Учёные из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin) и Медицинского колледжа Бэйлора (Baylor College of Medicine) разработали портативное устройство, которое позволяет хирургам диагностировать ткани, не повреждая их и почти мгновенно определять, с чем они имеют дело — со здоровыми или опухолевыми клетками. Девайс под названием MasSpec Pen работает в связке с масс-спектрометром, и, благодаря этой системе, врач будет точно знать, что нужно оставить, а что вырезать. Результаты работы опубликованы в журнале Science Translational Medicine.
«Если вы поговорите с раковым больным после операции, первым делом он скажет: „Надеюсь, хирург вырезал весь рак“, — комментирует руководитель научной группы Ливия Шьявинато Эберлин (Livia Schiavinato Eberlin). — Бывает очень печально, когда это оказывается не так. Но наша технология может сильно повысить вероятность того, что хирурги действительно удалят во время операции все следы рака». Как правило, для того, чтобы понять, какие ткани оставить, а какие удалить, проводят срочное гистологическое исследование. Образцы замораживают в криостате, с них делают срезы, которые окрашивают и анализируют под микроскопом. Процесс занимает минимум 15—20 минут, а сама операция затягивается.
Поэтому учёные работают над методами, которые позволили бы проводить диагностику «на лету». Четыре года назад исследователи из Имперского колледжа Лондона (Imperial College London) представили подходящее устройство — электрический скальпель i-Knife. Он анализирует ткани почти в реальном времени, но есть проблема: для того, чтобы диагностика работала, орган необходимо резать. В этом случае выделяются продукты горения, которые и «ловят» датчики. В отличие от скальпеля, MasSpec Pen позволяет проводить диагностику, не повреждая ткани.
Клетки, независимо от того, здоровые они или раковые, выделяют в окружающую среду продукты жизнедеятельности — небольшие молекулы, которые называют метаболитами. Именно на этом основан принцип действия портативного устройства. MasSpec Pen подключается к масс-спектрометру, хирург подносит девайс к тканям и нажимает ногой на педаль. Из стержня «ручки» выделяется небольшая капелька воды — попадая на образец, она собирает метаболиты клеток. Через три секунды капля втягивается обратно в устройство и по трубке уносится в масс-спектрометр, который анализирует состав молекул и через 10 секунд выдаёт результат. На экране компьютера появляется надпись «Нормальные» или «Раковые».
Учёные опробовали MasSpec Pen на 253 образцах раковой и здоровой ткани, а так же во время операций на мышах. Система ставила верный диагноз в 96% случаев. Она благополучно справилась даже с анализом пограничных областей, где встречаются как опухолевые, так и нормальные клетки. В следующем году исследователи опробуют MasSpec Pen в ходе онкологических операций.