只要十秒鐘 這支筆告訴你是不是癌細胞

by:徽徽
4846

當外科醫生在手術中和癌細胞奮戰時,最擔心沒有將眼前的癌細胞切乾淨,現在,德州大學奧斯汀分校研發團隊發明了一支檢測筆,讓人 10秒內就知道眼前的組織有沒有癌細胞。

post title

圖中人員手中拿的就是MasSpec筆,這支筆可以在十秒內檢測出眼前的組織是否含有癌細胞。

Photo: mega stars for computers

只要十秒就知道  省時又安全

當外科醫生在手術房中準備切除病人體內的癌細胞時,最擔心的就是沒切乾淨或是切到健康的組織。現在,美國德州大學奧斯汀分校一群科學家和工程師發明了一支名叫MasSpec的筆,只要把這支筆放在想要測量的組織上,短短十秒內就可以知道目前觸碰的組織有沒有癌細胞。這支筆不僅為外科醫生省下大把時間,也讓手術更加安全,且減少患者癌症復發的機率。

希望醫生把癌細胞切乾淨

研究團隊也將他們的發明分享在《科學轉化醫學期刊》(Science Translational Medicine)上。

帶領研究團隊的德州大學奧斯汀分校化學助教埃柏林(Livia Schiavinato Eberlin)表示:「如果你在術後跟癌症患者聊天,許多人談到的話題之一就是:『我希望外科醫生把癌細胞全切乾淨了。』」

「當情況不是這樣時令人心碎,但我們的科技可以大幅增加外科醫生在手術時將癌症移除的機會。」

在德州大學釋出的這支影片中,解釋了MasSpec筆背後的原理還有在手術房中如何使用。

為什麼能測得出來?

至於MasSpec筆為何能測出癌組織,背後的原理和癌細胞特殊的代謝物有關。快速生長和蔓延的癌細胞和其他健康細胞相比,內部化學作用生成的代謝物很不一樣。

讓代謝物進入水滴

當研究人員把筆貼在想檢測的部位時,只要輕輕踩一下腳踏板,就會有一滴水滴在待檢測的部位上,這時身體組織釋出的代謝物會進入這滴水,這滴具有代謝物的水會再被吸走送往機器分析。

透過質譜儀來分析

透過和MasSpec筆相連的質譜儀,研究人員可以在一秒內就分析成千上萬的化學物質,產生所謂的化學指紋,讓醫生可以馬上知道現在MasSpec筆觸碰的身體組織究竟是癌細胞還是健康的組織。

post title

在這張示意圖中可以看到,MasSpec筆碰觸到身體組織的部分非常小,對在手術中的患者造成的影響不大。

Photo: Showwoo

對患者影響非常小

而整個MasSpec筆檢測癌細胞的過程對患者來說影響非常小。

參與發明的德州大學奧斯汀分校工程學院研究員張家麟(音譯,Jialing Zhang)說:「當我們在設計MasSpec筆時,我們確保筆觸碰到的組織保持完整,整個過程只有水和塑膠筆尖會接觸到組織。」

「設計出的成品就是這個生物兼容和自動化醫療的裝置,我們希望可以盡快在臨床上使用。」

post title

一名病理學家正在用儀器分析眼前的樣本。目前,外科醫生利用「冷凍切片分析」的方式,來確認眼前的組織有沒有癌細胞,但這樣的分析法耗時。

Photo: ibbl

冷凍切片分析耗時

目前,外科醫生利用「冷凍切片分析」(Frozen Section Analysis)在手術中檢測癌細胞,這種分析法除了耗時,有時也不正確。每個切片需要 30分鐘甚至更多時間才能準備好交由病理學家分析,如此一來大大增加了病患感染和麻醉導致的負面影響。此外,對某些類型的癌症來說,要用冷凍切片來分析有困難,有多達 10-20%的病例產生不可信的結果。

新發明正確率高達96%

但是,MasSpec筆和冷凍切片分析法不同。研究人員用MasSpec筆檢測了 253份樣本,這些樣本包含了乳癌、肺癌、甲狀腺癌和卵巢癌,當然還有健康的組織,結果發現MasSpec筆癌細胞檢測的正確率高達 96%。

post title

研發團隊希望明年就可以將MasSpec筆應用在臨床手術上,提供病患更精準、快速和安全的手術。

Photo: aaron gilson

不斷改良  希望明年臨床用

而研發團隊也不斷改良MasSpec筆,目前這支筆已經從可以分析 1.5公釐的組織到可以分析 0.6公釐的組織了。他們希望明年就可以在臨床手術中測試,並且獲得美國食品與藥物管理局的許可。

帶領研發團隊的埃柏林說:「這項科技令人興奮的地方在它如何清楚地滿足臨床的需求。這樣工具優雅又簡單,短期內就能讓外科醫生使用。」

來自研發團隊的德州貝勒醫學院內分泌手術負責人蘇利伯爾克(James Suliburk)醫生說:「我們希望可以提供病患更精準、更快速、更安全的手術,這項技術滿足了這三項。」

現在的阻礙:質譜儀

不過,雖然MasSpec筆本身製作成本便宜,但與它搭配的質譜儀又貴又笨重。埃柏林坦承:「現在的阻礙是質譜儀,我們希望質譜儀可以小一點、便宜一點,而且針對可以在手術室內進進出出來打造。」

post title

對癌症患者而言,手術後癌細胞有沒有切除乾淨、癌症復發的機率多寡,都是他們非常在乎的事。

Photo: Philips Communications

最新發明  增加手術精確度

目前,MasSpec筆是用來增加手術精確度最新的發明。

2013年,倫敦帝國學院發明了一把可以「聞出」癌細胞組織的手術刀。2017年,哈佛大學研究團隊利用雷射去分析要移除多少腦癌細胞。

病患一大福音

來自英國癌症研究組織(Cancer Research UK)的麥卡錫(Dr Aine McCarthy)醫生說:「像這類令人興奮的研究有加速醫生確定腫瘤是否癌變的潛力,以及了解腫瘤的特點。」

「在手術中如果能越快收集到這類資訊,就能幫助醫生越快為病患找到最棒的治療方法。」


延伸閱讀: 《美研究:大多數癌症是運氣太差造成
癌症味道 狗狗聞得到
在醫生的刀下醒來 「麻醉覺醒」的恐怖經歷

參考資料:
01 'Pen' identifies cancer in 10 seconds
02 'Pen' flags cancer in about 10 seconds
03 This cancer-detecting pen could one day help surgeons better remove tumors