Η Sonobiopsy παρέχει μια μη επεμβατική οδό για τη διάγνωση όγκων εγκεφάλου - Physics World

Η Sonobiopsy παρέχει μια μη επεμβατική οδό για τη διάγνωση όγκων εγκεφάλου - Physics World

Χρονική σήμανση: 13 Οκτωβρίου 2023 4:45 π.μ.

Ο μεταπτυχιακός φοιτητής Lu Xu φοράει μια συσκευή που στοχεύει εστιασμένο υπερήχο σε ακριβή σημεία στον εγκέφαλο
Μη επεμβατική πρόσβαση στον εγκέφαλο Ο μεταπτυχιακός φοιτητής Lu Xu φοράει μια συσκευή που στοχεύει εστιασμένο υπερήχο σε ακριβή σημεία στον εγκέφαλο. Αυτή η στόχευση είναι το πρώτο βήμα στην ηχοβιοψία, μια μη επεμβατική τεχνική που χρησιμοποιεί υπερήχους και μικροφυσαλίδες για να απελευθερώσει βιομόρια από όγκους εγκεφάλου στην κυκλοφορία του αίματος. (Ευγενική προσφορά: Hong Chen/Washington University)

Η διάγνωση ενός όγκου εγκεφάλου συνήθως συνεπάγεται νευροαπεικόνιση με αξονική τομογραφία και μαγνητική τομογραφία, ακολουθούμενη από χειρουργική εκτομή ή βιοψία ιστού. Μια μη επεμβατική και φθηνή εναλλακτική είναι η υγρή βιοψία με βάση το αίμα, η οποία αναλύει τους κυκλοφορούντες βιοδείκτες στο αίμα για τη λήψη μοριακών και γενετικών πληροφοριών σχετικά με τον όγκο και καθοδηγεί τις αποφάσεις θεραπείας. Δυστυχώς, οι βιοδείκτες που προέρχονται από τον όγκο του εγκεφάλου ανιχνεύονται μόνο σε σπάνιες ποσότητες, καθώς ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός (BBB) ​​εμποδίζει τη μεταφορά τέτοιων βιοδεικτών στην περιφερική κυκλοφορία.

Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, οι ερευνητές στο Το Πανεπισ χρησιμοποιούν εστιασμένο υπερήχο (FUS) και μικροφυσαλίδες για να διαταράξουν προσωρινά το BBB και να απελευθερώσουν μεγάλες ποσότητες βιοδεικτών στην κυκλοφορία του αίματος για ανάλυση. Σε μια προοπτική δοκιμή πρώτης σε άνθρωπο, διαπίστωσαν ότι η απελευθέρωση βιοδεικτών στην κυκλοφορία του αίματος που προκαλείται από το FUS - μια μέθοδος που ονομάζουν ηχοβιοψία - είναι εφικτή και ασφαλής για χρήση.

«Με αυτήν την τεχνική, μπορούμε να λάβουμε ένα δείγμα αίματος που αντανακλά τη γονιδιακή έκφραση και τα μοριακά χαρακτηριστικά στη θέση μιας βλάβης στον εγκέφαλο. Είναι σαν να κάνεις βιοψία εγκεφάλου χωρίς τους κινδύνους της χειρουργικής επέμβασης στον εγκέφαλο», εξηγεί ο συν-ανώτερος συγγραφέας Eric Leuthardt Σε δήλωση Τύπου.

Το διακρανιακό FUS χαμηλής έντασης, που χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με ενδοφλέβια έγχυση μικροφυσαλίδων, παρέχει προσωρινό και αναστρέψιμο άνοιγμα του BBB και μπορεί να στοχεύσει βλάβες στον εγκέφαλο με ακρίβεια χιλιοστού. Οι μικροφυσαλίδες, οι οποίες παραδοσιακά χρησιμοποιούνται ως παράγοντες αντίθεσης υπερήχων, υφίστανται σπηλαίωση κατά την έκθεση στο FUS και ενισχύουν τις μηχανικές επιδράσεις του.

Για τη διεξαγωγή ηχοβιοψίας, μια τεχνική που πρωτοστάτησε ο Leuthardt και ο συν-ανώτερος συγγραφέας Χονγκ Τσεν, η ομάδα ανέπτυξε μια συμπαγή συσκευή FUS που μπορεί να συνδεθεί απευθείας σε έναν κλινικό καθετήρα νευροπλοήγησης, επιτρέποντας την ακριβή τοποθέτηση του μορφοτροπέα FUS. Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει την εύκολη ενσωμάτωση της υπερηχοβιοψίας στις υπάρχουσες κλινικές ροές εργασίας χωρίς να απαιτείται από τους νευροχειρουργούς να αναλάβουν πρόσθετη εκπαίδευση.

Για να αξιολογήσουν τη σκοπιμότητα και την ασφάλεια της υπερηχοβιοψίας με τον κατευθυνόμενο από νευροπλοήγηση μετατροπέα FUS, οι Leuthardt, Chen και οι συνεργάτες του πραγματοποίησαν μια πιλοτική δοκιμή ενός βραχίονα σε πέντε ασθενείς με υψηλού βαθμού γλοίωμα (τέσσερις είχαν γλοιοβλάστωμα, ένας είχε διάχυτο υψηλού βαθμού γλοίωμα ).

Οι ερευνητές πραγματοποίησαν ηχοβιοψία σε αναισθητοποιημένους ασθενείς πριν από την προγραμματισμένη χειρουργική αφαίρεση του όγκου του εγκεφάλου. Χρησιμοποιώντας εικόνες μαγνητικής τομογραφίας και αξονικής τομογραφίας που αποκτήθηκαν εκ των προτέρων για την καταγραφή της θέσης του κεφαλιού του ασθενούς, τοποθέτησαν τον μορφοτροπέα FUS για να ευθυγραμμίσουν την εστίασή του στη θέση του όγκου. Μετά από ενδοφλέβια ένεση μικροφυσαλίδων, εφάρμοσαν κατεργασία με υπερήχους FUS για 3 λεπτά.

Η ανάλυση των δειγμάτων αίματος που συλλέχθηκαν πριν και 5, 10 και 30 λεπτά μετά την υπερήχηση αποκάλυψε ότι η ηχοβιοψία αύξησε τη συγκέντρωση του κυκλοφορούντος DNA όγκου (ctDNA). Αυτό περιλάμβανε μέγιστες αυξήσεις κατά 1.6 φορές για θραύσματα DNA χωρίς κύτταρα (cfDNA), 1.9 φορές για ctDNA παραλλαγής όγκου συγκεκριμένου ασθενούς και 5.6 φορές για ctDNA με μεταλλάξεις TERT (που υπάρχουν σε περισσότερους από τους μισούς ασθενείς με γλοιοβλάστωμα και σχετίζεται με κακά αποτελέσματα θεραπείας).

Η μελέτη επαλήθευσε επίσης ότι η διαδικασία ήταν ασφαλής και δεν προκάλεσε βλάβη στον εγκεφαλικό ιστό. Κατά τη διάρκεια της υπερήχων με FUS, οι ασθενείς δεν εμφάνισαν σημαντικές διακυμάνσεις στα ζωτικά σημεία και δεν υπήρξαν ανεπιθύμητες ενέργειες. Τα δείγματα όγκου που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης δεν έδειξαν μικροαιμορραγία ή δομικές αλλαγές μεταξύ των περιοχών που υποβλήθηκαν σε υπερήχους και μη.

Οι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η εργασία τους «σημαδεύει ένα κρίσιμο αρχικό ορόσημο για την επίδειξη της σκοπιμότητας και της ασφάλειας της υπερηχοβιοψίας σε ασθενείς με υψηλού βαθμού γλοίωμα». Επισημαίνουν ότι ενώ αυτή η μελέτη διεξήχθη σε χειρουργείο πριν από τη χειρουργική επέμβαση, τα χειρουργικά περιβάλλοντα και η αναισθησία δεν είναι απαραίτητα και η ηχοβιοψία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε κλινική ή στο κρεβάτι ενός ασθενούς.

«Με αυτή τη δυνατότητα μη επεμβατικής, μη καταστροφικής πρόσβασης σε κάθε μέρος του εγκεφάλου, μπορούμε τώρα να λάβουμε γενετικές πληροφορίες από όγκους σε κάθε στάδιο της φροντίδας των ασθενών, από τη διάγνωση του όγκου μέχρι την παρακολούθηση της θεραπείας και την ανίχνευση υποτροπής», λέει ο Chen. «Μπορούμε τώρα να αρχίσουμε να ανακρίνουμε ασθένειες που παραδοσιακά δεν υποβάλλονται σε χειρουργικές βιοψίες, όπως νευροαναπτυξιακές, νευροεκφυλιστικές και ψυχιατρικές διαταραχές».

Η μελέτη περιγράφεται στο npj Ογκολογία Ακριβείας.

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Κόσμος Φυσικής