Onderzoekers hebben aangetoond dat een optische techniek die bekend staat als Raman-spectroscopie kan worden gebruikt om onderscheid te maken tussen goedaardige en kankerachtige schildkliercellen. De nieuwe studie toont het potentieel van Raman-spectroscopie aan als hulpmiddel om de diagnose van schildklierkanker te verbeteren, dat is de negende meest voorkomende kanker met meer dan 50, 000 nieuwe gevallen gediagnosticeerd in de Verenigde Staten per jaar.

"Onze bemoedigende resultaten laten zien dat Raman-spectroscopie kan worden ontwikkeld tot een nieuwe optische modaliteit die invasieve procedures kan helpen voorkomen die worden gebruikt om schildklierkanker te diagnosticeren door biochemische informatie te verstrekken die momenteel niet toegankelijk is, " zei James W. Chan van de Universiteit van Californië, Davis, U.S.A. "Dit zou een grote impact kunnen hebben op het gebied van pathologie en zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om andere ziekten te diagnosticeren."

In het tijdschrift The Optical Society (OSA) Biomedische Optica Express , een multidisciplinair team onder leiding van Chan; Michael J. Campbell, Universiteit van Californië, Davis, VS.; en Eric C. Huang, Universiteit van Washington, Seattle, VS., rapporteren dat hun Raman-spectroscopiebenadering onderscheid kan maken tussen gezonde en kankerachtige menselijke schildkliercellen met een nauwkeurigheid van 97 procent.

"Wij zijn de eerste voor zover we weten, menselijke klinische schildkliercellen gebruiken om aan te tonen dat Raman-spectroscopie subtypes van kanker kan identificeren op het niveau van een enkele cel, "zei Chan. "Echter, we zullen zowel het aantal cellen als het aantal onderzochte patiënten moeten verhogen om de nauwkeurigheid van de Raman-techniek te bevestigen."

Verbetering van op cellen gebaseerde diagnose

Een knobbel - of knobbel - in de nek is een veel voorkomend symptoom van schildklierkanker. Echter, de meeste schildklierknobbeltjes zijn niet kanker. Ultrasound-geleide fijne naaldaspiratiebiopten worden meestal gebruikt om te controleren op kanker door een dunne naald in de knobbel te steken om cellen te verkrijgen die op een microscoopglaasje zijn geprepareerd, gekleurd en geanalyseerd door een patholoog.

In ongeveer 15 tot 30 procent van de gevallen de patholoog kan niet bepalen of cellen die zijn verkregen uit de biopsie goedaardig of kwaadaardig zijn. Voor deze gevallen is een chirurgische procedure die bekend staat als een thyreoïdectomie is vereist om weefsel te verwijderen, die meer informatie geeft voor een nauwkeurigere diagnose.

De onderzoekers wendden zich tot Raman-spectroscopie als mogelijke oplossing omdat het een niet-invasieve techniek is die geen monstervoorbereiding of kleuring vereist om subtiele verschillen in de moleculaire samenstelling van complexe monsters zoals cellen te bepalen.

"We willen Raman-spectroscopie gebruiken om de analyse door de patholoog van de cellen die zijn verkregen met fijne naaldaspiratie te verbeteren om het aantal noodzakelijke thyreoïdectomieën te verminderen, " zei Chan. "Dit zou zowel chirurgische complicaties minimaliseren als de kosten voor gezondheidszorg verlagen."

Biochemische informatie van een hele cel

Voor de nieuwe studie de onderzoekers gebruikten een line-scan Raman-microscoop waarmee ze snel Raman-signalen van een heel celvolume konden verkrijgen. Hierdoor konden ze de chemische samenstelling van hele cellen nauwkeuriger vastleggen in vergelijking met andere benaderingen die een Raman-spectrum verkrijgen van slechts een deel van het celvolume. Multivariate statistische methoden en classificatiemethoden werden vervolgens gebruikt om de Raman-gegevens te analyseren en de cellen in een doelstelling te classificeren, onpartijdige manier.

De onderzoekers pasten deze Raman-spectroscopiebenadering toe op individuele cellen die werden geïsoleerd uit 10 schildklierknobbeltjes van patiënten die werden gediagnosticeerd als goedaardig of kankerachtig. De gegevensanalyse identificeerde unieke spectrale verschillen die kankercellen van goedaardig konden onderscheiden met een diagnostische nauwkeurigheid van 97 procent. Ze toonden ook aan dat andere subtypes konden worden geïdentificeerd door hun spectrale verschillen.

"Deze voorlopige resultaten zijn opwindend omdat ze betrekking hebben op afzonderlijke cellen van menselijke klinische monsters, maar er zal meer werk moeten worden verzet om dit van een onderzoeksproject naar het uiteindelijke klinische gebruik te brengen, " zei Chan.

Naast het testen op meer cellen en patiënten, de onderzoekers moeten de techniek ook toepassen op cellen die zijn verkregen met een fijne naaldaspiratie en deze testen op monsters waarvan de patholoog niet kan bepalen of de cellen goedaardig of kankerachtig zijn. Ze willen ook een geautomatiseerd prototypesysteem ontwikkelen dat de Raman-metingen en -analyse kan uitvoeren met minimale menselijke tussenkomst.