В борьбе с раком мозга у врачей теперь есть новое оружие – новая технология визуализации, которая значительно повысит точность операций на головном мозге, позволив хирургам различать – на микроскопическом уровне – ткань мозга и опухоли.
Так называемая SRS-микроскопия – сокращение от стимулированного рамановского рассеяния – группа исследователей, в которую входили Сяолян Сунней Се, профессор химии и химической биологии Маллинкродта, и Минбяо Цзи, научный сотрудник по химии и химической биологии, смогли «увидеть» это мельчайшие области опухолевых клеток в ткани головного мозга и отличить опухоль от здоровой ткани в мозгу живых мышей – а затем показали, что то же самое возможно в ткани, удаленной от пациента с мультиформной глиобластомой, одной из самых смертоносных опухолей головного мозга. Исследование описано в статье от 4 сентября в Science Translational Medicine.
«Биопсия была золотым стандартом для обнаружения и удаления этих типов опухолей», – сказал Сяолян Сунней Се, профессор химии и химической биологии Маллинкродта и соавтор статьи. “Но эта техника, как мы полагаем, лучше, потому что она живая. Теперь хирурги могут пропустить все этапы взятия биопсии, замораживания и окрашивания ткани – этот метод позволяет им делать все это in vivo.”
Разработанный Се и его коллегами в 2008 году, SRS работает, направляя неинвазивные лазеры на ткани и обнаруживая возникающий слабый сигнал. Анализируя спектр сигнала, исследователи могут создавать изображения клеточного состава ткани.
Усиливая эти сигналы, они смогли превратить технику, на которую раньше уходили часы или дни, в технику, работающую в режиме реального времени, и которая могла бы предложить критически важную информацию для хирургов в операционной.
Поскольку ткань мозга и опухоли содержат разный химический состав, исследователи могут создавать изображения, которые точно показывают, где находится «край» опухоли – граничная область, где опухолевые клетки проникают среди нормальных клеток, что помогает хирургу в операционной.
“Это очень нервно”, – сказал Се о проблеме, с которой сталкиваются хирурги. “У них есть МРТ-изображение, и они знают, что нужно удалить, но вопрос в том, где остановиться? Очень опытный хирург может отличить ткань мозга от опухоли на основе тонких цветовых различий, но я считаю, что многие хирурги сочтут эту технологию полезным руководством.”
Работая с группой исследователей во главе с Дэниелом Оррингером, М.D., преподаватель отделения нейрохирургии Университета штата Мичиган, Гарвардские исследователи смогли показать, что этот метод может быть использован для обнаружения опухолей у живых мышей и в тканях человеческого мозга.
В среднем, по словам Оррингера, пациенты с диагнозом мультиформная глиобластома живут только 18 месяцев после постановки диагноза. Согласно исследованию, опубликованному прошлой осенью в Журнале нейрохирургии, хирургия является одним из наиболее эффективных методов лечения таких опухолей, но менее четверти операций позволяет достичь наилучших результатов.
«Хотя хирургия опухолей головного мозга во многом продвинулась вперед, выживаемость многих пациентов все еще остается низкой, отчасти потому, что хирурги не могут быть уверены, что они удалили всю опухолевую ткань до завершения операции», – сказал Оррингер. «Нам нужны более совершенные инструменты для визуализации опухоли во время операции, и микроскопия SRS является очень многообещающей. С помощью SRS мы можем увидеть то, что невидимо при обычной хирургической микроскопии.”
Авторы предполагают, что SRS-микроскопия может быть такой же точной, как окрашивание гематоксилином и эозином (H&E) – нынешний подход, используемый в диагностике опухолей головного мозга.
В одном тесте, описанном в статье, окрашивание H&E было сопоставлено непосредственно с микроскопией SRS. Три хирургических патологоанатома, обученные изучению тканей мозга и выявлению опухолевых клеток, имели практически одинаковый уровень точности, независимо от того, какие изображения они исследовали. Разница, по словам Се, заключается в том, что микроскопию SRS можно проводить в режиме реального времени и без окрашивания, удаления или обработки ткани.
«Более 100 лет окраска гематоксилином и эозином была золотым стандартом для этого типа визуализации», – сказал Се. «Но с этой технологией нам не нужно замораживать ткань, нам не нужно окрашивать ткань, и нам не нужна биопсия – это действует как оптическая биопсия и позволяет нам идентифицировать границы опухоли на клеточный уровень.”
«Мы рады, что эта технология сейчас делает шаг вперед в клиническое применение», – добавил он. “Благодаря этой статье у нас теперь есть принципиальное доказательство того, что это можно сделать в человеческом мозгу на месте.”