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一支神奇的笔,在手术中能快速诊断癌症

原创 胡迪医学 健瑞宝 / 浏览量:3304 / 发布时间:2020-02-18

肿瘤手术中,困扰外科医生的挑战因素很多,其中包括癌症诊断,癌症与正常组织的分界,组织切缘无癌细胞等等。外科医生一直渴望一种简单、快捷、直接对活组织进行探测诊断的方法。


德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发明了一支新型的手持笔(MasSpec Pen),用于手术中快速检测癌症。他们的杰出发明,可以在不解剖样本组织的情况下,识别癌组织和非癌组织之间的不同分子结构。这一令人兴奋的技术有一天应用于临床,可以极大地改善手术中癌症的诊断效率,让手术切除癌症变得更加精确、更加快捷和更加安全。


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目前,外科医生依靠手术中快速冰冻组织切片和组织学检查,来确定肿瘤性质。这一过程至少需要30分钟,需要专业的操作人员和病理医生来快速完成,因此,这占用了医院大量的时间和资源,并且在诊断和治疗过程中会延迟决策。其他组织取样方法,比如活检,需要对组织进行物理切割检查,这在脑外科手术时是不可取的。


使用MasSpec Pen(见下图)对20个人类癌症薄组织切片和253个人类患者组织样本(包括正常组织和乳腺癌、肺癌、甲状腺癌和卵巢癌组织)进行了体外分子分析,质谱仪获得了多种潜在癌症生物标志物的分子结构,其特征包括代谢物、脂质和蛋白质。运用组织学已经验证的分子数据构建的统计分类器,可以预测癌症,其敏感性为96.4%、特异性为96.2%和总体准确性为96.3%,能够预测甲状腺良恶性肿瘤和不同组织学亚型的肺癌。值得注意的是,分类器能够准确诊断肿瘤边缘区域的混合组织学成分。


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新系统被称为“MasSpec Pen”(见下图工作原理)。这是一种一次性的手持工具,可以将单个水滴送到组织表面,对生物分子进行采样。3秒钟后,小液滴被笔轻轻吸起,送入质谱仪,质谱仪根据样品中的蛋白质、脂类和代谢物绘制出分子图谱。

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MasSpec Pen是一种手持笔状设备,使用一小滴水和质谱分析仪快速识别组织的分子概况。在与组织表面进行3秒温和的物理接触后,水滴被运送到质谱仪,质谱仪可以分析出蛋白、脂质和代谢物分子情况。使用机器学习算法,根据与癌症存在的关联概率进行诊断。该笔可用于手术中快速区分肿瘤和健康组织,不需要特定的标记或成像,也不破坏组织结构。

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研究小组证明,这支特殊的笔可以识别出癌症和非癌症组织中不同的分子结构。利用统计学方法对人体样本进行分类,鉴别组织是否癌变,目前显示准确率高达96.3%。


研究人员用MasSpec笔在一只患有癌症的老鼠身上进行活体探测,实验证明这支神奇的笔,能够识别出癌症独特的分子光谱,除了正确诊断之外,这支笔不会损伤用来探测的组织,也不会伤害动物。目前正在德克萨斯州医疗中心,采用MasSpec笔在手术中对甲状腺、乳腺癌和胰腺癌进行临床测试。


临床上,高效的手术是切除癌症, 保留最多正常组织。MasSpec笔, 在手术室里,可以提供活组织分子信息,可以加快手术决策。通过不断改进技术,并验证它在不同癌症中的表现,并且探索其新的应用,包括微创外科手术,以及手术室外的法医和农业应用。


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