Новая методика визуализации опухолей в операционной
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне под руководством профессора биоинженерии Стивена Боппарта впервые визуализировали микроокружение опухоли в ткани человеческой молочной железы вскоре после её хирургического удаления в операционной. Для этого они использовали новую портативную оптическую систему визуализации, разработанную в лаборатории Боппарта.
Работа, описанная в статье, опубликованной 19 декабря в Science Advances, является важным шагом к созданию нового инструмента для изучения прогрессии опухоли и технологии патологии тканей для врачей.
Обычно диагностика рака занимает несколько дней: хирург удаляет образец ткани, его обрабатывают химическими красителями, а затем отправляют патологоанатому для исследования.
«Мы считаем, что динамические клеточные и молекулярные особенности свежеудаленных образцов содержат ценную диагностическую информацию, которая теряется при фиксации ткани», — сказал Боппарт. — «Наша платформа позволяет извлекать эту новую информацию в реальном времени, в месте проведения процедуры».
Система Боппарта использует точные световые импульсы для одновременной визуализации ткани в четырех модальностях, что позволяет изучать параллельные процессы в клетках и тканях микроокружения опухоли:
Коллагеновые волокна — зелёный
Эластиновые волокна и цитоплазма клеток, содержащая флавинадениндинуклеотид (FAD) — жёлтый
Клеточные мембраны, липидные границы и внеклеточные везикулы (EVs) — пурпурный
Никотинамидадениндинуклеотид (NADH) в клетках и липиды — голубой
Команда продемонстрировала работоспособность системы в операционной Carle Foundation Hospital во время операций по поводу рака молочной железы. В течение 30 минут после удаления ткани исследователи смогли идентифицировать специфические особенности, включая молекулярные сигнатуры, связанные с метаболической активностью внутри отдельных клеток опухолевого микроокружения.
Особый интерес представляло измерение опухолевых внеклеточных везикул (EVs), которые, как известно, способствуют распространению рака.
«EVs действительно играют важную роль в прогрессировании рака, — сказал аспирант и ведущий автор статьи И "Эдвин" Сун. — Количественная оценка плотности EVs может стать потенциальным биомаркером для будущей диагностики».
Сравнивая раковую ткань со здоровой (взятой при операциях по уменьшению груди), исследователи обнаружили чёткую разницу в плотности EVs. В раковой ткани плотность EVs была повышена, а расстояние от опухоли до края резекции — меньше.
«Наше наблюдение за внеклеточными везикулами значимо, но его можно точно определить только с помощью нашей новой системы, — отметил Сун. — Наша методика хорошо вписывается в текущие процедуры лечения и не требует никаких форм возмущения образца [флуоресцентных красителей или токсичного УФ-излучения]».
В будущем команда планирует использовать систему для визуализации образцов, полученных при пункционной биопсии в амбулаторных условиях, а также продолжать работу в операционной.
Исследование стало возможным благодаря сотрудничеству между Институтом Бекмана, больницей Carle и кампусом университета Иллинойса.