V Texasu vynalezli speciální pero, které umožní rychlejší a přesnější odoperování nádoru

MasSpec Pen by v budoucnu mohlo výrazně zrychlit a zpřesnit zákroky odstraňující nádory. Místo zkoumání pod mikroskopem zabírajícím kolem půl hodiny nádorovou tkáň identifikuje za deset sekund hned na sále. Technologii je ale ještě nutno otestovat in vivo při operaci člověka, dosud se jejím prostřednictvím analyzovaly jen vzorky lidských tkání a vyzkoušena byla při operacích myší s rakovinou. Foto: University od Texas v Austinu

Místo přinejmenším půlhodinového čekání na operačním sále jen rychlý dotyk speciálním perem – tak by v budoucnu mohla vypadat analýza tkání během operací nádorů. Pokud si dnes lékaři nejsou jisti, kterou tkáň během zákroku vyjmout a která už nádorem zasažena není, musí ji patolog zkontrolovat pod mikroskopem. Prototyp speciálního pera to však zvládne na místě během několika sekund, a to s 96 procentní spolehlivostí. Novinka, zatím testovaná na myších a vzorcích lidských tkání, byla publikována tento týden v časopise Science Translational Magazine.

 

Během operace chirurgové usilují o to, aby nádor odstranili celý – jenže zajistit, aby okrajová tkáň po vynětí tumoru neobsahovala nádorové buňky, může být problém. Tým vědců a techniků z University of Texas v Austinu proto vyvinuli nástroj, který umí během operace rychle a přesně rozpoznat nádorovou tkáň. Výsledky jsou známy za deset sekund, tedy 150 krát rychleji než za užití současných technologií. Přístroj zvaný MasSpec Pen připomínající pero tak slouží jako diagnostický nástroj, který chirurgům řekne, jakou část tkáně odstranit a jakou ponechat. Výsledkem by měla být kvalitnější léčba a menší riziko návratu rakoviny. Tým přitom předpokládá, že nový přístroj začne testovat při operacích v příštím roce, pak by měla následovat klinická studie.

„Když mluvíte po operaci s onkologickými pacienty, jedna z prvních věcí, kterou řada z nich řekne, je, že doufají, že se lékařům podařilo nádor odstranit celý. Je hrozné, když se to u některých nepovede. Naše technologie ale velmi zvyšuje šanci, že chirurgové během zákroku skutečně odstraní všechny stopy nádoru,“ říká Livia Schiavinato Eberlinová, docentka chemie na texaské univerzitě, která navrhla studii a vedla výzkumný tým. U některých operací přitom mohou zůstat stopy nádorové tkáně v těle až ve 20 procentech případů, což vede k nutnosti zákrok opakovat, anebo k návratu rakoviny.

Současná nejmodernější metoda ukazující na hranice mezi zdravou a nádorovou tkání během operace je bohužel pomalá a někdy i nepřesná. U každého vzorku trvá patologovi 30 a více minut, než ho připraví a prozkoumá. To u pacienta na sále zvyšuje riziko infekce a negativních dopadů anestezie. U některých typů rakoviny může být navíc interpretace velmi složitá, takže jsou výsledky v deseti až dvaceti procentech případů nespolehlivé.

Testy tkání 253 pacientů provedené za pomoci nového diagnostického pera však byly ve více než 96 procentech případů přesné a trvaly deset sekund na vzorek. Technologie je také schopná rozpoznat rakovinu v malé oblasti mezi zdravou a nádorovou tkání, kde jsou buňky smíšené. Přestože je přitom zásadní pro pacientovu záchranu zlikvidovat všechnu nádorovou tkáň, odstranění přílišného množství zdravé tkáně může mít také pro pacienty závažné důsledky. Například pacientky s rakovinou prsu, pokud pomineme estetické důsledky, mohou mít mnohem více bolestivých nežádoucích příznaků a také porušené nervy. Pacienti s rakovinou štítné žlázy zase mohou přijít o schopnost mluvit nebo regulovat hladinu vápníku v těle, což je důležité pro správnou funkci svalů a nervů.

Jako otisky prstů

Jak vlastně novinka funguje? Buňky, ať už zdravé nebo nádorové, produkují metabolity. Každý typ rakoviny má přitom unikátní složení metabolitů a dalších biomarkerů, které tak de facto slouží jako molekulární otisky prstů. „Protože jsou metabolity zdravých a nádorových buněk rozdílné, za pomoci MasSpec Pen je extrahujeme a analyzujeme. Úžasné je, že díky tomuto jednoduchému a šetrnému postupu MasSpec Pen poskytne diagnostiku, aniž by poškozoval tkáň,“ poukazuje Eberlinová.

Molekuly získané perem ze vzorku tkáně jsou ihned vyhodnoceny softwarem, založeném na databázi molekulárních otisků prstů, které Eberlinová a její kolegové shromáždili z 253 vzorků tkání. Ty zahrnovaly jak zdravou, tak nádorovou tkáň pacientů s rakovinou prsu, plic, štítné žlázy a vaječníků. Jakmile MasSpec Pen dokončí analýzu, na obrazovce počítače se objeví nápis, že je tkáň buď normální, nebo nádorová. U některých typů rakoviny, jako je rakovina plic, se může objevit i subtyp. U testů provedených na lidských vzorcích přitom byla diagnóza rakoviny přesná ve více než 96 procentech případů. Tým navíc demonstroval přesnou diagnostiku během zákroků na živých myších s nádorem.

Použití jednorázového pera během operace je velmi snadné. Spočívá pouze v třísekundovém přiložení pera k tkáni, spuštění automatické analýzy za pomoci sešlapávacího pedálu a počkání několik sekund na výsledek. Pero přitom vypustí na tkáň kapku vody, do které se dostanou metabolity. Zařízení nasaje vzorek, který pošle do hmotnostního spektrometru, k němuž je připojeno, a ten pak tisíce molekul detekuje.

„Obvykle postupujeme jen malými krůčky a během vývoje uděláme i několik kroků zpět. Díky multidisciplinárnímu týmu jsme byli schopni udělat obrovské skoky dopředu a jen malé krůčky nazpátek. To je něco, co se v moderním medicínském výzkumu děje zřídka,“ řekl podle CBC James Suliburk, šéf chirurgické endokrinologie na Baylor College of Medicine, který na projektu spolupracoval.

Ještě není vyhráno

Jak ovšem poukazuje John Rudan, šéf chirurgie na Queen´s University v ontarijském Kingstonu, konvenční patologie zůstane hlavním nástrojem do doby, kdy bude jasně prokázáno, že molekulární otisky prstů z tkání sousedících s nádorem jsou skutečně nádorové. Zároveň připomíná, že vyvíjená technologie má i své limity – například to, že nádor je trojrozměrný je třeba ho prozkoumat celý, pero ovšem postrádá možnost testovat do hloubky.

„Vidím to jako velmi zajímavý typ technologie, který pravděpodobně bude mít své místo v chirurgické onkologii,“ říká Rudan, který se výzkumu a vývoje diagnostického pera neúčastnil. Každopádně je ale nutno připomenout, že technologie ještě nebyla vyzkoušena při operaci člověka a může trvat roky, než se ukáže, že je validní, nákladově efektivní a zachraňuje pacienty.

Podívejte se, jak pero funguje:

-mk-