kwartalnik "Edukacja Biologiczna i Środowiskowa"

ISSN 1643-8779



iKnife – nóż chirurgiczny wykrywający raka

Naukowcy z Imperial College w Londynie opracowali inteligentny nóż chirurgiczny o nazwie „iKnife”, który w ciągu trzech sekund rozpoznaje tkankę nowotworową. Urządzenie pozwala na bieżąco odróżnić tkanki zdrowe od zmienionych przez nowotwór, dzięki czemu chirurdzy są w stanie całkowicie usunąć wszystkie chore tkanki bez nadmiernego wycinania tkanek zdrowych (Balog i wsp., 2013).

Każdego roku u blisko 700 tysięcy kobiet w Europie i Stanach Zjednoczonych diagnozowany jest rak piersi. Połowa z nich przechodzi operację, w której chirurdzy starają się usunąć nowotwór z zachowaniem jak największej ilości zdrowych tkanek. Niestety, chirurdzy mają często trudności z wyznaczeniem dokładnych granic guza, a jeśli nie są pewni, czy dany fragment wyciąć, muszą go poddać biopsji. Na wyniki analizy laboratoryjnej trzeba czekać od 20 minut do godziny, podczas gdy pacjenci przez cały ten czas leżą znieczuleni na stole operacyjnym. Nawet najlepszym chirurgom zdarza się przeoczyć fragmenty zrakowaciałej tkanki, przez co w 10–20% przypadków operację trzeba powtarzać.

Wynalazca iKnife’a, dr Zoltán Takáts, od dawna szukał sposobu na rozwiązanie tego problemu i znalazł go w postaci elektrycznego noża chirurgicznego połączonego ze spektrometrem masowym. Kiedy chirurdzy przecinają tkanki za pomocą klasycznego noża elektrochirurgicznego, generującego prąd o wysokiej częstotliwości, tkanka pod wpływem wysokiej temperatury ulega kauteryzacji, co minimalizuje krwawienie. W trakcie zabiegu powstają opary bogate w jony, które są zwykle odprowadzane przez rurkę, aby zapobiec wdychaniu ich przez chirurgów. Dr Takáts wpadł na pomysł, aby użyć tych oparów jako źródła jonów do badania składu chemicznego tkanek za pomocą spektrometrii mas, a następnie porównać je z bazą danych tkanek nowotworowych i zdrowych. Wymagało to opracowania nowej metody spektrometrii mas, służącej do analizy cząsteczek zawartych w oparach, którą zespół Takátsa nazwał rapid evaporative ionisation mass spectrometry (REIMS) ze względu na metodę jonizacji cząsteczek polegającą na szybkim odparowaniu.

Brytyjscy naukowcy opublikowali w czasopiśmie Science Translational Medicine wyniki testów ex vivo nowego urządzenia, przeprowadzone na próbkach pochodzących z ludzkich tkanek (żołądka, jelit, płuc, wątroby, piersi i mózgu). Na podstawie tkanek pobranych od 302 pacjentów stworzono bazę danych zawierającą profile 1624 tkanek nowotworowych oraz 1309 tkanek zdrowych. Nową technologię poddano następnie testom w trakcie 81 operacji usuwania różnych postaci nowotworów, dołączając iKnife do sprzętu elektrochirurgicznego normalnie wykorzystywanego na salach operacyjnych. Spektrometria mas REIMS okazała się być dobrą metodą analizy tkanek, pozwalającą na trafne rozróżnienie w czasie rzeczywistym tkanek zdrowych i patologicznie zmienionych. Identyfikacja tkanek tą metodą była w 100% zgodna z pooperacyjną diagnozą histologiczną przeprowadzoną dla wszystkich 81 próbek. Uzyskane profile histopatologiczne tkanek nowotworowych miały inną charakterystykę lipidową niż tkanki zdrowe, ponadto widma masowe pozwalały określić typ histologiczny raka oraz różnice między guzami pierwotnymi i wtórnymi (z przerzutów) nowotworów złośliwych.

iKnife wciąż jest w fazie testów klinicznych i nie będzie dostępny komercyjnie przynajmniej do następnego roku, jednak dotychczasowe wyniki testów tego urządzenia są tak pozytywne, że kiedy wejdzie ono do sprzedaży, to będzie można mówić o przełomie w operacyjnym leczeniu raka. Dzięki niemu operacje będą krótsze i bardziej efektywne, ponieważ użycie inteligentnego noża zminimalizuje ryzyko pozostawienia jakichkolwiek komórek nowotworowych i konieczność wykonywania kolejnych zabiegów operacyjnych.

iKnife testowany na tkankach pochodzenia zwierzęcego
Źródło: http://assets.inhabitat.com/wp-content/blogs.dir/1/files/2013/07/iknife-scalpel-sniffs-out-cancer-537x407.jpg.

Literatura

Balog J, Sasi-Szabó L, Kinross J, Lewis MR, Muirhead LJ, Veselkov K, Mirnezami R, Dezsõ B, Damjanovich L, Darzi A, Jeremy K. Nicholson JK,and Takáts Z (2013). Intraoperative Tissue Identification Using Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry. Sci. Transl. Med., 5:194ra93. DOI: 10.1126/scitranslmed.3005623.

http://www3.imperial.ac.uk/newsandeventspggrp/imperialcollege/newssummary/news_17-7-2013-17-17-32.

http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/07/intelligent-knife-smokes-cancer-mass-spectroscopy.

http://phenomena.nationalgeographic.com/2013/07/17/smart-knife-helps-surgeons-cut-cancer.

 

Małgorzata Musialik, PPP IBE

Tekst pochodzi z EBiŚ 3/2013