เรียนรู้เกี่ยวกับเนื้องอก

แพทย์สามารถใช้โมเลกุลเรืองแสงระหว่างการผ่าตัดเนื้องอกเพื่อทำให้เซลล์มะเร็งสว่างขึ้น เพื่อให้ศัลยแพทย์สามารถตรวจดูว่ามีเนื้อเยื่อมะเร็งหลงเหลืออยู่หรือไม่ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับเทคนิคนี้ไม่สามารถเข้าถึงได้อย่างกว้างขวาง และโดยทั่วไปแล้วจะไม่ให้ข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับความลึกของเนื้อเยื่อที่เซลล์มะเร็งอาศัยอยู่ การเข้าถึงข้อมูลเชิงลึกจะช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถขจัดชั้นเนื้อเยื่อที่สมบูรณ์รอบๆ เนื้องอกได้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้สำหรับผู้ป่วย "ระบบเชิงพาณิชย์ไม่กี่ระบบที่ให้ข้อมูลในเชิงลึกในเชิงปริมาณนั้นมีขนาดใหญ่และมีราคาแพง ทำให้จำกัดการใช้งานนอกศูนย์การแพทย์ขนาดใหญ่" คริสติน เอ็ม. โอไบรอัน หัวหน้าทีมวิจัยจากห้องทดลองของซามูเอล อาชิเลฟู แห่งโรงเรียนแพทย์มหาวิทยาลัยวอชิงตัน ในเมืองเซนต์หลุยส์ กล่าว "กลุ่มของเราสร้างขึ้นจากการทำงานก่อนหน้านี้ในสาขานี้เพื่อพัฒนาระบบที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำ ซึ่งสามารถระบุความลึกของเซลล์เนื้องอกได้อย่างรวดเร็วโดยใช้หัววัดเรืองแสงอินฟราเรดใกล้ (NIR)" นักวิจัยได้อธิบายถึงระบบใหม่ของพวกเขาในวารสาร Optica Publishing Group Biomedical Optics Express ระบบแบบพกพาและใช้งานง่ายสามารถใช้ในศูนย์การแพทย์ที่มีทรัพยากรต่ำ ซึ่งช่วยลดความเหลื่อมล้ำด้านสุขภาพได้ "ระบบเช่นนี้สามารถนำมาใช้ในอนาคตเพื่อปรับปรุงผลการผ่าตัดของผู้ป่วยที่เข้ารับการผ่าตัดเอา เนื้องอก ออก" โอไบรอันกล่าว "นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันไม่ให้ต้องรอผลทางพยาธิวิทยาก่อนที่จะยืนยันว่าเซลล์มะเร็งยังคงอยู่หรือไม่หลังจากการกำจัดเนื้องอก" จุดประกายมะเร็ง การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการผ่าตัดรักษามะเร็งมีแนวโน้มที่จะประสบความสำเร็จมากที่สุดหากศัลยแพทย์ไม่เพียงแค่เอาเนื้องอกออกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเนื้อเยื่อชั้นดีที่อยู่รอบๆ เนื้องอกด้วย อย่างไรก็ตาม การดำเนินการนี้อาจเป็นเรื่องยากเพราะเป็นการยากที่จะระบุระยะขอบระหว่างจุดที่เนื้องอกสิ้นสุดและเนื้อเยื่อที่แข็งแรงเริ่มต้นขึ้น นอกจากนี้ ความหนาที่เหมาะสมของชั้นสุขภาพที่ดีนั้นขึ้นอยู่กับชนิดและตำแหน่งของเนื้องอก เพื่อช่วยในภารกิจนี้ ทีมวิจัย Achilefu Lab ที่นำโดย O'Brien ได้พัฒนาเครื่องมือใหม่โดยอิงจากการใช้สีย้อมเรืองแสงเพียงสีเดียวระหว่างการผ่าตัดเนื้องอก จากนั้นสามารถกระตุ้นด้วยความยาวคลื่น NIR สองค่าที่ต่างกันซึ่งจะเจาะลึกเข้าไปในเนื้อเยื่อในระดับความลึกที่ต่างกัน การเรืองแสง NIR ที่ปล่อยออกมาสามารถถ่ายภาพผ่านเนื้อเยื่อ ทำให้สามารถตรวจพบเซลล์มะเร็งใต้พื้นผิวได้ 1 ถึง 2 เซนติเมตร การเรืองแสงกระตุ้นความยาวคลื่นคู่ใช้ข้อเท็จจริงที่ว่าสีหรือความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสงจะเดินทางในระยะทางที่แตกต่างกันภายในเนื้อเยื่อ ด้วยการฉายแสงโมเลกุลเรืองแสงที่มุ่งเป้าไปที่เนื้องอกด้วยความยาวคลื่นแสงต่างๆ และเปรียบเทียบการตอบสนองของพวกมัน จึงสามารถทำนายได้ว่าสารที่มุ่งเป้าที่เนื้องอกจะอยู่ภายในเนื้อเยื่อลึกเพียงใด "กลุ่มวิจัยหลายกลุ่มได้มีส่วนร่วมในการพัฒนาความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ที่เชื่อมโยงความลึกของฟลูออโรฟอร์กับการวัดการเรืองแสงแบบอัตราส่วน" โอไบรอันกล่าว "การเพิ่มขึ้นของสารคอนทราสต์อินฟราเรดใกล้ที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในทางการแพทย์ กระตุ้นให้เราต่อยอดจากงานก่อนหน้า และสร้างระบบที่ทำงานในอินฟราเรดใกล้ และยังมีต้นทุนต่ำและใช้งานง่ายด้วย" สร้างระบบความยาวคลื่นคู่ ระบบการถ่ายภาพเรืองแสงใหม่ใช้ LED 730 นาโนเมตรและ 780 นาโนเมตรเพื่อให้แสงกระตุ้นสองความยาวคลื่นและกล้อง CMOS ขาวดำเพื่อตรวจจับการเรืองแสงที่เกิดขึ้น LED 850 นาโนเมตรถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างภาพสนามสว่างที่ช่วยให้ภาพเรืองแสงมีความสัมพันธ์กับมุมมองของเนื้อเยื่อในโลกแห่งความเป็นจริง นักวิจัยตัดสินใจใช้สารทดลองที่เรียกว่า LS301 ซึ่งสามารถให้ยาได้ในระหว่างการผ่าตัดเนื้องอก ซึ่งพัฒนาขึ้นใน Achilefu Lab เป็นโพรบอินฟราเรดที่กำหนดเป้าหมายไปยังมะเร็ง เนื่องจากสเปกตรัมการกระตุ้นที่กว้างทำให้ไม่ต้องใช้ฟลูออโรฟอร์มากกว่าหนึ่งชนิด ซึ่งจะมี ทำให้การประยุกต์ใช้ทางคลินิกมีความซับซ้อนมากขึ้น LS301 กำลังอยู่ในระหว่างการทดลองทางคลินิกในผู้ป่วยมะเร็งเต้านม หลังจากทดสอบระบบกับวัสดุสังเคราะห์หลายชั้นและชิ้นไก่ นักวิจัยได้ประเมินความสามารถในการทำนายความลึกของเนื้องอกจากเนื้องอกในเต้านมที่เติบโตในหนู สิ่งนี้ทำได้โดยการฉีดหนูด้วย LS301 จากนั้นทำการถ่ายภาพโดยใช้ระบบ จับภาพที่จำเป็นใช้เวลา 5 นาที การคำนวณจากภาพเหล่านี้มีความสัมพันธ์ที่ดีกับความลึกที่แท้จริงของเนื้องอก โดยแสดงข้อผิดพลาดเฉลี่ยเพียง 0.34 มม. ซึ่งน่าจะยอมรับได้สำหรับการใช้งานทางคลินิก ขณะนี้นักวิจัยกำลังทำงานเพื่อทำให้ระบบมีประโยชน์มากยิ่งขึ้นสำหรับคำแนะนำในการผ่าตัด โดยเร่งการประมวลผลข้อมูลและเพิ่มระบบอัตโนมัติเพิ่มเติมให้กับระบบ เพื่อให้สามารถสแกนพื้นผิวเนื้อเยื่อทั้งหมดได้