Przełom w diagnostyce onkologicznej. Polacy opracowali szybką i bezpieczną metodę

291

Wykrycie nowotworu i określenie stopnia jego złośliwości w ciągu kilku minut jest możliwe, dzięki nowatorskiej metodzie  opracowanej przez polskich uczonych. Szybką i bezpieczną diagnozę umożliwiają  gotowe do komercjalizacji innowacyjne narzędzia diagnostyczne. Są to:  ramanowska biopsja optyczna i wirtualna histopatologia, opracowane w Laboratorium Laserowej Spektroskopii Molekularnej (LLSM) Politechniki Łódzkiej. Naukowcy z LLSM skoncentrowali się na czterech typach nowotworów: piersi, głowy i szyi, przewodu pokarmowego i mózgu. Zdaniem naukowców jest to przełom jakościowy dla pacjentów, umożliwiający onkologom otrzymanie w czasie rzeczywistym precyzyjnego i obiektywnego wyniku badań.

Kierownik LLSM prof. Halina Abramczyk podkreśla, że laboratorium opracowało gotową do komercjalizacji innowacyjną metodę biopsji optycznej służącej do identyfikacji nowotworów oraz wirtualnej analizy histopatologicznej, opartą na pomiarach światła rozproszonego Ramana. Naukowcy opracowali także metodę ramanowskiej nawigacji chirurgicznej, ułatwiającą usunięcie nowotworu podczas operacji. „Dysponujemy również testami, które pozwolą, na podstawie badania krwi, zaledwie w ciągu sekund oznaczyć markery nowotworowe Ramana” – dodała prof. Abramczyk.

Naukowcy zapewniają, że innowacyjna technika oparta na spektroskopii Ramana wykorzystywana w identyfikacji raka i tworzeniu obrazów tkanek nowotworowych jest całkowicie bezpieczna dla pacjenta. Badanie nie wymaga wycięcia tkanek z organizmu. Polega na oświetlaniu badanej tkanki podejrzanej o istnienie zmiany nowotworowej światłem lasera z zastosowaniem sondy światłowodowej oraz analizie widma Ramana powstającego w ciągu sekund jako odpowiedź tkanki.

Naukowcy z LLSM skoncentrowali się na czterech typach nowotworów: piersi, głowy i szyi, przewodu pokarmowego i mózgu.

„Nasza innowacyjna metoda to nie tylko nowoczesna technika oparta o zjawisko rozpraszania światła Ramana, ale również metoda znalezienia biomarkerów. Zajęło nam to mniej więcej 10 lat. Dysponujemy bazą danych dla tkanek ok. 300 pacjentów i zawierającą setki tysięcy widm. Jesteśmy w stanie w ciągu sekund, a w niektórych przypadkach przy obrazowaniu – minut, wyznaczyć stopień złośliwości nowotworu” – dodała prof. Abramczyk.

Dr inż. Jakub Surmacki z LLSM podkreślił, że opracowana przez łódzkich naukowców metoda ramanowska nawigacji chirurgicznej umożliwia w sposób jednoznaczny określenie marginesu błędu podczas operacji. „Jest to niezwykle istotne w trakcie zabiegu, aby chirurg wiedział, czy usunął w całości nowotwór” – dodał. Ramanowska biopsja optyczna pozwala zaś na szybkie i jednoznaczne zidentyfikowanie nowotworu oraz stopnia jego zaawansowania.

„Wprowadzamy igłę biopsyjną do piersi zaatakowanej przez nowotwór. Do igły przykładamy sondę światłowodową ze światłem lasera i w kilka sekund jesteśmy w stanie zarejestrować widmo ramanowskie na ekranie komputera. Dostajemy tym samym jednoznaczną informację, i to w czasie rzeczywistym, na temat stopnia złośliwości nowotworu piersi” – wyjaśnił naukowiec.

Kolejnym wynalazkiem opracowanym w laboratorium jest wirtualna histopatologia ramanowska, która wykorzystuje to samo zjawisko rozpraszania światła. Badania naukowców dowiodły, że jej zastosowanie umożliwia otrzymanie identycznych wyników, jak przy zastosowaniu standardowej histopatologii opartej na analizie morfologii tkanki i wykorzystującej barwienie hematocyliną i ozyną.

Jednak ­- jak podkreśla współtwórczyni wynalazku prof. Beata Brożek-Płuska – olbrzymią przewagą wirtualnej histopatologii ramanowskiej jest fakt, że wyniki otrzymywane są w ciągu minut. „W związku z tym radykalnie skracamy czas oczekiwania lekarza, a w konsekwencji również pacjenta na wynik diagnozy” – zaznaczyła prof. Brożek-Płuska.

Badaczka podkreśliła także, że obrazowanie ramanowskie, które jest wykorzystywane w tej metodzie, może również służyć do zajrzenia we wnętrze ludzkiego ciała, co było do tej pory niedostępne dla innych technik. Pozwala ono na wizualizację np. ludzkich przewodów mlecznych.

Badaczka zaprezentowała porównanie wyników dla przewodu mlecznego o budowie prawidłowej oraz dla przewodu, w którego wnętrzu rozwija się nowotwór.

„W przypadku zdrowego przewodu jego wnętrze jest puste, ale dzięki obrazowaniu ramanowskiemu jesteśmy w stanie zwizualizować kolejne struktury, które występują wokół światła tego przewodu. Natomiast w przypadku przewodu, w którym rozwija się nowotwór, jesteśmy w stanie zwizualizować komórki nowotworowe, które znajdują się w jego wnętrzu, a także zbadać struktury, które są wokół tego przewodu i dokładnie poznać skład biochemiczny badanych struktur” – podkreśliła współtwórczyni wynalazku.

Naukowcy zapewniają, że badania laboratoryjne przeprowadzone w LLSM z wykorzystaniem preparatów tkanek pobranych od kilkuset pacjentów onkologicznych wykazały jednoznacznie, że opracowana innowacyjna procedura biopsji optycznej i wirtualnej histopatologii jest szybka i obiektywna, ponieważ wynik badania opiera się o pasma rejestrowane w widmie Ramana i jest niezależny od interpretacji i doświadczenia personelu medycznego. Metoda jest także wyjątkowo czuła – na poziomie 90 proc.

Poza tym badanie tkanek jest możliwe bez konieczności stosowania kontrastu. Technika ta pozwala także w jednym pomiarze oszacować stopień złośliwości histologicznej nowotworu, a identyfikacja zmian nowotworowych zachodzi z precyzją rzędu ułamków mikrometra.

Łódzcy naukowcy podkreślają, że obecnie zależy im przede wszystkim na tym, żeby tę metodę jak najszybciej wprowadzić do polskiej gospodarki i medycyny. „Tym bardziej, że w styczniu ukazała się pierwsza praca opisująca operację przy użyciu neuronawigacji ramanowskiej, którą przeprowadzono w Stanach Zjednoczonych. Niestety, w tej sytuacji nie będziemy już pierwsi na świecie, ale możemy być pierwsi w kraju i w Europie” – podsumowała prof. Halina Abramczyk.

PAP – Nauka w Polsce, Kamil Szubański

English version

A breakthrough in oncological diagnostics. Poles developed a fast and safe method

Detection of cancer and determination of its malignancy within a few minutes is possible thanks to an innovative method developed by Polish scientists. Fast and safe diagnosis is made possible by innovative diagnostic tools ready for commercialization. These are: Raman optical biopsy and virtual histopathology, developed by the Laser Molecular Spectroscopy Laboratory (LLSM) of the Technical University of Lodz. Scientists from LLSM focused on four types of cancer: breast, head and neck, gastrointestinal tract and brain. According to scientists, this is a qualitative breakthrough for patients, enabling oncologists to obtain precise and objective results in real time.

Professor Halina Abramczyk, Head of LLSM, emphasizes that the laboratory has developed an innovative method of optical biopsy for identification of cancer and virtual histopathological analysis based on Raman scattered light measurements, ready for commercialization. Scientists have also developed a method of Raman surgical navigation to facilitate the removal of cancer during surgery. „We also have tests that will allow, on the basis of a blood test, to mark Raman tumour markers within seconds”. – added Prof. Abramczyk.

Scientists assure that the innovative technique based on Raman spectroscopy used in cancer identification and cancer tissue imaging is completely safe for the patient. The study does not require cutting tissues out of the body. It consists in illumination of the examined tissue suspected of the existence of neoplastic change with laser light using a fiber optic probe and analysis of Raman spectrum created in seconds as tissue response.

LLSM researchers focused on four types of cancer: breast, head and neck, gastrointestinal tract and brain.

„Our innovative method is not only a modern technique based on the Raman light scattering phenomenon, but also a method of finding biomarkers. It took us about 10 years. We have a database for tissues of about 300 patients and containing hundreds of thousands of spectra. We are able to determine the degree of cancer malignancy within seconds, and in some cases with imaging – minutes”. – added Prof. Abramczyk.

Dr. Jakub Surmacki from LLSM emphasized that the Raman method of surgical navigation developed by scientists from Łódź allows to clearly determine the margin of error during the operation. „It is extremely important during the operation that the surgeon knows whether he has completely removed the cancer,” he added. Raman optical biopsy allows for quick and unambiguous identification of the tumor and its severity.

„We introduce the biopsy needle into the breasts attacked by cancer. We put a fiber probe with laser light to the needle and in a few seconds we are able to register the Raman spectrum on a computer screen. This gives us clear information, in real time, about the degree of breast cancer malignancy”. – explained the scientist.

Another invention developed in the laboratory is virtual Raman histopathology, which uses the same phenomenon of light scattering. Research has shown that its application enables the same results as with standard histopathology based on analysis of tissue morphology and the use of hematocyline and osine staining.

However, ¬- as Professor Beata Brożek-Płuska, co-author of the invention, points out – the huge advantage of Raman virtual histopathology is the fact that the results are obtained within minutes. „Therefore, we radically shorten the waiting time of the doctor, and consequently of the patient for the result of the diagnosis”. – Prof. Brożek-Płuska noted.

The researcher also emphasized that Raman imaging, which is used in this method, can also be used to look inside the human body, which was previously inaccessible to other techniques. It allows to visualize e.g. human milk ducts.

The researcher presented a comparison of results for a normal milk duct and for a duct inside of which the cancer develops.

„In the case of a healthy duct, its interior is empty, but thanks to Raman imaging we are able to visualize subsequent structures that occur around the light of this duct. However, in the case of a duct in which cancer is developing, we are able to visualize the cancer cells inside the duct, as well as examine the structures around the duct and learn more about the biochemical composition of the examined structures”. – emphasized the co-creator of the invention.

Scientists assure that laboratory tests carried out at LLSM with the use of tissue preparations taken from several hundred oncological patients have unequivocally demonstrated that the innovative procedure of optical biopsy and virtual histopathology is fast and objective, because the test result is based on bands recorded in the Raman spectrum and is independent of the interpretation and experience of medical personnel. The method is also extremely sensitive – at the level of 90%.

In addition, tissue testing is possible without the need for contrast. This technique also makes it possible to estimate the degree of histological malignancy of the tumour in a single measurement, and the identification of neoplastic lesions takes place with the precision of the order of micrometer fractions.

Lodz scientists emphasize that nowadays they want to introduce this method to the Polish economy and medicine as soon as possible. „All the more so as the first paper describing an operation using Raman neuronavigation, which was performed in the United States, was published in January. Unfortunately, in this situation we will no longer be the first in the world, but we can be the first in the country and in Europe. – concluded Prof. Halina Abramczyk.

PAP – Science in Poland, Kamil Szubański

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać komentarz!
Please enter your name here