211service.com
Chirurgische scalpel snuift kanker op
In de hoop oncologen te helpen bij het verwijderen van elk stukje tumorweefsel tijdens de operatie, ontwikkelen onderzoekers nieuwe beeldvormingshulpmiddelen die in realtime in de operatiekamer werken. Europese onderzoekers hebben nu aangetoond dat een chemisch analyse-instrument, een massaspectrometer genaamd, kan worden gekoppeld aan een elektroscalpel om tijdens een operatie een moleculair profiel van weefsel te creëren. De onderzoekers hebben aangetoond dat de methode gebruikt kan worden om verschillende weefseltypes in kaart te brengen en kankerweefsel te onderscheiden. Het apparaat begint volgende maand met klinische proeven.
Chemische werking: Deze machine maakt gebruik van massaspectrometrie om moleculaire kaarten van weefsel te maken tijdens operaties. Door een elektroscalpel gegenereerde dampen worden via de leidingen linksonder in de machine gezogen.
Wanneer een chirurg een kankeroperatie uitvoert, heeft hij geen directe informatie over waar de tumor zich bevindt, zegt Zoltán Takáts, een professor aan de Justus-Liebig Universiteit in Giessen, Duitsland. In plaats daarvan vertrouwen chirurgen op preoperatieve beeldvormingsscans en op feedback van pathologen die weefselbiopten onder een microscoop onderzoeken. We willen een tool bieden die in hun handen ligt, zodat als ze denken dat een constructie er verdacht uitziet, ze het gewoon kunnen testen, zegt Takáts.
Massaspectrometrie, een zeer nauwkeurige methode om moleculen te identificeren door de verhouding tussen hun massa en lading te analyseren, wordt al door een handvol onderzoeksgroepen gebruikt om biologische monsters te bestuderen. Onderzoekers weten al jaren dat tumorweefsel en gezond weefsel verschillende moleculaire profielen hebben en dat dit kan worden gebruikt om ze van elkaar te onderscheiden, of zelfs om te bepalen hoe agressief een bepaalde tumor is. Andere onderzoeksgroepen hebben massaspectrometrie gebruikt om biopsie van weefsel te analyseren en hebben aangetoond dat het deze differentiaties kan maken. Het probleem met het gebruik van massaspectrometrie in de operatiekamer is het verzamelen van monsters. Voordat moleculen kunnen worden geanalyseerd, moeten ze worden geïoniseerd en in de machine worden opgezogen. Om ionen te maken, moet een monster worden gebombardeerd met een stroom geladen deeltjes, vaak een gas, en deze methoden zijn niet geschikt voor de operatiekamer. Een hoogspanningsstikstofstraal is niet compatibel met het menselijk lichaam, zegt Takáts.
Takáts realiseerde zich dat sommige chirurgische snijgereedschappen, waaronder elektroscalpels, als een soort afvalproduct gasvormige ionen produceren die geschikt zijn voor analyse met massaspectrometrie. En deze dampen, vaak chirurgische rook genoemd, worden al tijdens de operatie verzameld omdat ze schadelijk zijn voor de longen. Takáts en zijn medewerkers ontdekten dat massaspectrometrie van chirurgische rook kan worden gebruikt om een moleculaire kaart van een tumor te maken. Nadat de dampen in de massaspectrometer zijn gezogen, worden de chemicaliën in het monster geïdentificeerd en vergeleken met een database om de chirurg een uitlezing te geven. Het verzamelen en analyseren van een chemisch monster duurt een paar honderd milliseconden. We kunnen een kaart tekenen en zeggen dat dit deel een gezonde lever is, dat is bindweefsel, dit is vetweefsel, dat is kanker, zegt Takáts.
Dit werk vormt een mijlpaal in de toepassing van massaspectrometrie in de geneeskunde, zegt: R. Graham Cooks , een professor in de chemie aan de Purdue University die niet betrokken was bij het onderzoek.
Massaspectrometrie is slechts een van de vele beeldvormingstechnieken die worden geëvalueerd voor gebruik tijdens operaties. Een andere benadering is om een patiënt te injecteren met fluorescerende kleurstoffen die binden aan tumormoleculen en zichtbaar zijn onder infrarood licht. Maar massaspectrometrie kan uitgebreidere informatie verschaffen over de moleculaire profielen van weefsels. Het nieuwe systeem geeft niet alleen realtime informatie, maar maakt ook een beeld van de tumor met behulp van chemische informatie, wat ook kan helpen bij het sturen van postoperatieve zorg. De imager kan bijvoorbeeld een bijzonder agressieve vorm van kanker aan het licht brengen en deze informatie zou oncologen kunnen helpen bij het voorschrijven van het juiste medicijn.
Cooks ontwikkelt een ander type massaspectrometriesysteem voor weefselanalyse. Zijn systeem, DESI genaamd, vereist dat er een nevel van geladen deeltjes op het weefsel wordt gespoten, maar het kan een groter aantal moleculen analyseren en mogelijk meer gedetailleerde informatie opleveren. De techniek van Takáts bemonstert meestal de vetmoleculen die lipiden worden genoemd en waaruit celmembranen bestaan.
Tot nu toe hebben de Duitse onderzoekers het chirurgische massaspectrometriesysteem getest bij verschillende dieren, waaronder knaagdieren, met kanker. De groep werkt ook samen met dierenartsen om de scalpel te gebruiken tijdens tumorverwijderingsoperaties bij honden met natuurlijk voorkomende tumoren. Volgende maand gaat het apparaat naar klinische proeven bij mensen, en Takáts werkt ermee samen Meyer-Haake , een Duits bedrijf voor elektrochirurgische apparaten, om de machines te ontwikkelen.
De belangrijkste resterende hindernis om massaspectrometrie in de operatiekamer te krijgen, kunnen de kosten zijn. Een elektrochirurgiesysteem kost doorgaans $ 8.000, terwijl een commercieel massaspectrometriesysteem begint bij $ 120.000. Takáts merkt op dat de markt voor massaspectrometrie momenteel erg klein is, maar het openstellen van de chirurgische markt kan de kosten helpen drukken. Door instrumenten te gebruiken die zijn afgestemd op het soort analyse dat relevant is voor biologisch weefsel, dat niet zo krachtig hoeft te zijn als dat in chemielaboratoria, hoopt Takáts een machine te maken die ongeveer $ 20.000 kost.