Цивилизация
В статье, анонс которой был вынесен на обложку журнала Science Translational Medicine, команда из Медицинской школы Мичиганского университета и Университета Гарварда описывает методику, позволившую им увидеть мельчайшие участки с раковыми клетками в тканях головного мозга. Они использовали новый метод, чтобы выявить здоровые и пораженные опухолью ткани в мозге живых мышей. А затем показали, что этим методом можно исследовать и ткани, удаленные в процессе операции у людей с глиобластомой мозга.
Глиобластома – одна из самых смертоносных опухолей головного мозга. Болезнь развивается стремительно — средняя продолжительность жизни с момента постановки диагноза составляет всего 18 месяцев. Хирургическое вмешательство – на сегодняшний день один из самых эффективных методов лечения таких опухолей, но, согласно недавней публикации в Journal of Neurosurgery, лишь в 25% случаев достигаются наилучшие результаты при проведении операций. И хотя хирургические техники совершенствуются и новые подходы разрабатываются, выживаемость пациентов все еще остается крайне низкой, прежде всего из-за того, что у хирургов не возникает твердой уверенности, что раковые клетки удалены полностью.
«Нам нужны усовершенствованные инструменты для визуализации опухолевых тканей во время операции, и SRS-микроскопия с этой точки зрения – очень перспективный метод, – пояснил один из авторов исследования Дэниэл Оррингер. –
С помощью SRS-микроскопии мы можем увидеть то, что невозможно разглядеть сквозь обычный хирургический микроскоп».
SRS-микроскопия – микроскопия комбинационного рассеяния света – может зарегистрировать очень слабый световой сигнал, исходящий от материала после попадания на него луча лазера.
Проанализировав цветовой спектр светового сигнала, исследователи могут рассказать многое о химическом составе этого материала.
Физический принцип, который лежит в основе метода, был открыт в 30-е годы одновременно в двух лабораториях мира – в Университете Дели (Индия) и в МГУ им. М. В. Ломоносова. Приоритет до сих пор оспаривается учеными. Это физическое явление стали использовать для получения высококачественных изображений малых объектов сравнительно недавно – пару десятков лет назад.
Последние 15 лет в Гарвардском университете в лаборатории Сани Хью, руководителя обсуждаемого в статье исследования, вели интенсивные работы по усовершенствованию технологии. В настоящее время ученые могут получать многоцветные изображения живых тканей и других материалов и обрабатывать их с фантастической скоростью – до 30 новых изображений каждую секунду, то есть в реальном времени.
Команда разработчиков состоит из разных специалистов – химиков, нейрохирургов и патофизиологов. С помощью SRS-микроскопии им удалось определить, где заканчивается пограничная область между опухолью и нормальными здоровыми клетками. Это самая трудная область для хирурга, особенно в тех ситуациях, когда опухоль вторглась в участки мозга, выполняющие жизненно важную функцию. На изображениях, полученных с помощью SRS-микроскопии, четко видны различия между раковыми клетками и здоровыми участками белого и серого вещества головного мозга мыши.
Основное отличие раковых клеток от нормальных клеток головного мозга состоит в относительно большем содержании белка и меньшем содержании липидов. Эти химические отличия на SRS-изображениях выявлены цветом: клетки опухоли отображены преимущественно синим цветом, а здоровая ткань – зеленым.
На границе опухоли и здоровой ткани метод показывает даже отдельные раковые клетки, инфильтрующиеся в здоровую ткань мозга. Невооруженным глазом эти участки мозга не различаются.
На глиобластоме, удаленной у человека, ученые убедились, что SRS-микроскопия определяет раковые и нормальные клетки с той же точностью, что и гистологическое окрашивание. Но ее можно использовать в режиме реального времени на живых клетках.
Вместе с тем современные системы для SRS-микроскопии все еще громоздки и недостаточно стабильны для того, чтоб их можно было использовать в операционной. Разработчики метода занимаются совершенствованием прибора, с помощью которого можно будет выполнять SRS-микроскопию через оптоволоконные компоненты. Команда также работает над уменьшением размеров зонда, который делает снимки. Исследование удаленных тканей опухоли мозга с помощью нового метода, с разрешения пациентов, планируется начать уже в следующем году.