Konvencionalna biopsija i histologija uskoro bi mogle da budu zamenjene tehnologijom koju je razvio tim naučnika sa Columbia Engineering, a uz pomoć koje bi moglo da se izvede snimanje tkiva u realnom vremenu unutar živog tela. Opisan u novom istraživačkom radu, objavljenom u Nature Biomedical Engineering, MediSCAPE je 3D mikroskop velike brzine, koji može da uhvati slike struktura ljudskog tkiva i koji bi mogao da vodi hirurge da se kreću po tumorima i njihovim granicama, bez potrebe za uklanjanjem tkiva i čekanjem na rezultate patologije.
Način na koji biopsija izvodi nije se menjao već 100 godina
Za mnoge medicinske procedure, posebno operaciju raka i skrining, uobičajeno je da lekari uzmu biopsiju, izrezujući male delove tkiva kako bi mogli da ih bliže pogledaju pod mikroskopom.
– Način na koji se obrađuju uzorci biopsije nije se promenio već 100 godina. Uzorci tkiva se seku, fiksiraju, ugrađuju, farbaju bojama, postavljaju na staklo i pregleda ih patolog pomoću jednostavnog mikroskopa. Zbog toga procedura može potrajati danima kako bi se došlo do informacije i dijagnoze koju pokaže biopsija – podseća Elizabeth Hillman, profesor biomedicinskog inženjerstva i radiologije na Columbia University i jedan od autora ove studije. Njen tim je, kako kaže, dugo sanjao o revolucionarnoj alternativi, pitajući se da li bi mogli da snime slike tkiva dok je ono još u telu.
– Takva tehnologija bi mogla da pruži lekaru povratnu informaciju u realnom vremenu o tome koju vrstu tkiva gleda bez dugog čekanja. Taj brzi odgovor bi im omogućio da donesu prave odluke o tome kako najbolje izrezati tumor i osigurati da ne ostane ništa od kancerogenog tkiva – objasnila je profesorka Hillman.
Isecanje tkiva je uvek teška odluka za lekare
Još jedna velika prednost novog pristupa je da je isecanje tkiva, samo u cilju saznanja šta se dešava u telu, teška odluka za lekare, posebno za dragocena tkiva kao što su mozak, kičmena moždina, nervi, oko i delovi lica. To znači da lekari mogu propustiti važne oblasti bolesti.
– S obzirom na to da sada možemo da slikamo živo tkivo, a da ga ne isečemo, nadamo se da će MediSCAPE isecanje tkiva učiniti prošlošću – izjavila je profesorka Elizabeth Hillman.
Iako su neki mikroskopi za hirurško navođenje već dostupni, oni lekarima daju samo sliku male, dvodimenzionalne ravni, što otežava brzo ispitivanje većih površina tkiva i tumačenje rezultata. Ovi mikroskopi takođe generalno zahtevaju da se fluorescentna boja ubrizga u pacijenta, što zahteva vreme i može ograničiti njihovu upotrebu za određene pacijente.
Novi mikroskop posebno je rasvetlio patologiju bubrega
Tokom protekle decenije, profesorka Elizabeth Hillman, koja je i profesor na Columbia’s Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, razvijala je nove vrste mikroskopa za neuronaučna istraživanja, koji mogu da snimaju veoma brze 3D slike živih uzoraka, poput sićušnih crva, riba kako bi moglo da se vidi kako se neuroni u njihovom mozgu i telu aktiviraju kada se kreću. Njen tim odlučio je da testira da li njihova tehnologija, nazvana SCAPE (Swept Confocally Aligned Planar Excitation mikroskopija) može da vidi bilo šta korisno u tkivima iz drugih delova tela.
– Jedno od prvih tkiva koje smo pogledali bio je svež bubreg miša, i bili smo zapanjeni kada smo videli prelepe strukture, koje su mnogo ličile na ono što se dobija standardnom histologijom. Najvažnije, nismo dodavali nikakve boje mišu, sve što smo videli bila je prirodna fluorescencija u tkivu koje je obično preslabo da bi se videlo. Naš mikroskop je toliko efikasan da smo mogli da skeniramo različite oblasti tkiva, kao da držimo baterijsku lampu – istakla je dr Kripa Patel, glavni autor studije. Novi mikroskop posebno je rasvetlio patologiju bubrega i otkrio znakove bolesti bubrega, gde lekari rutinski rade sa veoma ograničenim količinama tkiva, a kada mogu da izvuku što više informacija iz uzorka, to je uvek bolje za pružanje efikasnije nege pacijenatu.
Biopsija tkiva u telu obezbeđuje mnogo više važnih informacija
Tim naučnika takođe je otkrio da bi snimanjem tkiva, dok su „živa“ tj. dok se nalaze u telu, mogli da dobiju još više informacija nego iz beživotnih ekscidiranih biopsija. Otkrili su da zapravo mogu da vizuelizuju protok krvi kroz tkiva i vide efekte ishemije i reperfuzije na ćelijskom nivou (prekidanje dovoda krvi u bubrege i zatim puštanje da teče nazad).
– Saznanje da li tkiva ostaju zdrava i da li su dobro snabdevena krvlju tokom hirurških procedura zaista je važno. Takođe smo shvatili da, ako ne moramo da uklanjamo (i ubijamo) tkiva kako bismo ih pogledali, možemo naći mnogo više upotrebe za MediSCAPE, čak i da odgovorimo na jednostavna pitanja kao što je „koje je ovo tkivo?“ ili kretanje oko dragocenih nerava. Obe ove primene su zaista važne za robotske i laparoskopske operacije, gde su hirurzi ograničeniji da identifikuju tkiva i budu u direktnom kontaktu sa njima – objasnila je profesorka Hillman, koja sa svojim timom trenutno radi na komercijalizaciji novog mikroskopa i odobrenju njegove upotrebe, koje daje američka Uprava za hranu i lekove FDA.
