Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Polacy opracowali szybką i bezpieczną metodę diagnostyki onkologicznej

Recommended Posts

Czy możliwe jest wykrycie nowotworu i określenie stopnia jego złośliwości w ciągu kilku minut, a nawet sekund? Okazuje się, że tak. Umożliwiają to innowacyjne narzędzia diagnostyczne - ramanowska biopsja optyczna i wirtualna histopatologia - opracowane w Laboratorium Laserowej Spektroskopii Molekularnej (LLSM) Politechniki Łódzkiej.

Zdaniem naukowców jest to przełom jakościowy dla pacjentów, umożliwiający onkologom otrzymanie w czasie rzeczywistym precyzyjnego, 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.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Choroba zwyrodnieniowa stawów to najczęściej występujące schorzenie spośród wszystkich rodzajów zapaleń stawów. Obecnie diagnozuje się ją przede wszystkim na podstawie zdjęć rentgenowskich. Jednak naukowcy z Wydziału Medycyny University of Pittsburgh oraz Wydziału Inżynierii Carnegie Mellon University stworzyli algorytm sztucznej inteligencji, który diagnozuje to schorzenie wiele lat przed pojawieniem się objawów.
      Złotym standardem w diagnostyce choroby zwyrodnieniowej stawów jest zdjęcie rentgenowskie. Gdy stawy ulegają zniszczeniu, zmniejszają się odległości pomiędzy kośćmi. Problem w tym, że gdy możemy zauważ tę chorobę na zdjęciach, zniszczenia już się dokonały. Znacznie łatwiej jest zaś zapobiegać zniszczeniu tkanki chrzęstnej niż spowodować jej odrastanie, mówi jeden z autorów badań, profesor chirurgii ortopedycznej Kenneth Urish z Pittsburgha.
      Obecnie nie istnieje żadna metoda wykrywania choroby zwyrodnieniowej stawów na etapie, który pozwalałby na naprawienie powstałych szkód. W naszej pracy prezentujemy metodę, która pozwala na wykrycie choroby jeszcze zanim da ona objawy. Metoda ta łączy teorię optymalnego transportu masy ze statystycznym rozpoznawaniem wzorców, czytamy w pracy pod tytułem Enabling early detection of osteoarthritis from presymptomatic cartilage texture maps via transport-based learning.
      Gdy lekarze oglądają zdjęcia stawów, nie widać tam oczywistego wzorca, który od razu można zauważyć gołym okiem. Ale to nie znaczy, że taki wzorzec nie istnieje. To znaczy tylko, że nie można go dostrzec używając konwencjonalnych narzędzi, dodaje doktor Shinjini Kundu.
      To właśnie Kundu odpowiadał za trenowanie algorytmu na podstawie zdjęć kolan wykonanych za pomocą rezonansu magnetycznego, a następnie testował go na zdjęciach, pacjentów, z którymi model nie miał wcześniej do czynienia. Proces nauczania i testowania był powtarzany dziesiątki razy, za każdym razem na innej grupie osób.
      W końcu model poddano ostatecznemu testowi. Miał on do przeanalizowania zdjęcia stawów kolanowych 86 zdrowych osób, u których ani nie występowały objawy choroby zwyrodnieniowej stawów, ani nie było na zdjęciach widać zmian wskazujących na proces chorobowy. Okazało się, że algorytm z 78-procentową trafnością przewidział, u których pacjentów trzy lata później rozwinęła się choroba.
      Osiągnięcie to wskazuje, że wykrycie choroby zwyrodnieniowej stawów może być możliwe na etapie, gdzie można jej zapobiec. W przyszłości połączenie metody przedobjawowego wykrywania z nowymi terapiami pozwalającymi na jej zapobieganie może znacząco zmienić epidemiologię choroby, na walkę z którą którą amerykański system opieki zdrowotnej wydaje obecnie 16,5 miliarda dolarów rocznie. Co więcej, naszą technikę można zastosować do wcześniejszego wykrywania w badaniach obrazowych wielu innych chorób, które obecnie diagnozuje się w zaawansowanym stadium rozwoju.
      Przed tygodniem informowaliśmy o innym algorytmie, który równie dobrze jak radiolodzy potrafi diagnozować raka piersi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bez cienia wątpliwości wykazaliśmy, że w żywych komórkach powstają poczwórne helisy DNA. To każe nam przemyśleć biologię DNA, mówi Marco Di Antonio z Imperial College London (CL). Naukowcy po raz pierwszy w historii znaleźli poczwórne helisy DNA w zdrowych komórkach ludzkiego organizmu. Dotychczas takie struktury znajdowano jedynie w niektórych komórkach nowotworowych. Udawało się je też uzyskać podczas eksperymentów w laboratorium.
      Teraz okazuje się, że poczwórna helisa DNA może występować też w żywych, zdrowych komórkach ludzkiego ciała. Dotychczas struktury takiej, zwanej G-kwadrupleks (G4-DNA), nie zauważono w żywych komórkach, gdyż technika ich wykrywania wymagała zabicia badanej komórki. Teraz naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge, ICL oraz Uniwersytetu w Leeds opracowali nowy znacznik fluorescencyjny, który przyczepia się go G4-DNA w żywych komórkach. To zaś pozwala na śledzenie formowania się tej struktury i badania roli, jaką odgrywa ona w komórce.
      Odkrycie poczwórnej helisy w komórkach, możliwość prześledzenia jej roli i ewolucji otwiera nowe pole badań nad postawami biologii i może przydać się w opracowaniu metod leczenia wielu chorób, w tym nowotworów.
      Teraz możemy obserwować G4 w czasie rzeczywistym w komórkach, możemy badać jej rolę biologiczną. Wiemy, że struktura ta wydaje się bardziej rozpowszechniona w komórkach nowotworowych. Możemy więc sprawdzić, jaką odgrywa ona rolę, spróbować ją zablokować, co potencjalnie może doprowadzić do pojawienia się nowych terapii, stwierdzają autorzy najnowszych badań.
      Naukowcy sądzą, że do formowania się kwadrupleksu dochodzi po to, by czasowo otworzyć helisę, co ułatwia różne procesy, jak np. transkrypcja.
      Wydaje się, że G4 jest częściej powiązana z genami biorącymi udział w pojawianiu się nowotworów. Jeśli struktura ta ma związek z chorobami nowotworowymi, to być może uda się opracować leki blokujące jej formowanie się.
      Już wcześniej ten sam zespół naukowcy wykorzystywał przeciwciała i molekuły, które były w stanie odnaleźć i przyczepić się do G4. Problem jednak w tym, że środki te musiały być używane w bardzo wysokich stężeniach, co groziło zniszczeniem DNA. To zaś mogło prowadzić do formowania się G4, zatem technika, której celem było wykrywanie G4 mogła de facto powodować jego tworzenie się, zamiast znajdować to, co powstało w sposób naturalny.
      Czasem naukowcy potrzebują specjalnych próbników, by obserwować molekuły wewnątrz żywych komórek. Problem w tym, że próbniki te mogą wchodzić w interakcje z obserwowanym obiektem. Dzięki mikroskopii jednocząsteczkowej jesteśmy w stanie obserwować próbniki w 1000-krotnie mniejszym stężeniu niż wcześniej. W tym przypadku próbnik przyczepia się do G4 w ciągu milisekund, nie wpływa na jej stabilność, co pozwala na badanie zachowania G4 w naturalnym środowisku bez wpływu czynników zewnętrznych.
      Dotychczasowe badania wykazały, że G4 forumuje się i znika bardzo szybko. To sugeruje, że jest to tymczasowa struktura, potrzebna do wypełnienia konkretnych funkcji, a gdy istnieje zbyt długo może być szkodliwa dla komórek.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obecnie wstępną diagnozę nowotworów mózgu wykonuje się na podstawie badań obrazowych, jednak diagnoza szczegółowa, określająca np. konkretny rodzaj nowotworu, wymaga wykonania biopsji. Możliwość nieinwazyjnego zdiagnozowania nowotworu, oznaczałaby olbrzymi postęp w walce z nowotworami mózgu.
      Grupa naukowców Farshad Nassiri, Ankur Chakravarthy i ich koledzy z University of Toronto, we współpracy z amerykańskimi kolegami, informują na łamach Nature Medicine o opracowaniu wysoce czułego testu z krwi, który pozwala dokładnie diagnozować i klasyfikować różne typy guzów mózgu. Test opiera się na najnowszych odkryciach naukowych, dzięki którym wiemy, że profile metylacji DNA w plazmie są wysoce specyficzne dla różnych guzów i pozwalają na odróżnienie od siebie guzów pochodzących od tych samych linii komórkowych.
      Gdybyśmy dysponowali lepszą i bardziej wiarygodną metodą diagnozowania i klasyfikowania podtypów guzów, moglibyśmy zmienić sposób opieki nad pacjentem, mówi doktor Gelareh Zadeh, szefowa chirurgii onkologicznej w Cancer Care Ontario. To zaś miałoby olbrzymi wpływ na planowanie i przebieg leczenia.
      Jeden z autorów, doktor Danel De Carvalho, specjalizuje się w badaniu wzorców metylacji DNA. Kierowane przez niego laboratorium już wcześniej opracowało metodę badania wzorców metylacji za pomocą płynnej biopsji. Teraz, na potrzeby najnowszych badań, naukowcy porównali dane ze szczegółowych analiz tkanek nowotworów mózgu 221 pacjentów, z badaniem swobodnie krążącego DNA nowotworowego (ctDNA) obecnego w osoczu tych osób. Dzięki temu byli w stanie połączyć konkretne podtypy guzów mózgu z ctDNA krążącym we krwi. Następnie na tej podstawie opracowali algorytm, który klasyfikuje nowotwory mózgu wyłącznie na podstawie ctDNA.
      Jak zauważa doktor Zadeh, wcześniej nie było możliwe diagnozowanie nowotworów mózgu na podstawie badań krwi ze względu na istnienie bariery mózg-krew. Jednak nasz test jak tak czuły,że wykrywa we krwi nawet minimalne sygnały świadczące o istnieniu nowotworu. Mamy teraz nową nieinwazyjną metodę, która pozwala na wykrywanie i klasyfikowanie guzów mózgu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Siedzący tryb życia jest niezależnym wskaźnikiem zgonu z powodu nowotworu. Do takich wniosków doszli badacze z The University of Texas MD Anderson Cancer Center, którzy postanowili sprawdzić, czy istnieje związek pomiędzy siedzącym trybem życia a ryzykiem śmierci z powodu nowotworu. Odkryli, że najmniej aktywne osoby były narażone na o 82% większe ryzyko zgonu z powodu nowotworu, niż osoby najbardziej aktywne.
      To pierwsze badania, które jednoznacznie wykazują silny związek pomiędzy brakiem aktywności fizycznej a zgonem z powodu nowotworu. Nasze badania pokazały, że to, na ile dana osoba była aktywna przed zdiagnozowaniem u niej nowotworu, pozwala przewidzieć ryzyko zgonu, mówi profesor Susan Gilchrist, główna autorka badań.
      Naukowcy stwierdzili, że wystarczy zastąpić 30 minut siedzenia takim samym okresem aktywności fizycznej, by zmniejszyć ryzyko zgonu z powodu nowotworu. Jednak aktywność aktywności nierówna. Jeśli zamiast siedzieć przez pół godziny będziemy przez pół godziny oddawać się umiarkowanej aktywności fizycznej, takiej jak jazda na rowerze, to ryzyko zgonu spadnie o 31%. Jeśli zaś będzie to lekka aktywność fizyczna, jak spacer, to możemy spodziewać się 8% spadku ryzyka zgonu.
      Moje rozmowy z pacjentami zawsze zaczynają się od tego, dlaczego nie mają czasu na prowadzenie bardziej aktywnego trybu życia, mówi Gilchrist, która prowadzi na swojej uczelni Health Heart Program. Mówię im, by co mieć minut wstali i się przeszli, albo żeby zrezygnowali z windy i wchodzili po schodach. To może nie wyglądać na poważny wysiłek fizyczny, ale nasze badania pokazują, że nawet niewielka aktywność wydłuża życia po diagnozie.
      Naukowcy z Teksasu prowadzili długoterminowe badania REGARDS. Brało w nich udział ponad 30 000 osób w wieku powyżej 45. roku życia. Badania prowadzone były w latach 2003–2007, a ich celem było sprawdzenie długoterminowego wpływu trybu życia na zdrowie. Wśród badanych było 8002 osoby, które wyposażono w akcelerometry. Do tego eksperymentu wybrano osoby, które w momencie rozpoczęcia badań nie miały zdiagnozowanych nowotworów. Akcelerometry były noszone przez 7 kolejnych dni. Dane z nich gromadzono w latach 2009–2013. Później średnio przez 5 lat śledzono losy badanych osób. W tym czasie na nowotwory zmarło 268 badanych. Analiza danych z akcelerometrów wykazała, że dłuższe siedzenie było – niezależnie od wszystkich innych czynników – powiązane z większym ryzykiem zgonu z powodu nowotworu. Ważną rolę odgrywała też intensywność wysiłku fizycznego.
      Mimo kilku słabości, takich jak np. brak informacji, na jaki typ nowotworu zmarł dany pacjent, czy w jaki sposób był leczony, badania pokazały, jak ważne jest zalecenie, by mniej siedzieć, a więcej się ruszać. Naszym kolejnym celem będzie zbadanie, jak siedzący tryb życie wpływa na rozwój konkretnych typów nowotworów oraz czy jakąś rolę odgrywają tutaj płeć i rasa, mówi profesor Gilchrist.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niskokaloryczne diety w połączeniu z witaminą C ułatwiają walkę z agresywnymi nowotworami z mutacją KRAS, donoszą na łamach Nature naukowcy w Uniwersytetów w Mediolanie, Genui oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine. W swoich badaniach skupili się oni na wpływie takiego połączenia na leczenie raka jelita grubego, jednak nie wykluczają, że odpowiednia dieta wspomagana witaminą C poprawia wyniki chemioterapii w innych nowotworach z mutacją KRAS.
      Wiemy, że diety niskokaloryczne spowalniają rozwój guzów nowotworowych i powodują, że stają się one bardziej podatne na chemioterapię. Jednak znacznie gorzej rozumiemy potencjał terapeutyczny niskokalorycznych diet w połączeniu ze środkami, które nie są cytotoksyczne. Włosko-amerykański zespół wykazał w swojej pracy, że właściwości przeciwnowotworowe witaminy C są ograniczone przez fakt, że wzmacnia ona działanie proteiny o nazwie oksygenaza hemowej 1. Wykazali również, że diety niskokaloryczne odwracają indukowane przez witaminę C wzmocnienie działania tej proteiny oraz ferrytyny w nowotworach z mutacją KRAS, co z kolei prowadzi do zwiększenia ilości reaktywnych form tlenu oraz śmierci komórkowej. Cały ten proces jest dodatkowo wzmacniany przez chemioterapię.
      Podczas badań na myszach okazało się, że połączenie diety z witaminą C pomaga w zahamowaniu rozrostu guzów nowotworowych. U niektórych zwierzą zauważono nawet regresję guzów.
      Po raz pierwszy udało się wykazać skuteczność nietoksycznych rozwiązań w walce z agresywnym nowotworem, mówi jeden z głównych autorów badań, profesor Valter Longo. Wzięliśmy dwa rozwiązania, które są intensywnie badane pod kątem ich roli w opóźnianiu starzenia – niskokaloryczną dietę i witaminę C – i połączyliśmy je w skuteczną metodę antynowotworową.
      Stosowanie głodówki jest sporym wyzwaniem dla pacjentów nowotworowych. Znacznie łatwiej jest stosować niskokaloryczną dietę roślinną, która powoduje, że komórki reagują tak, jak na głodówkę. Najnowsze odkrycie sugeruje zaś, że połączenie takiej diety z witaminą C może wspomagać walkę z nowotworem.
      Podczas badań in vitro gdy używaliśmy obu metod osobno, zarówno dieta niskokaloryczna jak i witamina C nieco redukowały wzrost nowotworu i w niewielkim stopniu przyczyniały się do zwiększenia liczby ginących komórek. Gdy jednak użyliśmy tych metod razem, miało to dramatyczne skutki, prowadząc do śmierci niemal wszystkich komórek nowotworowych, mówi Longo.
      Zjawisko takie zaobserwowano jedynie w przypadku nowotworów z mutacją KRAS. Mutacja ta występuje w 25% wszystkich nowotworów i w około 50% nowotworów jelita grubego. Guzy z tą mutacją są odporne na większość sposobów leczenia.
      Jednocześnie włosko-amerykańskie badania pozwalają stwierdzić, dlaczego wcześniejsze studia nad użyciem witaminy C w leczeniu nowotworów nie przyniosły pożądanych wyników. Wydaje się, że podawania witaminy C powoduje, że komórki nowotworowe z mutacją KRAS chronią się, zwiększając poziom ferrytyny, proteiny wiążącej żelazo. Zmniejszając poziom ferrytyny naukowcy zwiększyli toksyczność witaminy C dla komórek. Przy okazji odkryto, że pacjenci z nowotworami jelita grubego i wysokim poziomem ferrytyny mają mniejsze szanse na przeżycie.
      Zaobserwowaliśmy, że dieta niskokaloryczna wzmaga terapeutyczny wpływ farmakologicznych dawek witaminy C na nowotwory z mutacją KRAS. Dzieje się tak dzięki regulacji poziomu żelaza i mechanizmowi zaangażowanemu w stras oksydacyjny. To zaś wskazuje szczególnie na gen odpowiedzialny z poziom żelaza – oksygenazę hemową 1, mówi współautorka badań Maira Di Tano.
      Na razie pozytywne efekty nowej metody zaobserwowano w eksperymentach in vitro oraz podczas badań na myszach.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...