MasSpec Pen til nøjagtig kræftdetektion under operation

En stor udfordring for kræftkirurger er at bestemme præcis, hvor en tumor starter, og hvor den ender. Fjernelse af for meget væv kan forringe normale funktioner, men ikke at tage nok kan betyde, at sygdommen kan opstå igen. "MasSpec Pen, "en håndholdt enhed under udvikling, kunne en dag sætte kirurger i stand til at skelne mellem kræft og sundt væv med større sikkerhed på få sekunder, mens man er på operationsstuen. I dag, forskere rapporterer de første resultater af dets brug i menneskelige operationer.

Forskerne vil præsentere deres resultater på American Chemical Society (ACS) National Meeting &Exposition efterår 2019.

"Det er blevet vist med omfattende kliniske data, at meget effektive operationer er dem, der fjerner mest kræft, men også bevare det mest normale væv, " siger hovedefterforsker Livia Eberlin, Ph.D. "Vi skabte MasSpec Pen, fordi vi troede, det ville være utroligt, hvis der var en teknologi, der rent faktisk kunne levere molekylær information lige på operationsstuen i levende væv inden for en tidsramme, der kunne fremskynde kirurgiske beslutninger."

Overraskende nok, den mest almindelige metode, som læger i øjeblikket bruger til at bestemme tumormargener eller verificere en diagnose, er 100 år gammel:histopatologi. Med denne teknik, en vævsprøve udtages under operationen og tages til et laboratorium. Prøven er lynfrosset, sektioneret, farvet og undersøgt med et mikroskop. I alt, denne procedure kan tage i gennemsnit 30 minutter. I mellemtiden patienten, som stadig er under anæstesi, og kirurgen venter. Ud over, mens histopatologi er effektiv til mange operationer, især for kræftsygdomme, processen kan være subjektiv, fordi artefakter fra fryseprocessen kan komplicere fortolkningen, Eberlin forklarer.

For at overkomme disse udfordringer, Eberlin og kolleger ved University of Texas i Austin udviklede MasSpec Pen, en håndholdt og biokompatibel enhed forbundet til et højtydende massespektrometer. Enheden identificerer hurtigt den molekylære profil af væv, der eksponeres under en operation, ved først at afsætte en lille dråbe vand på vævsoverfladen i cirka tre sekunder. Næste, dråben overføres til massespektrometeret, hvor molekyler fra vævet identificeres. Endelig, maskinlæringsalgoritmer finkæmmer den molekylære information og giver en forudsigelig diagnose, som kirurger kan handle på.

"Vi har udviklet MasSpec Pen, så kirurgen bare skal røre ved vævet med pennen, og udløs systemet med en fodpedal, " siger Eberlin. "Derfra, alt er kodet og automatiseret, så hele processen er afsluttet på under 10 sekunder." En video af enheden i aktion er lagt ud her.

Indtil videre er MasSpec Pen blevet testet på mere end 800 humane væv ex vivo, inklusive normalt og canceragtigt bryst, hjerne, bugspytkirtel, skjoldbruskkirtel, lunge- og ovarievæv. Holdet tester nu MasSpec Pen in vivo, i et igangværende klinisk studie på Texas Medical Center med menneskelige patienter under skjoldbruskkirtlen, bryst- og bugspytkirtelkræftoperationer. Frisk udskåret patientvæv analyseres også og viser lovende resultater.

"Vi fortsætter forskning og udvikling af denne teknologi i mit laboratorium ved at fortsætte med at forbedre vores teknologi og validere dens ydeevne på tværs af forskellige kræfttyper, " siger Eberlin. "Vi udforsker også nye applikationer inden for kirurgi, herunder minimalt invasive kirurgiske procedurer, såvel som uden for operationsstuen i retsmedicin og landbrugsapplikationer."