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Il bisturi chirurgico fiuta il cancro
Nella speranza di aiutare gli oncologi a rimuovere ogni pezzo di tessuto tumorale durante l'intervento chirurgico, i ricercatori stanno sviluppando nuovi strumenti di imaging che funzionano in tempo reale in sala operatoria. I ricercatori europei hanno ora dimostrato che uno strumento di analisi chimica chiamato spettrometro di massa può essere accoppiato con un elettrobisturi per creare un profilo molecolare del tessuto durante l'intervento chirurgico. I ricercatori hanno dimostrato che il metodo può essere utilizzato per mappare diversi tipi di tessuto e distinguere il tessuto canceroso. Il dispositivo inizierà gli studi clinici il mese prossimo.
Operazione chimica: Questa macchina utilizza la spettrometria di massa per creare mappe molecolari dei tessuti durante l'intervento chirurgico. I fumi generati da un elettrobisturi vengono aspirati nella macchina attraverso il tubo in basso a sinistra.
Quando un chirurgo esegue un intervento chirurgico contro il cancro, non ha alcuna informazione diretta su dove si trova il tumore, afferma Zoltán Takáts, professore presso Università Justus-Liebig a Giessen, Germania. Invece, i chirurghi si affidano alle scansioni di immagini preoperatorie e al feedback dei patologi che esaminano le biopsie tissutali al microscopio. Vogliamo fornire uno strumento che sia nelle loro mani, in modo che se pensano che una struttura appaia sospetta, possano semplicemente testarla, afferma Takáts.
La spettrometria di massa, un metodo molto preciso per identificare le molecole analizzando il rapporto tra la loro massa e la carica, è già utilizzata da una manciata di gruppi di ricerca per studiare campioni biologici. I ricercatori sanno da molti anni che il tessuto tumorale e il tessuto sano hanno profili molecolari diversi e che questo può essere usato per distinguerli o anche per determinare quanto sia aggressivo un particolare tumore. Altri gruppi di ricerca hanno utilizzato la spettrometria di massa per analizzare il tessuto sottoposto a biopsia e hanno dimostrato che può effettuare queste differenziazioni. Il problema con l'utilizzo della spettrometria di massa in sala operatoria è la raccolta dei campioni. Prima che le molecole possano essere analizzate, devono essere ionizzate e aspirate nella macchina. La creazione di ioni richiede il bombardamento di un campione con un flusso di particelle cariche, spesso un gas, e questi metodi non sono adatti per la sala operatoria. Un getto di azoto ad alta tensione non è compatibile con il corpo umano, afferma Takáts.
Takáts si rese conto che alcuni strumenti chirurgici da taglio, inclusi gli elettrobisturi, producono ioni gassosi come una sorta di prodotto di scarto che sono adatti per l'analisi con la spettrometria di massa. E questi fumi, spesso chiamati fumo chirurgico, vengono già raccolti durante l'intervento perché dannosi per i polmoni. Takáts e i suoi collaboratori hanno scoperto che la spettrometria di massa del fumo chirurgico può essere utilizzata per creare una mappa molecolare di un tumore. Dopo che i fumi sono stati aspirati nello spettrometro di massa, le sostanze chimiche nel campione vengono identificate e confrontate con un database per fornire al chirurgo una lettura. La raccolta e l'analisi di un campione chimico richiedono alcune centinaia di millisecondi. Possiamo disegnare una mappa e dire che questa parte è fegato sano, cioè tessuto connettivo, questo è tessuto adiposo, cioè cancro, dice Takáts.
Questo lavoro rappresenta una pietra miliare nell'applicazione della spettrometria di massa alla medicina, afferma R. Graham Cooks , un professore di chimica alla Purdue University che non era coinvolto nella ricerca.
La spettrometria di massa è solo una delle tante tecniche di imaging valutate per l'uso durante l'intervento chirurgico. Un altro approccio consiste nell'iniettare in un paziente coloranti fluorescenti che si legano alle molecole tumorali e sono visibili alla luce infrarossa. Ma la spettrometria di massa può fornire informazioni più complete sui profili molecolari dei tessuti. Il nuovo sistema non solo fornisce informazioni in tempo reale, ma produce anche un'immagine del tumore, utilizzando informazioni chimiche, che potrebbero anche aiutare a guidare le cure postoperatorie. L'imager potrebbe, ad esempio, rivelare una forma di cancro particolarmente aggressiva e queste informazioni potrebbero guidare gli oncologi nella prescrizione del farmaco giusto.
Cooks sta sviluppando un diverso tipo di sistema di spettrometria di massa per l'analisi dei tessuti. Il suo sistema, chiamato DESI, richiede di spruzzare una nebbia di particelle cariche sul tessuto, ma può analizzare una gamma più ampia di molecole e potrebbe fornire informazioni più dettagliate. La tecnica di Takáts campiona principalmente le molecole grasse chiamate lipidi che compongono le membrane cellulari.
Finora, i ricercatori tedeschi hanno testato il sistema chirurgico di spettrometria di massa in diversi animali, compresi i roditori, affetti da cancro. Il gruppo sta anche lavorando con i veterinari per utilizzare il bisturi durante gli interventi chirurgici di rimozione del tumore nei cani con tumori naturali. Il mese prossimo il dispositivo entrerà in studi clinici sull'uomo e Takáts sta lavorando con Meyer-Haake , un'azienda tedesca di dispositivi elettrochirurgici, per sviluppare il macchinario.
L'ostacolo più importante per portare la spettrometria di massa in sala operatoria potrebbe essere la spesa. Un sistema di elettrochirurgia in genere costa $ 8.000, mentre un sistema di spettrometria di massa commerciale parte da $ 120.000. Takáts osserva che il mercato della spettrometria di massa è attualmente molto piccolo, ma l'apertura del mercato chirurgico può aiutare a ridurre i costi. Utilizzando strumenti su misura per il tipo di analisi rilevante per il tessuto biologico, che non deve essere così performante come quello dei laboratori di chimica, Takáts spera di realizzare una macchina che costa circa $ 20.000.