В новой статье, опубликованной на обложке журнала Science Translational Medicine, группа исследователей из Медицинской школы Мичиганского университета и Гарвардского университета описывает, как этот метод позволяет им «видеть» мельчайшие участки опухолевых клеток в ткани мозга.Они использовали этот метод, чтобы отличить опухоль от здоровой ткани в головном мозге живых мышей, а затем показали, что то же самое возможно и с тканью, удаленной у пациента с мультиформной глиобластомой, одной из самых смертоносных опухолей головного мозга.
Сейчас команда работает над разработкой подхода, называемого SRS-микроскопией, который будет использоваться во время операции, чтобы направлять их при удалении ткани, и протестировать его в клинических испытаниях в U-M. Работа финансировалась Национальным институтом здоровья.Необходимость улучшения удаления опухоли
В среднем пациенты с диагнозом мультиформная глиобластома живут только 18 месяцев после постановки диагноза. Согласно исследованию, опубликованному прошлой осенью в Журнале нейрохирургии, хирургия является одним из наиболее эффективных методов лечения таких опухолей, но менее четверти операций позволяет достичь наилучших результатов.
«Хотя хирургия опухолей головного мозга во многих отношениях продвинулась вперед, выживаемость многих пациентов по-прежнему остается низкой, отчасти потому, что хирурги не могут быть уверены, что они удалили всю опухолевую ткань до завершения операции», — говорит со-ведущий автор Дэниел Оррингер. , Доктор медицинских наук, преподаватель отделения нейрохирургии UM, который работал с командой Гарварда после случайной встречи с членом команды во время его резидентуры в UM.«Нам нужны более совершенные инструменты для визуализации опухоли во время операции, и микроскопия SRS очень многообещающая», — продолжает он. «С помощью SRS мы можем увидеть то, что невидимо при обычной хирургической микроскопии».
SRS в названии метода означает вынужденное комбинационное рассеяние. Назван в честь C.V.
Рамана, одного из индийских ученых, которые совместно открыли этот эффект и получили за него Нобелевскую премию 1930 года по физике. Рамановское рассеяние позволяет исследователям измерять уникальную химическую сигнатуру материалов.В методе SRS они могут обнаруживать слабый световой сигнал, который выходит из материала после того, как на него попадает свет неинвазивного лазера. Тщательно анализируя спектр цветов светового сигнала, исследователи могут многое рассказать о химическом составе образца.
За последние 15 лет Сунней Се, доктор философии с факультета химии и химической биологии Гарвардского университета — старший автор новой статьи — усовершенствовал технику высокоскоростной химической визуализации. Усиливая слабый сигнал комбинационного рассеяния более чем в 10 000 раз, теперь можно получать многоцветные SRS-изображения живых тканей или других материалов. Команда может даже делать 30 новых изображений каждую секунду — скорость, необходимая для создания видео ткани в реальном времени.
Увидеть микроскопическую архитектуру мозгаНад разработкой и тестированием этого инструмента работала многопрофильная группа химиков, нейрохирургов, патологов и других специалистов.
В новой статье впервые использовалась микроскопия SRS на живом организме, чтобы увидеть «край» опухоли — пограничную область, где опухолевые клетки проникают среди нормальных клеток. Это самая сложная область для хирурга, особенно когда опухоль вторглась в область, выполняющую важную функцию.Как показывают изображения в документе, этот метод позволяет отличить опухоль головного мозга от нормальной ткани с поразительной точностью, обнаруживая разницу между сигналом, исходящим от плотной клеточной структуры опухолевой ткани, и нормального здорового серого и белого вещества.
Авторы предполагают, что SRS-микроскопия может быть столь же точной для обнаружения опухоли, как и подход, используемый в настоящее время для диагностики опухолей головного мозга, называемый окрашиванием HE.В документе содержатся данные теста, который сравнивал окрашивание HE непосредственно с микроскопией SRS.
Трое хирургических патологов, обученных изучению тканей мозга и выявлению опухолевых клеток, имели почти одинаковый уровень точности независимо от того, какие изображения они изучали. Но в отличие от окрашивания HE, SRS-микроскопию можно проводить в реальном времени и без окрашивания, удаления или обработки ткани.Следующие шаги: лазер меньшего размера, клинические испытанияНынешняя система микроскопии SRS еще недостаточно мала или стабильна для использования в операционной.
Команда сотрудничает с начинающей компанией Invenio Imaging Inc., созданной членами группы Се, которая разрабатывает лазер для выполнения SRS с помощью недорогих волоконно-оптических компонентов. Команда также работает с AdvancedMEMS Inc., чтобы уменьшить размер зонда, который делает изображения возможными.
Валидационное исследование по изучению ткани, взятой у согласившихся на лечение пациентов с опухолью головного мозга U-M, может начаться уже в следующем году.