Műtét közben 10 másodperc alatt kimutatja a rákot az új kézi szonda

A Science Translational Medicine tudományos szakfolyóirat online kiadásában beszámolt arról a kézi berendezésről, melynek segítségével operáció közben 10 másodpercen belül megkülönböztethető a malignus és az egészséges szövet.

A patológiai osztályoknak gyakran napokra van szükségük a szövetminták értékeléséhez, ami késleltetheti a terápiás döntéshozatalt. A folyamat felgyorsítása érdekében, továbbá azért, hogy hatékonyabb eszközt találjanak a szövetminták valós idejű értékeléséhez, a Texas Egyetem kutatói Dr. Livia S. Eberlin vezetésével létrehozták a MasSpec Pen nevű kézi szondát.

A humán tumor és szövetmintákkal végzett kísérleti tanulmány során a MasSpec Pen 94,4%-os szenzitivitással, 96,2%-os specifitással azonosította a daganatot. A berendezés előre jelezte a benignus és malignus pajzsmirigy tumorokat és képes volt megkülönböztetni a tüdődaganat különböző hisztológiai altípusait. Fontos, hogy MasSpec Pen használatával a kutatók vegyes szövettani összetételű marginális tumor régiókban is képesek voltak pontosan diagnosztizálni a daganatot.

A tumor azonosítására képes, ám a szöveteket nem károsító berendezést egyelőre csak rágcsálókon teszteltük, de már készen áll a humán alanyokkal végzett klinikai vizsgálatokra.

Mondta Dr. Eberlin. „Terveink szerint a műtét közbeni humán pilot teszteket a jövő év elején kezdjük el.”

Tömeg spektrometriát már eddig is sikerrel alkalmaztak daganatos szövetek gyors azonosítására - mutattak rá a kutatók. Az említett megközelítések alkalmazása azonban némileg korlátozott, mivel erőteljes oldószereket, nyomás alá helyezett gázokat vagy magas feszültséget igényelnek egyszerűen azért, mert ezen módszerek során a molekuláris ionok előállításához szövetkárosodásra van szükség.

A kutatók célja az volt, hogy létrehozzanak egy automatizált, biokompatibilis, hordozható kézi berendezést, ami alkalmas valós idejű mintavételre és molekuláris diagnózisra anélkül, hogy károsítaná a szöveteket.

„A rendszer legdrágább és legnagyobb része határozottan a tömegspektrométer. Ennek költsége számottevő, ugyanakkor olcsóbb, mint az MRI és PET rendszerek.” - mondta Dr. Eberlin. A kutató felhívta a figyelmet, hogy bár a kutatásban kereskedelmi forgalomban lévő tömegspektrométert használtak, jövőbeni céljuk egy kisebb és olcsóbb tömegspektrométer alkalmazása.

Nagy szenzitivitás és specifitás

A kutatócsoport számos olyan prototípust fejlesztett ki, amelyek minimálisra csökkentik a szövetek károsodását, miközben maximalizálják a szövet-analitikum extrakcióját és az oldószer átvitelét a tömegspektrométerre.

A tesztelt rendszer három fő komponense egy fecskendő szivattyú, mely 4-10 mikroliternyi vizet pumpál a mintavételi szondához egy keskeny átmérőjű politetrafluor-etilén csővezetéken keresztül. A csövet kétirányú szorítószeleppel szereltek fel azért, hogy a pumpából a szövetbe, majd a tömegspektrométerbe, valamint a műtét közbeni közvetlen mintavételre alkalmas kézi szondára történő oldószer transzportot kontrollálhassák.

Annak eldöntéséhez, hogy a MasSpec Pen molekuláris szignatúra képes-e megkülönböztetni a daganatos és a normál szöveteket, a szerzők 253 normál és daganatos emlő, tüdő, pajzsmirigy és petefészekszövetből álló hisztológiailag igazolt tömegspektrális adatbázis használatával klasszifikációs modellt dolgoztak ki.

A kutatók a modell szenzitivitását, specifitását és a görbe alatti területet különböző ráktípusoknál értékelték.

• Az emlőtumor esetében a modell szenzitivitása 87,5%-ot, specifitása 100%-ot és átlagosan 95,6%-os pontosságot ért el. Ezek az eredmények hasonlóak számos más validált mérési módszeréhez.
• A petefészekrák esetében szintén a magas fokozatú súlyos petefészekrák értékeléséhez használt más módszerekéhez hasonló eredmények születtek: 100%-os szenzitivitás, 89,7%-os specifitás és 94,7%-os pontosság.
• A tüdő és pajzsmirigy rák értékeléséhez a kutatók a különböző altípus osztályozókat hoztak létre.
• A tüdőráknál 97,9%-os szenzitivitást, 95,7%-os specifitást, és 96,8%-os pontosságot értek el.

Altípusok szerint a modell pontossága laphámsejtes carcinoma esetén 93,8%, adenocarcinoma esetén 92,2% volt.

Hasonló eredményt tapasztaltak a pajzsmirigy tumor mintáknál is. Az osztályzókat benignus follocularis pajzsmirigy adenomára és papilláris pajzsmirigy carcinomára (PTC) dolgozták ki. Ezek esetében a modell pontossága 94,7% illetve 97,8% volt.

A szenzitivitás 96,4%, a specifitás 96,2%, a pontosság pedig 96,3% volt mind a négy daganattípus esetében. Ezek az eredmények azt bizonyítják, hogy a humán szövetmintákból MasSpec Pen használatával nyert molekuláris információ felhasználható a daganat azonosítására. Az eredmények továbbá azt jelzik, hogy a kutatók által kidolgozott statisztikai osztályozók megbízhatóak és felhasználhatóak a szövetminták gyors klinikai diagnosztizálásának automatizált megközelítéséhez.

„Reméljük, hogy az általunk kidolgozott technológia a kórházak és a sebészek számára hozzáférhető lesz és a klinikai gyakorlat rutin részévé válik. A tömegspektrométer költséges berendezés, de a MasSpec Pen egyszerűen használható, hordozható eszköz. A tollhoz hasonló szondát csupán rá kell irányítani a szövetre, majd egy lábpedál benyomásával aktiválni kell a folyamatot, amelynek eredményeképpen 10 másodpercen belül megkapjuk a prediktív diagnózist” – mondta dr. Ebertin.

„A berendezés tesztelése továbbra is zajlik, ennek ellenére nehéz megmondani, hogy mikor jelenik meg a piacon. A forgalomba hozatalra pár évet még biztosan várni kell” – tette hozzá a kutató.

A tumoros betegségeket modellező rágcsálók onkológiai operációja során a kutatók megállapították, hogy a MasSpec Pen alkalmas a rák in vivo diagnózisára anélkül, hogy bármilyen észlelhető szövetkárosodást vagy stresszt okozna.

Forrás: DRportal
Sci Transl Med. Published online September 6, 2017.