a toll műanyag csúcsával érintkezzenek az eljárás során," - mondja Jialing Zhang, Eberlin kutatótársa. "Az eredmény egy biokompatibilis és automatizált orvostechnikai eszköz, amellyel kapcsolatban nagyon izgatottak vagyunk, hogy hamarosan bekerülhet a klinikákra."

(1) - https://news.utexas.edu/2017/09/06/new-device-accurately-identifies-cancer-in-seconds