MassSpec kalemi, ameliyat sırasında insanlardaki kanseri hızlı ve doğru bir şekilde tespit etmekte, tedavinin gelişmesine yardımcı olmakta ve kanserin tekrar etme olasılığını azaltmaktadır.
Austin’deki Texas Üniversitesi’nde bilim adamları ve mühendislerden oluşan bir ekip, ameliyat sırasında kanserli dokuları hızlı ve doğru bir şekilde tespit edebilen, mevcut teknolojinin 150 katı kadar daha hızlı olan ve yaklaşık 10 saniye içinde sonuç verebilen güçlü bir alet icat ettiler. MassSpec kalemi, cerrahlara hangi dokuları kesmeleri ya da korumaları gerektiği hakkında kesin tanı bilgisi veren, tedaviyi iyileştirmeye yardımcı olan ve kanserin tekrar etme olasılığını azaltan yenilikçi el cihazıdır.
Bu araştırma, Eylül ayında Science Translational Medicine dergisinin 6. sayısında yayımlandı.
Çalışmayı tasarlayan ve araştırma ekibine öncülük eden Austin Texas Üniversitesi Kimya Bölümü’nde Yard. Doç. Livia Schiavinato Eberlin, ‘’ Eğer ameliyat sonrası kanser hastaları ile konuşursanız, pek çoğunun söyleyeceği ilk şey, cerrahın tüm kanserli hücreleri temizlemiş olduğunu umuyor olmalarıdır.’’ diyor. ‘’ Durum böyle olmadığında ise, bu sadece üzücü oluyor. Fakat, tasarlanan teknoloji, ameliyat sırasında, cerrahlar için kanserin kalan tüm izini yok etme ihtimalini büyük ölçüde arttırabilir.’’
Donmuş kesit analizi (Frozen Section Analysis) adı verilen kanser teşhisi ve ameliyat sırasında kanserli ve sağlıklı dokular arasındaki sınırın belirlenmesine yönelik mevcut modern yöntem yavaştır ve bazen de doğru sonuçlar vermemektedir. Her bir örneğin hazırlanması ve patologlar tarafında yorumlanması 30 dakika ya da biraz daha fazla sürmektedir. Bu da hastalarda enfeksiyon riskini ve anestezinin olumsuz etkisini arttırmaktadır. Vakaların yüzde 10 ila 20’sinde güvenilir olmayan sonuçlar doğurabilen bazı kanser türleri için donmuş kısmın yorumlanması zor olabilir.
Bununla birlikte, 253 kanserli hastadan alınan dokularda yapılan testlerde, MassSpec kaleminin tanı koyması yaklaşık 10 saniye sürdü ve konulan tanıların yüzde 96’dan fazlası doğru teşhis edildi. Bu teknoloji aynı zamanda, karışık hücresel bir yapı sunan sağlıklı ve kanserli dokular arasındaki marjinal bölgelerde bulunan kanseri de tespit edebilmektedir. Araştırma ekibi, 2018 yılında, onkolojik ameliyatlar esnasında bu teknolojiyi test etmeyi ummaktadırlar.
Baylor Üniversitesi Tıp Fakültesi Endokrin Cerrahisi Başkanı ve projenin ortak çalışanlarından James Suliburk,‘’ Yapmak istediğimiz şey, her zaman hastalara daha kesin, daha hızlı ya da daha güvenli bir ameliyat sunabilmektir.’’ diyor. ‘’ Bu teknoloji, üç amacı da sağlamaktadır. Ayrıca bu teknoloji, hangi dokuların alınması ve hangi dokuların geride bırakılması konusunda daha kesin olabilmemize imkan sağlamaktadır.’’
Kanserin maksimum seviyede bertaraf edilmesi, hastaların hayatta kalma oranının arttırılması için kritik bir öneme sahip olmasına rağmen, çok fazla sağlıklı dokunun da alınması hastalar için olumsuz sonuçlar doğurabilir. Örneğin, göğüs kanseri hastaları, esnetik etkilere ek olarak, daha yüksek oranda ağrılı yan etkiler ve sinir hasarı riskini deneyimlemektedir. Bunun yanında, tiroid kanseri hastaları konuşma kabiliyetlerini ya da kas ve sinir fonksiyonları için önemli olan vücudun kalsiyum seviyesini düzenleme yeteneğini kaybedebilirler.
Bu araştırma, kimya, mühendislik ve tıp alanlarını birleştiren disiplinlerarası bir ekip tarafından tamamlandı. Araştırmaya temel olarak katkıda bulunan diğer katılımcılar, Austin Texas Üniversitesi Cockrell Mühendislik Okulu biyomedikal mühendisliği profesörü Thomas Milner ve onun laboratuvar ekibi, diğer laboratuvar üyeleri ile birlikte deneysel çalışmaları yürüten, Austin Texas Üniversitesi’ndeki Eberlin Laboratuvarında araştırma görevlisi olan Jialing Zhang, Texas Üniversitesi Dell Tıp Fakültesi’nde Yard. Doç. Anna Sorace, Baylor Üniversitesi Tıp Fakültesi patoloji profesörleri Chandandeep Nagi ve Wendong Yu ve Texas Üniversitesi MD Anderson Kanser Merkezi’nde patoloji profesörü Jinsong Liu’dur.
Araştırma ekibi ve Texas Üniversitesi, tasarladıkları teknoloji için patent başvuruları yaptı ve şu an dünya çapında patentlerin güvenliği için çalışmaktadırlar.
MassSpec Kalemi Çalışma Prensibi
Canlı hücreler, ister sağlıklı ister kanserli olsun, metabolit adı verilen küçük moleküller üretirler. Bu moleküller, toksinlerin atılması gibi diğer faydalı fonksiyonların yanında enerji üretimi, büyüme ve çoğalma gibi yaşamın tüm önemli süreçlerinde yer alırlar. Her bir kanser türü, benzersiz metabolit kümesi ve parmak izi gibi davranan biyomarkörler (biyolojik belirteç) üretir.
Eberlin, ‘’ Kanser hücreleri, kontrolsüz olarak büyüdükleri için düzensiz bir metabolizmaya sahiptir.’’ diyor. ‘’ Kanser hücreleri ve sağlıklı hücrelerdeki metabolitler çok farklı oldukları için, dokunun moleküler parmak izini elde etmek için onları ekstrakt edip MassSpec kalemi ile analiz etmekteyiz. İnanılmaz olan şey ise, MassSpec kaleminin, basit bir kimyasal proses yoluyla doku hasarına yol açmadan moleküler tanı bilgisini hızlı bir şekilde sağlayabilmesidir.
Karakterize edilmemiş doku örneğinden MassSpec kalemi ile elde edilen moleküler parmak izi, Eberlin ve iş arkadaşlarının 253 doku örneğinden topladıkları moleküler parmak izi veri tabanında çalışan istatistiksel sınıflandırıcı olarak adlandırılan bir yazılım ile hemen değerlendirilebilmektedir. Örnekler, göğüs, akciğer, tiroid ve yumurtalıkların sağlıklı ve kanserli dokularını içermektedir.
MassSpec kalemi, analizi tamamladığı zaman, ‘’Normal’’ ya da ‘’Kanser’’ kelimeleri otomatik olarak bilgisayar ekranında belirmektedir. Akciğer kanseri gibi belirli kanser türleri için, alttür adı da ekranda görülebilir.
İnsan numuleri üzerinde yapılan testlerde, cihazın kanser tanısında, yüzde 96’dan daha yüksek bir doğruluk oranına sahip olduğu görüldü. Ayrıca araştırma ekibi, cihazın, canlı ve tümörlü farelerde, ameliyat sırasında görülür herhangi bir doku hasarına yol açmadan ve hayvanlar üzerinde herhangi bir strese neden olmaksızın kanseri doğrulukla tespit ettiğini gösterdi.
Doktorlar, tek kullanımlık bu el cihazını kolayca kullanabilirler. Kullanım için gereken şeyler, kalemi hastanın dokusu karşısında tutmak, ayak pedalı kullanarak otomatik analizi tetiklemek ve sonuç için birkaç saniye beklemektir. Bu süre içerisinde, kalem, doku üzerine bir damla su bırakır ve küçük moleküller bu suya doğru hareket ederler. Ardından cihaz, su numunesini binlerce molekülü moleküler parmak izi olarak belirleyen kütle spektrometresi adı verilen cihaza yönlendirir.
Ayrıca bu proses, hastalarda düşük etkilere sahiptir.
Zang, ‘’ MassSpec kalemini tasarlarken, işlem boyunca sadece su ve MassSpec kaleminin plastik ucu ile temas ederek dokunun sağlam (bozulmamış) kaldığından emin olduk.’’ diyor. ‘’ Sonuç, çok yakında klinik kullanım aşamasına geçmekten heyecan duyduğumuz biyolojik olarak uyumlu ve otomatikleştirilmiş tıbbi bir cihazdır.’’
Kaynak: sciencedaily.com
- Biyomühendislikte Yapay Zeka Yaklaşımı - 12 Temmuz 2018
- Alan Turing’den Desalinasyon Tekniği - 9 Haziran 2018
- Elektronik Kurtarma Köpekleri - 9 Haziran 2018
- Çevre Dostu Güneş Kremleri - 19 Mayıs 2018
- Kırmızı-Yeşil Renk Körlüğü için Kontakt Lenslerde Yeni Gelişme - 9 Mayıs 2018
- Dijital Penisilin Üretimi - 28 Nisan 2018
- Yapay Zeka ile Kimyasal Sentez - 19 Nisan 2018
- Kauçuk Banyo Oyuncaklarının Karanlık Yüzü - 8 Nisan 2018
- Protein Kristalizasyonu İçin Geliştirilen Yeni Yöntem - 30 Mart 2018
- Eski Elektroniklerin Geri Dönüşümünde Mısır Tarlalarının Rolü - 30 Mart 2018