Ливия Эберлин, доцент Техасского университета в Остине, поделилась своим видением ситуации. Она рассказала, почему существует необходимость в альтернативах цитологическому анализу в области онкологии.
На сегодняшний день широко используется гистологический метод для определения степени удаления новообразований. Он проводится путем анализа замороженных участков. Это кусочки ткани, которые отправляются в лабораторию, а затем замораживаются, разрезаются и окрашиваются. После этого патологоанатом смотрит на окрашенный участок ткани под микроскопом, чтобы определить, была ли удалена вся раковая опухоль или нет во время хирургической процедуры.
Проблема состоит в том, что эта процедура может занять много времени. Иногда операции удлиняются на 35-40 минут, ведь пациент вынужден ждать, пока будет сделан анализ замороженного участка. Результат также может быть довольно субъективным, ведь методика позволяет изучать ткани с помощью микроскопа, а в гистологии ткани и цитологии за это время могут происходить определенные изменения. Патологоанатому может быть трудно определить, есть ли рак или нет в этой области участка ткани.
Существуетреальная потребность в новых технологиях, которые могли бы быть применены в клинике, предпочтительно в операционной, чтобы помочь хирургам, предоставляя им информацию о наличии или отсутствии рака в определенных участках тела. Только при таком подходе медик сможет определить, что это – область здоровой ткани, которая может остаться, или больная ткань, которая все еще нуждается в удалении.
Как можно использовать методы, основанные на масс-спектрометрии, для улучшения диагностики и мониторинга состояния больных раком?
Масс-спектрометрия - это одна из аналитических технологий, которая может обеспечить высочайший уровень чувствительности и специфичности химического анализа. С помощью масс-спектрометрии врачи действительно могут углубиться в молекулярный состав сложных образцов и сказать, что это специфические метаболиты, которые присутствуют в этом образце, а также липиды и белки.
С помощью такого рода информации можно затем оценить, является ли образец (кусок ткани) больным или это здоровая ткань. Причем провести такой анализ можно будет в течение нескольких секунд. Это потому, что профили этих молекул позволяют различать клетки, которые здоровы или больны, моментально.
Если мы сможем адаптировать технологию масс-спектрометрии, которая все еще находится на зачаточной стадии и требует применения сложного оборудования, так, чтобы перевести в клинику и передать в руки экспертов (хирургов, патологоанатомов), мы сможем наделить их молекулярной информацией, которая может быть очень точной в отношении диагноза клинического образца. Таким образом, можно предоставить новую информацию, которая в настоящее время недоступна, чтобы помочь клиницистам принимать лучшие решения о лечении для своих пациентов.
Как эти методы соотносятся с секвенированием генов и РНК?
Методы масс-спектрометрии обычно используются для анализа молекул, таких как метаболиты, липиды и белки. В частности, для технологии, которую разрабатывали эксперты, пришлось сосредоточиться на небольших молекулах, которые были бы метаболитами, жирными кислотами и липидами.
Когда вы сравниваете ДНК и РНК-SEQ, вы смотрите на совершенно разные типы молекул. Кроме того, привлекательно в метаболической информации то, что она обеспечивает картину процессов, происходящих в ткани в реальном времени. С ДНК и РНК вы смотрите на общие мутации или паттерны экспрессии генов и процессы транскрипции, которые происходят в клетках. С метаболитами вы смотрите на конечные продукты этих реакций, вещи, которые происходят в реальном времени в клетке, связанные с метаболизмом. Оба подхода имеют невероятную ценность.
Примечательно, что технологии секвенирования ДНК и РНК все чаще внедряются в клинику. Они могут дать информацию о вероятности того, что у кого-то разовьется, скажем, определенный тип рака молочной железы, и это имеет невероятную ценность для ведения пациентов. С помощью масс-спектрометрии можно улучшить клинические решения практически в режиме реального времени.
Особенно, если речь идет о тех типах масс-спектрометрии, которые делаются в определенных лабораториях и отнимают не больше нескольких секунд времени. Если сравнить это с секвенированием ДНК и РНК, то вторая методика обычно занимает больше времени. С помощью масс-спектрометрии можно предоставлять эту информацию с высокой пропускной способностью, чтобы ускорить и улучшить решение о лечении пациента.
Результаты последних исследований в области неоплазии щитовидной железы
Новое исследование рака щитовидной железы направлено на то, чтобы помочь пациентам, которые приходят в клинику с узелком, узнать, является ли он раковым или доброкачественным. В первом случае потребуется срочное удаление, в то время как во второй ситуации оно не нужно.
Заболеваемость раком щитовидной железы быстро растет в США и во всем мире, и примерно 50% людей в возрасте 60 лет обнаруживают узелок в этой области. Хорошей новостью является то, что большинство узелков щитовидной железы доброкачественны, поэтому они не являются раковыми поражениями, которые необходимо удалить.
В настоящее время проблема заключается в том, что современные цитологические методы, которые используются для оценки клеток из биопсии щитовидной железы под микроскопом, часто неубедительны. Клиницист не всегда может определить, является ли узелок доброкачественным или злокачественным. Поэтому пациенты, как правило, идут на операцию, даже не зная, есть ли у них рак. Конечно, определить, является ли новообразование раком, можно непосредственно во время операции, однако в львиной доле ситуаций для фолликулярного типа новообразований у пациента нет рака, поэтому операция была ненужной.
То, что сегодня пытаются сделать эксперты - это использовать масс-спектрометрию перед операцией. Она нужна для того, чтобы проанализировать клетки из минимально инвазивной биопсии узелка. Данный подход, в свою очередь, позволит точно определить, есть ли у человека рак, а также принять решение о том, требуется ли проведение специализированной операции, или без нее можно обойтись. При таком раскладе не составит труда предотвратить ненужные операции, которые ужасны для пациента и являются дорогостоящими и обременительными для системы здравоохранения.
Каковы были выводы этого исследования и были ли они существенными?
Эксперты утверждают, что они начали это исследование рака щитовидной железы, используя банкированные ткани. Это ткани, которые уже были собраны у пациентов, и они доступны в качестве ресурсов для исследователей. Ученые проанализировали 178 тканей и получили более ста тысяч масс-спектров. Это действительно большой набор данных.
Далее исследователи использовали полученную информацию для построения статистических классификаторов, которые могли бы определить, является ли узелок раком или это просто доброкачественная опухоль. Эксперты проверили это и хорошо справились с определенным типом рака щитовидной железы – папиллярной карциномой.
У них было более 90% точности. Для фолликулярных типов эта точность составляла 83%, что действительно хорошо, учитывая, что этот тип узелка щитовидной железы не может быть определен только с помощью цитологии. Затем они начали исследование в клинике, где пациенты приходили на плановую биопсию. В ходе всех этих процедур специалисты получили дополнительную биопсию для исследования. Они сделали это с более, чем сотней пациентов и сохранили точность в диагностике около 90%.
Эти результаты действительно впечатляют, потому что во многих из этих случаев у медиков была информация, которая могла бы защитить пациентов от потенциально ненужной операции. Но сейчас нужно провести гораздо более масштабное валидационное исследование, которое пройдет в рамках многоцентрового проекта, чтобы подтвердить эти результаты и доказать их ценность.
Что представляет собой " MassSpec Pen" для повышения точности диагнозов? Что это за устройство и как оно работает?
Целью разработки устройства «Mass Spec Pen» было создание портативного и простого в использовании устройства, основанного на масс-спектрометрическом анализе, которое могло бы регулярно использоваться хирургами и патологами. Ученые хотели, чтобы это было что-то, с чем они могли бы справиться. Это нужно для того, чтобы дать врачам возможность делать анализ и использовать преимущества высокой точности и чувствительности оборудования, помогая принимать клинические решения.
Устройство «Mas Spec Pen» оно выглядит довольно простым, именно в этом и заключалась основная идея. Оно представляет собой ручной инструмент, и, хотя его назвали «ручкой», он работает, предоставляя одну каплю растворителя для извлечения молекул из ткани.
Как правило, ученые используют воду для кончика пера, и они автоматизировали процесс, так что, как только пользователь касается ткани и запускает устройство, все происходит без каких-либо дополнительных действий.
Вода – невероятный растворитель, который к тому же является естественным. Как только эта капля воды взаимодействует с тканью, она извлекает из нее метаболиты, липиды и даже небольшие белки.
По мнению редакции портала новостей «Центропресс», представленная технология выглядит очень перспективной, так как её внедрение позволит сократить время принятия решения о дальнейшей стратегии лечения пациента, избежать ненужных травматичных операций и сократить расходы на здравоохранение без потери качества.
