手术切除癌组织是一个艰难的走钢丝的过程:切除得太少,肿瘤可能会复发;切除得太多,对周围组织的损害成为一个问题——特别是在重要器官。但当癌症和健康组织之间的边界肉眼看不见时,该如何划定界限呢?这就是问题所在质谱埃伯林教授解释说:“质谱仪是一种快速测量和分析样本中分子的神奇工具。”她补充说,“分子组成高度反映了我们的生物系统——当我们患病时,其组成将以一种特有的方式发生变化,然后可以通过质谱仪检测到。”
为了简单地,当施加到组织样品时,质谱可以讲述癌症和非癌细胞之间的差异。然而,由于其复杂性,该技术在很大程度上用于研发实验室,但在医院和手术室的使用有限。Eberlin团队教授开发的新工具称为Masspec Pen,旨在改变这一点:“我们设想并设计了Masspec笔,是外科医生和质谱仪之间的易于使用的手持式界面。”
虽然从分子读数收集的信息不如遗传分析,但分子的表达具有非常强大的疾病指示,其精度范围为92%至99%,这取决于癌症类型。“仍然,我们需要了解潜在的错误,从分散的癌症或其他组织特征中的混合组织组合物,如坏死,这可能会倾斜分析。但总的来说,获得了强大的洞察力,显然值得。“
该设备的主要吸引力之一是其快速交付效果。与当前的组织冰冻切片分析标准相比,这是一个巨大的升级。“当需要取出样本,送往病理学家并进行分析时,需要花费大量时间。此外,冷冻过程可能会改变样本组织,这可能会影响诊断准确性。MasSpec笔将该过程保持在手术室内,并在15秒内提供活体内或新切除组织的结果。这避免了需要移动并冷冻组织。”
进一步应用的潜力
该笔目前正在得克萨斯州休斯敦贝勒医学院和MD安德森癌症中心的临床研究中对患者进行验证。埃伯林教授说,该设备基本上可以用于任何类型的实体肿瘤,这开辟了许多其他应用,例如前列腺癌或脑癌.此外,开发人员正在探索法医环境中的笔的潜力,例如用于检测果实表面或杀虫剂的非法药物。“我们甚至用它来确定某些类型的肉类和鱼类,这可能被误解为更高质量的产品,以实现更高的市场价格,”Eberlin教授解释道。
然而,为了避免一次涉及太多方面,目前的临床研究集中于pen在乳腺癌、胰腺癌和卵巢癌中的应用。埃伯林教授说:“我们一步一个脚印地走。”。“目前,我们距离在医院部署可能还有3到5年时间。”除了微调技术外,大部分时间还将通过监管措施来完成,例如将设计提交给美国食品和药物管理局(FDA)作为医疗设备进行批准。埃伯林教授相信,MasSpec笔有潜力成为外科医生去除所有癌细胞的巨大资产,从而改善患者预后。
轮廓:
Livia Schiavinato Eberlin在奥斯汀德克萨斯大学德克萨斯大学医学院医学院和兼职教授的副教授副教授。她的研究小组专注于开发质谱技术,解决与健康有关的研究中的关键问题。她对大众化谱的热情始于巴西国家坎皮纳斯大学(Unicamp)的本科研究助理。
在博士研究期间,她开发并应用环境电离质谱成像技术诊断人类癌症。为了表彰她的创新工作,埃伯林教授和她的研究团队获得了许多奖项,包括美国化学学会颁发的诺贝尔奖获得者签名奖、欧莱雅女性科学奖学金、摩尔发明家奖和麦克阿瑟奖学金。
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