「神笔」轻轻一点,10 秒区分正常组织与肿瘤组织

2017-09-17 18:00 来源:丁香园 作者:轻舞飞扬
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「恰好」完全切除肿瘤是医生和患者都最期望获得的手术效果,所谓「恰好」,即:达到切缘阴性,同时不过多地切除正常组织。

现实中,这一理想状态往往不容易达到。其中,最大的阻碍就是,有些肿瘤特别是恶性癌灶,在肉眼下难辨其与正常组织的边界。在这种情况下,外科医生只好凭经验处理,比如在确切的癌灶之外多切除 2 cm,以期实现切缘阴性。

虽然我们知道个人经验未必可靠,无法保证不漏切部分癌灶,但也一直无解决该问题的好方法。然而就在不久前(2017 年 9 月 6 日),一篇发表在著名期刊《科学转化医学》杂志(系《科学》杂志的子刊)上的重磅研究让我们看到了希望的曙光。

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图 1《Science Translational Medicine》杂志 2017 年 9 月 6 日封面

一支神奇的笔

如上是这一期杂志的封面图,图中就是这个重磅研究的成果,一只名叫 MasSpec Pen 的笔状设备。

研究人员用这支笔对 20 例人体肿瘤薄组织切片,以及 253 例病人组织标本(包括正常组织和癌组织,涉及乳腺、肺、甲状腺、卵巢等器官)进行检测,将检测结果与先前已完成的病理结果进行核对,结果发现:

MasSpec Pen 识别癌组织的敏感度为 96.4%,特异度为 96.2%,总准确度高达 96.3%。

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图 2 MasSpec Pen 识别癌组织的敏感度(Sensitivity)、特异度(Specificity)和准确度(Accuracy)

除此之外,研究还发现,MasSpec Pen 不仅能准确地分辨正常组织与癌组织,而且能够准确预测甲状腺肿瘤的良、恶性,以及区分肺癌的各种亚型。这简直是要挑战病理科医生的节奏啊!

有人问了,以上研究都是在离体组织进行的,这个笔能在手术过程中用么?会不会对机体产生损伤、造成不良影响?

研究者发明该设备的初衷就是帮助外科医生精准地确定癌组织与正常组织的边界,自然要进行活体组织试验。

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图 3 术中检测荷瘤小鼠

上图是荷瘤小鼠手术过程中用 MasSpec Pen 检测肿瘤组织,该研究结果显示,术中使用 MasSpec Pen 对机体组织无任何直接或间接的损伤。

而且,非常重要的一点是:在整个过程中,笔尖仅需接触组织 3 秒,而等待结果的时间仅需 10 秒!

在耗时方面,其与快速冰冻病理(需 30 分钟左右)的差距,差不多等同于速度上坐飞机与走路相比的差距。

还有一个优点不得不说,即:MasSpec Pen 不仅能识别正常组织、癌组织,还能识别两者共存的组织。这就是分子水平的诊断的巨大优势,是精准医疗的典型。

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图 4 如图所示,经检测,1、2 识别为正常组织、4、5 识别为癌组织,而采集的 3 号既有正常组织又有癌组织

MasSpec Pen 的工作原理

又有人猜想,这支笔功能如此强大,难道内置有高科技人工智能芯片?

当然没那么夸张,其原理很普通,从上面的图中也可以看到,其核心就是大家都熟悉的质谱分析。即:通过摄取笔尖接触组织的分子,对其进行质谱分析,与数据库中收集的组织质谱分析数据对比,进而得出最匹配的结果。

另外,这个笔状设备只是整个设备的一部分,整个设备全貌如下:

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图 5 MasSpec Pen 设备整体及笔尖摄取组织分子原理

有人可能要有点失望了:原来整个设备那么大啊,本意为就只有一支笔那么样方便呢?

且不说技术上能不能把设备全部压缩成一支笔的大小,单从医生的习性上,也不能把任何设备做得跟笔一样的形状和大小啊。(你懂的……)

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图 6 带 5 支,这下不用再找笔了吧?(Too young too simple)

笔尖摄取组织分子的原理从上图也可清晰看出:

笔尖有三个管道,一个进水管、一个进气管、一个回收管。先从进水管冲出微量水滴,与组织接触 2 秒,以待组织分子融入水滴,然后从中间的管道冲出气体,用压力将摄取组织分子的水滴沿着回收管冲回质谱分析仪。

是不是操作特简单,在组织表面轻轻一点即可完成,哪里不清楚就点哪里!

不难看出,该笔尖摄取组织分子的过程与以往的活检有着本质的区别,后者是有创操作,具有出血、肿瘤转移等风险,而前者完全可以说是无创操作。

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图 7 MasSpec Pen 采集组织标本前与采集标本后照片对照,整个过程几乎看不到任何损伤 

简单总结下 MasSpec Pen 的优点:

1. 操作简单,只需轻轻一点,且完全无创。

2. 识别癌组织的敏感度为 96.4%,特异度为 96.2%,总准确度高达 96.3%。

3. 用时极短(3 秒采集、10 秒出结果),可在术中实时辨别癌组织。

这些都是足以令外科医生欣喜而难以拒绝的优点,是不是有点等不及要亲自操作试一试了?让我们共同期待研究人员尽量降低费用、尽快将其推广到临床中来;也期待研究人员进一步优化产品,比如设计与腹腔镜器械相匹配的探头、除了质谱分析还可结合其他方法深入提高肿瘤组织的病理识别能力(更多肿瘤良恶性及亚型方面)等。

在这个精准医疗的时代,相信 MasSpec Pen 一定会大有所为,医生、患者也都将从中受益。

编辑: 程培训

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