手持质谱笔可在手术过程中数秒内识别癌变组织

2017-9-07 15:04:36 来源: 分析测试百科
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  分析测试百科网讯 研究人员发明了一种温和的手持设备,可以在几秒钟内确定组织是否癌变。该工具可以在手术期间给予外科医生关于哪些组织应该被去除或保留的精确的信息。

  依靠化学分析技术质谱法的笔式仪器由得克萨斯大学奥斯汀分校的科学家开发。它在今天发表的“科学转化医学”杂志上有所描述,文章第一作者为得克萨斯大学奥斯丁分校化学系张佳玲。

  “手术后肿瘤的存在与癌症复发及存活率降低密切相关,”该笔式仪器研发的领头人、得克萨斯大学奥斯丁分校化学副教授 Livia Eberlin说。“所以最好在第一时间把它切除。”

  获得最后一点的癌组织是困难的。麻烦点通常发生在肿瘤的边界,很难判断组织是良性还是已经癌变。乳腺癌患者通常要进行第二次和第三次手术以去除初始手术后留下的癌组织。但是在肿瘤边缘周围除去过多的良性组织可能会影响器官的功能。使得外科医生要在手术过程中不断判断哪些组织要剪掉。

  当前用于在手术期间检测组织的工具叫做冰冻切片分析,包括切割、冷冻和组织染色,然后让病理学家目测检查它。这个过程至少需要30分钟,并且有可能延长手术时间。对组织进行冷冻也会改变其结构,导致结果不准确。

  Eberlin的“质谱”笔可以在没有病理实验室的情况下立即提供诊断。她的研究小组在253个人体组织样本上进行了测试,发现它正确地识别出癌组织超过96%。

  手持式仪器本身很简单,但它与更复杂的东西相连:质谱仪。Eberlin的笔是作为质谱仪的附件来使用。

  外科医生将笔夹在可疑组织上进行工作。悬挂在笔尖上的是一小滴水,当与组织接触时,组织上的任何水溶性分子(包括癌症特异性代谢物)自然溶解在水滴中。然后将液滴通过管道泵送到质谱仪。

  Eberlin的团队训练了数百个样本的算法,以根据其质荷比来识别癌症生物标志物。

  十秒钟内,该工具显示结果:“正常”或“癌症”。外科医生可能需要从肿瘤边缘周围的多个位点取样。Eberlin正在开发可以将结果在空间上成像的软件。

  这不是工程师第一次提出一种可以在手术中实时识别癌症的工具。科学家已经尝试了其他基于质谱的工具,以及荧光探针和不同形式的光谱。但是,在分析组织的过程中,它们都会以某种方式损坏组织,因为它们需要使用气体、溶剂、电压或加热。

  Eberlin的质谱笔仅仅使用水,不会对组织造成损坏。并且该仪器是使用廉价的一次性材料3D打印出来的。

  但是有一个实际的问题:该系统需要将一台质谱仪放进手术室。这种做法在医院并不普遍,Eberlin说,“这绝对是该系统成果转化的障碍。”

  质谱仪价格昂贵,通常在50万美元以上,通常只在高科技研究、法医和药物检测实验室中使用。Eberlin的实验使用的是Thermo Fisher Scientific的市售质谱仪,它是90年代复印机的尺寸。

  Eberlin表示,她设想开发一种更小、更便宜的质谱仪,且配套诊断笔的必要功能。“这可以是一种只在手术室里使用的仪器”, Eberlin说。

  事实上,其他研究人员今年早些时候描述了质谱技术的改进,使其比以前更便宜,更便携,更敏感。

  Eberlin计划明年启动一项试点研究,在这项研究中外科医生将在实际手术中测试她的质谱笔的诊断能力。她会将结果与目前癌症患者关心的临床方法进行比较。