Используя новые методы светорассеяния, исследователи обнаружили первые доказательства того, что рак поджелудочной железы на ранней стадии вызывает незначительные изменения в части тонкой кишки. Легко отслеживаемый маркер может в конечном итоге позволить раннее выявить болезнь, печально известную тем, что имеет несколько очевидных симптомов, – главную причину, по которой рак поджелудочной железы убил более 33000 американцев в прошлом году.
Новые методы обнаружения, разработанные при поддержке Национального научного фонда (NSF), позволяют получить оптический отпечаток измененной ткани, а затем улучшить данные для более четкого диагноза.
Исследователи отсканировали образцы тканей 19 человек, у которых уже был диагностирован рак поджелудочной железы, и 32 человек без этого заболевания. Они правильно распознали больных раком с точностью, приближающейся к 100%. Наиболее четкие результаты были получены у пациентов на самых ранних стадиях заболевания.
Рак поджелудочной железы смертельно опасен отчасти потому, что его так сложно обнаружить на ранней стадии. При непосредственном осмотре поджелудочная железа может стать опасно воспаленной, поэтому плановые осмотры пациентов из группы риска обычно не подходят.
Результаты основаны на предыдущих исследованиях рака толстой кишки и подтверждают гипотезу «полевого эффекта», которая предполагает, что начальные стадии рака, даже предраковые поражения, могут вызывать незначительные, потенциально обнаруживаемые изменения во всем органе. Если аналогичные результаты будут обнаружены в других органах, эффект может иметь широкое влияние на своевременное лечение рака груди, рака легких и других.
Команда инженеров из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс., и врачи из Evanston-Northwestern Healthcare (ENH) сообщили о результатах в августе. 1, 2007, Клинические исследования рака.
«Эта новая технология использует свет для исследования структуры ткани в субмикронном масштабе. Мы в восторге от этой технологии, потому что она позволяет обнаруживать тонкие изменения в тканях, которые в противном случае невозможно обнаружить с помощью обычного микроскопического исследования », – сказал инженер Northwestern Вадим Бакман, лауреат премии NSF CAREER, который руководил разработкой новых технологий и является соавтором исследования. исследовать.
Изучая ткань, извлеченную из области, прилегающей к поджелудочной железе, исследователи смогли обследовать всех 51 пациента с небольшим риском воспаления или других осложнений.
Хотя клиническое использование возможно через три-пять лет в будущем, и необходимы продолжающиеся исследования для подтверждения результатов, исследователи надеются, что в конечном итоге тесты можно будет проводить без биопсии.
«Мы были настолько воодушевлены успехами в борьбе с раком толстой кишки, что решили направить исследования в новом направлении. При раке толстой кишки у вас есть время, даже годы, чтобы успешно вылечить его. К сожалению, для рака поджелудочной железы важно не только обнаружить его на ранней стадии или даже до того, как он станет опасным, но во многих случаях это действительно единственная надежда », – сказал Леон Эстеровиц, сотрудник программы NSF, который поддерживал это исследование.
Поскольку в исследовании используются образцы ткани, взятые из двенадцатиперстной кишки каждого пациента, самого верхнего отдела тонкой кишки, к которому можно получить доступ во время эндоскопии, врачи потенциально могут поставить более ранний диагноз, обследуя пациентов с низким уровнем риска в рамках обычных обследований.
Следующие этапы исследований рака поджелудочной железы включают некоторые исследования без биопсии с использованием оптоволоконной версии новой системы размером с обувную коробку, устройства, которое сейчас проходит испытания во время колоноскопии.
«Помимо улучшения технологии, нам необходимо определить, можно ли с помощью нашей технологии отличить другие медицинские состояния, включая другие типы рака или заболевания поджелудочной железы, такие как хронический панкреатит или острый панкреатит, от рака поджелудочной железы. Для нас также важно проверить наше правило прогноза на большем количестве случаев рака поджелудочной железы, а также на различных контрольных группах.”сказал соавтор Рэндалл Брэнд, гастроэнтеролог из ENH и эксперт по раку поджелудочной железы.
В испытаниях, которые начались до исследования поджелудочной железы, исследователи увидели обнадеживающие результаты с обнаружением рака толстой кишки в исследовании с участием 500 пациентов. Новый подход также предсказал со 100-процентной точностью полипы у пациентов, диагностированных при одновременной колоноскопии.
Поскольку экспериментальная процедура сканирует только внешние несколько сантиметров толстой кишки и не требует неудобного процесса очистки, необходимого для колоноскопии, исследователи полагают, что такой подход побудит больше людей пройти обследование до того, как у них появятся симптомы заболевания.
Портативная система не использовалась в исследованиях рака поджелудочной железы, потому что зонд необходимо модифицировать для различных областей применения, используемых в эндоскопии, но основная технология, лежащая в основе всех исследований, одинакова. Каждого пациента сканировали с использованием комбинации методов упругого светорассеяния и усиленного обратного рассеяния с низкой когерентностью, разработанных Бакманом и его коллегами за последние пять лет. При поддержке семи грантов NSF, включая награду CAREER, исследователи разработали системы четырехмерного эластичного светорассеяния (4D-ELF) и низкокогерентной спектроскопии обратного рассеяния (LEBS).
В лаборатории или в портативной волоконно-оптической системе ксеноновая лампа излучает интенсивный белый свет через серию линз и фильтров на образец. Свет преломляется через самый внешний слой тканей и рассеивается в спектрограф, устройство, которое разделяет луч белого света на составляющие его длины волн и измеряет их. Датчик изображения фиксирует результат для анализа на компьютере.
Технологический прорыв – это способность заставлять свет проникать в клетки, наиболее пораженные раком, не затрагивая более глубокие непораженные клетки, и сканировать клеточные структуры в масштабе нанометров, меньших, чем врач может увидеть в микроскоп.
“Современная диагностическая медицина часто полагается на инвазивные процедуры, такие как эндоскопия, для выявления заболеваний. В вымышленном мире Star Trek врач может поставить диагноз, даже не допросив ни одного органа. Биофотоника показывает, что этот подход может быть ближе к реальности, чем можно было ожидать », – добавил Бакман.
Наноразмерный подход позволяет исследователям отличать злокачественную или предраковую ткань от нормальной ткани, даже если образцы выглядят идентично при нормальной биопсии.
В обоих исследованиях методы работали независимо от возраста, размера опухоли, истории курения или местоположения опухоли, хотя исследователи надеются использовать следующую фазу испытаний для тестирования людей с серьезными заболеваниями поджелудочной железы, которые не являются раком, чтобы увидеть, действительно ли изменения являются уникальными для рак. В конце концов, исследователи надеются расширить свое исследование на рак груди, рак легких и другие разновидности болезни.
Хотя новые методы должны пройти дальнейшее изучение, прежде чем будет подтверждена их эффективность, исследователи заключили партнерские отношения с American BioOptics, чтобы полностью разработать технологию. В июле American BioOptics получила грант NSF Small Business Innovation Research для дальнейшего развития технологии скрининга рака толстой кишки и подготовки системы к коммерциализации.
Источник: Национальный научный фонд