Een grote uitdaging voor kankerchirurgen is om precies te bepalen waar een tumor begint en waar deze eindigt. Het verwijderen van te veel weefsel kan de normale functies schaden, maar niet genoeg nemen kan betekenen dat de ziekte kan terugkeren. De "MasSpec-pen, " een handheld-apparaat in ontwikkeling, zou chirurgen ooit in staat kunnen stellen om binnen enkele seconden met meer zekerheid onderscheid te maken tussen kankerweefsel en gezond weefsel, terwijl in de operatiekamer. Vandaag, onderzoekers rapporteren de eerste resultaten van het gebruik ervan bij menselijke operaties.

De onderzoekers zullen hun bevindingen presenteren op de American Chemical Society (ACS) Fall 2019 National Meeting &Exposition.

"Met uitgebreide klinische gegevens is aangetoond dat zeer effectieve operaties die operaties zijn die de meeste kanker verwijderen, maar ook het meest normale weefsel behouden, ", zegt hoofdonderzoeker Livia Eberlin, doctoraat "We hebben de MasSpec-pen gemaakt omdat we dachten dat het ongelooflijk zou zijn als er een technologie zou zijn die daadwerkelijk moleculaire informatie zou kunnen verschaffen in de operatiekamer in levende weefsels binnen een tijdsbestek dat chirurgische beslissingen zou kunnen versnellen."

Verrassend genoeg, de meest gebruikelijke methode die medische professionals momenteel gebruiken om tumormarges te bepalen of een diagnose te verifiëren, is 100 jaar oud:histopathologie. Met deze techniek, een weefselmonster wordt tijdens de operatie genomen en naar een laboratorium gebracht. Het monster is flash-bevroren, gesegmenteerd, gekleurd en onderzocht met een microscoop. In totaal, deze procedure kan gemiddeld 30 minuten duren. In de tussentijd, de patient, die nog onder narcose is, en de chirurg wachten. In aanvulling, terwijl histopathologie effectief is voor veel operaties, vooral voor kanker, het proces kan subjectief zijn omdat artefacten van het bevriezingsproces de interpretatie kunnen bemoeilijken, Eberlin legt het uit.

Om deze uitdagingen te overwinnen, Eberlin en collega's van de Universiteit van Texas in Austin ontwikkelden de MasSpec Pen, een handheld en biocompatibel apparaat aangesloten op een hoogwaardige massaspectrometer. Het apparaat identificeert snel het moleculaire profiel van weefsel dat tijdens een operatie wordt blootgesteld door eerst een kleine druppel water gedurende ongeveer drie seconden op het weefseloppervlak af te zetten. Volgende, de druppel wordt overgebracht naar de massaspectrometer, waar moleculen uit het weefsel worden geïdentificeerd. Eindelijk, algoritmen voor machine learning kammen door de moleculaire informatie en bieden een voorspellende diagnose waar chirurgen naar kunnen handelen.

"We hebben de MasSpec Pen zo ontwikkeld dat de chirurg het weefsel alleen maar hoeft aan te raken met de pen, en activeer het systeem met een voetpedaal, " zegt Eberlin. "Vanaf daar, alles is gecodeerd en geautomatiseerd, zodat het hele proces in minder dan 10 seconden is voltooid." Een video van het apparaat in actie wordt hier gepost.

Tot dusver is de MasSpec Pen ex vivo getest op meer dan 800 menselijke weefsels, inclusief normale en kankerachtige borst, brein, alvleesklier, schildklier, long- en eierstokweefsel. Het team test de MasSpec Pen nu in vivo, in een lopend klinisch onderzoek in het Texas Medical Center met menselijke patiënten tijdens de schildklier, borst- en alvleesklierkankeroperaties. Ook vers uitgesneden patiëntenweefsel wordt geanalyseerd en laat veelbelovende resultaten zien.

"We gaan door met het onderzoek naar en de ontwikkeling van deze technologie in mijn laboratorium door onze technologie te blijven verbeteren en de prestaties ervan bij verschillende kankertypes te valideren, " zegt Eberlin. "We onderzoeken ook nieuwe toepassingen in de chirurgie, waaronder minimaal invasieve chirurgische procedures, evenals buiten de operatiekamer in forensische en landbouwtoepassingen."