Znajdź zawartość

Dzięki nowoczesnemu sprzętowi guzy gruczołu krokowego można wykryć wcześniej niż kiedykolwiek, gorzej mają się jednak sprawy ze stwierdzeniem, czy są one łagodne, czy złośliwe. Może się to zmienić dzięki środkowi kontrastowemu z greliną, którą połączono z fluorescencyjnym znacznikiem (grelina jest lepiej znana jako hormon głodu). Złośliwe guzy pochłaniają o wiele więcej greliny niż zwykłe komórki prostaty. Doktorzy John Lewis i Len Luyt z Lawson Health Research Institute uważają, że w ten właśnie sposób można zidentyfikować agresywną postać choroby. Zespół testował czynnik kontrastowy swojego pomysłu na próbkach tkankowych pobranych od pacjentów z rakiem gruczołu krokowego. Okazało się, że sygnał z komórek złośliwych guzów był niemal 5-krotnie silniejszy niż z komórek guzów łagodnych i komórek niezmienionych chorobowo. Testy obrazowe, takie jak pozytonowa tomografia emisyjna czy rezonans magnetyczny, są wykorzystywane do nieinwazyjnego diagnozowania wielu nowotworów, jednak w przypadku raka prostaty biopsja nadal pozostaje najlepszą opcją. Nasze studium sugeruje, że obrazowanie z wykorzystaniem greliny i w tym przypadku pozwala na nieinwazyjną biopsję oraz wcześniejsze wykrycie ewentualnych przerzutów - podkreśla dr Lewis. Szczegółowe wyniki badań ukażą się w najbliższym numerze pisma The Prostate.

Prof. Jannick Rolland z Rochester University opracowała nową metodę obrazowania tkanek tuż pod powierzchnią skóry za pomocą ciekłych soczewek. Pozwala to na uzyskiwanie zdjęć o wysokiej rozdzielczości, by rozstrzygnąć, czy zmiana ma charakter łagodny, czy nowotworowy. Nie trzeba pobierać próbek i wysyłać ich do laboratorium. Czubkiem 30-cm cylindrycznej sondy należy dotknąć tkanki i po kilku sekundach lekarz widzi w trójwymiarze, co znajduje się pod powierzchnią analizowanej zmiany. Kiedy pacjent przyjdzie [w przyszłości] do kliniki np. z podejrzanym znamieniem, nie trzeba będzie chirurgicznie pobierać wycinka lub wykonywać kosztownego i czasochłonnego rezonansu magnetycznego. Zamiast tego stosunkowo nieduże, przenośne urządzenie wykona zdjęcie, które pomoże zaklasyfikować zmianę jeszcze w gabinecie lekarza. W urządzeniu znajduje się opracowany w Rochester układ ciekłych soczewek, wykorzystywany podczas mikroskopowej tomografii optycznej. W ciekłych soczewkach szkło zastępuje kropla wody. Gdy zmienia się pole elektryczne wokół kropel, zmieniają one kształt. W ten sposób można regulować ogniskową i wykonywać tysiące zdjęć z ostrością ustawioną na poszczególne warstwy. Połączenie zdjęć daje wgląd na 1 mm w głąb tkanki. Ponieważ zamiast ultradźwięków urządzenie wykorzystuje promieniowanie w bliskiej podczerwieni, uzyskuje się obraz o rozdzielczości liczonej w mikronach, a nie milimetrach. Wstępne testy na ludziach dały dobre rezultaty. Rolland podkreśla, że teraz przyszedł czas na badania kliniczne i ustalenie zdolności aparatu do rozróżniania różnych typów zmian chorobowych.

Wykonywane w przyszłości biopsje mogą być bezbolesne i nieinwazyjne, a wszystko dzięki technologii laserowej opracowanej na Uniwersytecie Stanowym Michigan. Przechodząc obecnie testy na nowotwory skóry, pacjenci muszą się poddać wycięciu paska skóry. Jest on następnie wysyłany do laboratorium i badany. Jak tłumaczy Marcos Dantus, być może już niedługo dzięki mikroskopom ramanowskim, generującym szybkie, ultrakrótkie pulsy laserowe, by zidentyfikować znajdujące się w danym miejscu cząsteczki, problematyczne znamię zostanie ocenione niemal natychmiast, bez związanego ze stresem czekania na wyniki. Opis nowej wybiórczej cząsteczkowo metody znajduje się w artykule opublikowanym na łamach Nature Photonics. Inteligentne lasery pozwalają nam selektywnie wzbudzać składniki – nawet te o niewielkich różnicach spektroskopowych. Możemy manipulować pulsami lasera, wzbudzając ten związek lub inny, opierając się na ich sygnaturach drganiowych. To zapewnia nam świetny kontrast – wyjaśnia Dantus. W przeszłości naukowcy mogli się zbliżyć do tego poziomu kontrastu, wprowadzając związki fluorescencyjne. Przy stymulowanej spektroskopii ramanowskiej (SRS) stosowanie markerów fluorescencyjnych przestaje już być konieczne. Obrazowanie SRS zapewnia większą specyficzność i możliwość mapowania konkretnych związków chemicznych w otoczeniu innych podobnych (interferencyjnych), np. cholesterolu w obecności lipidów. Wśród dodatkowych zastosowań aplikacji Amerykanie wymieniają dokładne badanie, jak związki chemiczne penetrują włosy i skórę oraz jak leki wnikają w tkanki i do jakich interakcji tkanka-lek w ogóle dochodzi. W ten sposób naukowcy zyskują szansę na zminimalizowanie skutków ubocznych związanych z zażywaniem danego medykamentu, co powinno przyspieszyć jego ewentualną komercjalizację. Poza tym Dantus wykorzystał opisywaną technologię obrazowania do wykrywania na odległość śladów niebezpiecznych związków.

Na Harvard University opracowano nieinwazyjną technikę obrazowania na poziomie molekularnym. Działa ona na tyle szybko, że możliwe jest obserwowanie czerwonych krwinek poruszających się w naczyniach włosowatych myszy. Sunney Xie, profesor biochemii mówi, że nowa technika mogłaby stać się bezbolesną alternatywą dla biopsji. Aby zidentyfikować guza musimy wyciąć tkankę, pociąć ją na plasterki, zastosować barwnik i przyjrzeć się jej pod mikroskopem - cały ten proces zajmuje 15-20 minut. Tutaj nie potrzebujemy biopsji, możemy uzyskać niemal identyczny obraz bez konieczności cięcia tkanki - stwierdził uczony. Obecnie podobne obrazowanie jest możliwe za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) i tomografii pozytronowej (PET). Obie techniki wymagają jednak podania pacjentowi, odpowiednio, kontrastu albo materiału radioaktywnego. Jednak substancje te zakłócają normalne procesy zachodzące w komórkach. W technice opracowanej przez Xie można obejść się bez kontrastu. Uczony wykorzystał spektroskopię Ramana, a więc fakt, iż wiązania molekularne wibrują przy specyficznych częstotliwościach światła. Xie wykorzystał dwa lasery o różnych częstotliwościach oraz detektor wyłapujący odpowiedź molekuł na pobudzenie laserami i przekładający ich drgania na obraz. Jednak w spektroskopii Ramana sygnał jest bardzo słaby, szczególnie w żywych tkankach, składających się z wielu różnych molekuł. Aby go wzmocnić użyto dwóch laserów w miejsce jednego, czyli stymulowaną spektroskopię Ramana. Dzięki znajomości częstotliwości wibracji konkretnych białek w czerwonych ciałkach krwi zespół naukowców mógł ustawić jeden laser na wyższą, a drugi na niższą częstotliwość tak, że różnica pomiędzy nimi była równa częstotliwości wibracji białek. Za pomocą systemu luster oba promienie skierowano przez nieciwlki otwór na ciało badanej myszy. Kombinacja taka wywołała zsynchronizowane wibracje we wszystkich wybranych proteinach na badanym obszarze. Xie porównuje to do grupy wahadeł. Wyobraźmy sobie, że mamy wiele wahadeł, z których każde porusza się z tą samą częstotliwością, ale faza każdego z nich jest przypadkowa. Z takim zjawiskiem mamy do czynienia w standardowej spektroskopii Ramana. Ale tutaj zmusiliśmy wszystkie wahadła, by wychylały się w lewo i w prawo w tym samym momencie, a więc uzyskaliśmy silniejszy sygnał. Uzyskany w ten sposób sygnał jest tysiące razy silniejszy niż w standardowej spektroskopii Ramana i pozwala na zajrzenie na 100 mikrometrów w głąb tkanki. To otwiera nowe możliwości badania zmian chemicznych i śledzenia transportu leków. Technika ta jest znacznie bardziej czuła i ma lepszą rozdzielczość, jednak wciąż jest ograniczona przez niewielką głębokość, na którą można spenetrować tkankę - powiedział Shuming Nie, profesor inżynierii biomedycznej z Emory University. Pomimo tych ograniczeń technika taka będzie przydatna nie tylko do rozpoznawania nowotworów powstających na powierzchni skóry. Xiu i jego zespół rozpoczęli już wpółpracę z inżynierem Ericem Seibelem z University of Washington. Chcą wspólnie stworzyć endoskop zawierający dwa lasery, który pozwoli na zajrzenie w głąb ciała pacjentów.

Elastografia - modyfikacja ultrasonografii (USG) pozwalająca na ocenę podstawowych właściwości mechanicznych tkanek - znacząco poprawia skuteczność tradycyjnego USG w wykrywaniu nowotworów piersi, twierdzi zespół dr Stamatii V. Destounis z centrum diagnostycznego Elizabeth Wende Breast Care w Rochester w stanie Nowy Jork. Swoje wnioski autorzy opierają na wynikach badań przeprowadzonych na 179 kobietach z podejrzeniem nowotworu piersi. U każdej z pań przeprowadzono badanie USG oraz równoległe rozpoznanie z wykorzystaniem elastografii, a następnie, w przypadku wykrycia nieprawidłowej struktury tkanki, wykonywano biopsję podejrzanego miejsca. Ponieważ u niektórych pań badanie powtórzono, łączna liczba przeprowadzonych testów wyniosła 184. U badanych pań wykryto łącznie 134 podejrzane zmiany, zakwalifikowane do wykonania biopsji. W 56 przypadkach analiza badanego materiału wykazała występowanie złośliwego nowotworu piersi. Po porównaniu uzyskanych rezultatów z wynikami elastografii okazało się, że metoda ta poprawnie wykryła aż 98% guzów złośliwych (ujawnionych ostatecznie dzięki biopsji) oraz poprawnie zidentyfikowała 82% zmian o charakterze łagodnym, wymagających co najwyżej obserwacji, a nie pobierania materiału do badań czy leczenia. Uzyskanie tak dobrych rezultatów oznacza poważny postęp w stosunku do tradycyjnej USG, która nawet w kilkudziesięciu procent przypadków nie radzi sobie z poprawnym zakwalifikowaniem zmian łagodnych. Elastografia pozwala także na bardziej wiarygodną ocenę wielkości zmiany, którą USG przeważnie zaniża. W opublikowanej pracy podkreśla się, że dołączenie elastografii może być cennym źródłem informacji na temat wewnętrznej budowy piersi. Może to być szczególnie przydatne wtedy, gdy elastografia jest stosowana jako badanie dodatkowe, wykonywane po stwierdzeniu nieprawidłowego obrazu w mammografii.

Od pewnego czasu wiadomo, że długotrwałe stosowanie statyn - leków blokujących enzym kluczowy dla syntezy cholesterolu w organizmie - może powodować uszkodzenie mięśni. Teraz, dzięki badaniom przeprowadzonym przez naukowców z Uniwersytetu Tuft's z Bostonu oraz Uniwersytetu w Bernie, okazuje się, że to szkodliwe zjawisko można bardzo łatwo przeoczyć. Ból mięśni jest jednym z pospolitych objawów ubocznych towarzyszących stosowaniu statyn. Dopiero po pewnym czasie zaobserwowano, że objaw ten nie oznacza wyłącznie dyskomfortu, gdyż w organizmach pacjentów często dochodzi także do niszczenia komórek mięśniowych. Dotychczas wydawało się, że prostym sposobem na wykrycie uszkodzeń jest badanie poziomu tzw. kinazy kreatynowej we krwi. Enzym ten występuje naturalnie głównie wewnątrz komórek mięśniowych, co oznacza, że wzrost jego stężenia we krwi niemal jednoznacznie świadczy o uszkodzeniu mięśni. Niestety, jak się okazuje, w przypadku stosowania statyn ilość kinazy kreatynowej we krwi może utrzymywać się w normie nawet wtedy, gdy komórki mięśni zostały uszkodzone. Odkrycia dokonano dzięki biopsji tkanki mięśniowej wykonanej u 83 pacjentów, spośród których 44 cierpiało na przewlekłe bóle mięśni towarzyszące przyjmowaniu statyn. Analiza mikroskopowa pobranego materiału wykazała, że aż w 25 przypadkach komórki wyizolowane z mięśni nosiły wyraźne ślady uszkodzeń. Jeszcze bardziej niepokojący jest fakt, iż u części chorych, u których stwierdzono ten szkodliwy objaw, poziom kinazy kreatynowej nie przekraczał normy. Może to oznaczać, że u niektórych osób przyjmujących statyny może dochodzić do stopniowej degeneracji mięśni, która może pozostać niewykryta pomimo wykonywania regularnych testów laboratoryjnych. Nieco pocieszający jest fakt, iż poważna degeneracja mięśni wywołana przyjmowaniem statyn zdarza się bardzo rzadko, zaś odstawienie leków pozwala zwykle na naprawę tkanki. Warto mieć jednak świadomość, że dla pacjenta leczonego środkami z tej grupy nawet korzystne wyniki badań nie dają gwarancji, iż w jego organizmie wszystko funkcjonuje jak należy.

Biopsja tkanki nowotworowej może dostarczyć wielu cennych informacji. Niestety, uzyskujemy w ten sposób wyłącznie dane na temat bieżącego stanu guza. Problem ten może zostać rozwiązany dzięki najnowszemu wynalazkowi opracowanemu w MIT. Praca tego urządzenia jest jak umieszczenie laboratorium w ciele pacjenta, opisuje prof. Michael Cima, szef zespołu pracującego nad prototypem wynalazku. Zadaniem pierwszej wersji aparatu jest pomiar stężenia gonadotropiny kosmówkowej - hormonu, którego poziom we krwi wzrasta w niektórych przypadkach choroby nowotworowej. Innowacyjny produkt działa w oparciu o aktywne magnetycznie nanocząsteczki opłaszczone przeciwciałami swoistymi dla gonadotropiny kosmówkowej. Znajdują się one we wnętrzu cylindrycznej polietylenowej komory o średnicy 5 mm. W ścianach naczynka znajdują się otwory, których rozmiar został dobrany tak, by umożliwić przenikanie poszukiwanego hormonu, lecz nie pozwolić na ucieczkę nośnika przeciwciał. Jeżeli w okolicy implantu wytwarzana jest gonadotropina kosmówkowa, przenika ona do wnętrza komory i jest wiązana przez przeciwciała. A ponieważ wiele cząsteczek przeciwciał "rywalizuje" o przyłączenie pojedynczej molekuły hormonu, po pewnym czasie tworzą one zbitą strukturę, widoczną podczas badania techniką rezonansu magnetycznego. Jeżeli do związania poszukiwanej substancji nie dojdzie, nanocząsteczki pozostają rozproszone i niewidoczne. Pierwsze testy urządzenia, przeprowadzone na myszach, pozwoliły na monitorowanie poziomu gonadotropiny kosmówkowej przez okrągły miesiąc. Wciąż jest to jednak skromny pokaz możliwości - autorzy prototypu uważają, że jego dalsze modyfikacje mogą pozwolić także na ocenę takich parametrów, jak pH, wysycenie tkanki tlenem czy innych markerów pozwalających na ocenę stanu metabolicznego nowotworu. Autorzy implantu nie kryją entuzjazmu. Jak ocenia prof. Cima, jest to jedno z tych narzędzi, których będziemy potrzebowali, by nowotwór stał się możliwym do rozwiązania problemem, a nie wyrokiem śmierci. Trzymamy kciuki, żeby tak się właśnie stało.

Roboty chirurgiczne wykorzystywane są obecnie wszędzie tam, gdzie wymagane jest olbrzymia precyzja, często nieosiągalna dla ludzkiej ręki. Zawsze jednak są one kierowane przez człowieka. Uczeni z Duke University przeprowadzili właśnie testy laboratoryjne, które stanowią, jak wierzą, pierwszy krok na drodze do zbudowania autonomicznych robotów przeprowadzających operacje na ludziach. Naukowcy połączyli zaawansowaną technologię trójwymiarowej ultrasonografii ze standardowym robotem chirurgicznym. Ultrasonograf był "oczami" robota, a jego mózg stanowił oprogramowanie korzystające ze zdobyczy badań nad sztuczną inteligencją. "Oczy" przekazywały trójwymiarowy obraz pola operacyjnego, a "mózg" przetwarzał dane i wydawał robotowi polecenia. Stephen Smith, dyrektor Duke University Ultrasound Transducer Group mówi, że dużą część eksperymentalnych zadań robot wykonał całkowicie samodzielnie. Sądzimy, że jest to pierwsze prototypowe urządzenie zdolne do takich działań. Wziąwszy pod uwagę fakt, że wykorzystaliśmy standardowego robota oraz proste oprogramowanie, przypuszczamy, że w przyszłości technologia ta wyewoluuje na tyle, iż roboty będą samodzielnie wykonywały operacje, bez pomocy lekarza. Podczas serii eksperymentów pokazano, że robot jest w stanie umieścić cewnik wewnątrz sztucznych naczyń krwionośnych oraz potrafi wykonać biopsję igłową. Udane eksperymenty były w dużej mierze możliwe dzięki ostatnim postępom w dziedzinie trójwymiarowej ultrasonografii. Duke University jest w tej dziedzinie jednym z przodujących ośrodków badawczych. Smith podkreśla, że zastosowane przez jego zespół techniki już w tej chwili mogą być wykorzystane do bezpieczniejszego przeprowadzenia pewnych zabiegów. Obecnie kardiolodzy podczas procedur cewnikowania naczyń krwionośnych wykorzystują fluoroskopię, co wiąże się z promieniowaniem. Użycie na końcu cewnika ultrasonograficznego przetwornika pomiarowego zapewnia lepszy obraz oraz nie naraża pacjenta na promieniowanie - mówi naukowiec.