Reseksi bedah jaringan kanker adalah pengobatan umum yang digunakan untuk mengurangi kemungkinan penyebaran kanker ke jaringan sehat. Namun, kemanjuran pembedahan tersebut sangat bergantung pada kemampuan ahli bedah untuk membedakan antara jaringan kanker dan jaringan sehat.
Diketahui bahwa aktivitas metabolisme jaringan kanker dan jaringan sehat berbeda secara signifikan: jaringan kanker sering kali memiliki aliran darah yang kacau dikombinasikan dengan kadar oksigen yang rendah, atau hipoksia. Dengan daerah hipoksia yang umum pada jaringan kanker, identifikasi hipoksia yang akurat dapat membantu membedakan jaringan kanker dari jaringan sehat selama operasi.
Periset dari Sekolah Teknik Thayer di Dartmouth dan University of Wisconsin-Madison sedang menyelidiki penggunaan probe fluoresen untuk pencitraan waktu nyata dari konsentrasi oksigen lokal dalam jaringan selama operasi. Mereka mempresentasikan temuan mereka di Jurnal Optik Biomedis.
Ketika probe neon terangsang oleh cahaya, mereka kembali ke keadaan dasar dan memancarkan cahaya pada energi yang berbeda. Segera setelah penerangan, probe memancarkan pulsa cahaya optik pendek yang dikenal sebagai fluoresensi cepat. Beberapa probe juga dapat menghasilkan sinyal fluoresensi yang tertunda beberapa saat setelah iluminasi.
Meskipun sinyal fluoresensi cepat dan lambat meluruh dari waktu ke waktu, sinyal fluoresensi cepat meluruh dengan cepat dibandingkan dengan peluruhan berkepanjangan dari fluoresensi tertunda. Peluruhan sinyal fluoresensi yang tertunda dapat diamati dan dianalisis lebih lanjut untuk lebih memahami aktivitas metabolisme jaringan di dekatnya.
Penilaian oksigenasi waktu nyata
Penulis pertama Arthur Petusseau dan rekan menggunakan sistem pencitraan optik untuk memantau cahaya yang dipancarkan oleh probe molekul endogen protoporphyrin IX (PpIX) dalam model tikus kanker pankreas di mana terdapat daerah hipoksia.
Para peneliti memberikan PpIX baik sebagai salep topologi atau melalui injeksi ke sisi samping hewan dan menghasilkan fluoresensi menggunakan dioda laser termodulasi 635 nm sebagai sumber eksitasi. Mereka menemukan bahwa rasio tertunda untuk mendorong fluoresensi berbanding terbalik dengan tekanan parsial oksigen lokal dalam jaringan.
Intensitas lemah dari sinyal fluoresensi yang tertunda membuatnya sulit untuk dideteksi secara teknis. Untuk mengatasinya, para peneliti menggunakan sistem pencitraan berpagar waktu yang memungkinkan pemantauan sekuensial sinyal fluoresensi hanya dalam jendela waktu kecil. Ini memungkinkan mereka untuk mengurangi deteksi kebisingan latar belakang dan secara akurat memantau perubahan sinyal fluoresensi yang tertunda.
Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa sinyal fluoresensi tertunda yang diperoleh dari sel hipoksia kanker lima kali lipat lebih besar daripada yang diperoleh dari jaringan yang sehat dan teroksigenasi dengan baik. Selain itu, tim juga menemukan bahwa sinyal fluoresensi yang tertunda dapat diperkuat lebih lanjut dengan palpasi jaringan (menerapkan tekanan pada kulit selama pemeriksaan fisik), yang meningkatkan hipoksia sementara dan memungkinkan kontras temporal antara kedua sinyal.
“Karena sebagian besar tumor memiliki mikro regional hipoksia, pencitraan sinyal hipoksia dari PpIX menunda fluoresensi memungkinkan kontras yang sangat baik antara jaringan normal dan tumor,” kata Petusseau.
Spektroskopi multimodal mendeteksi tumor otak in vivo
Para peneliti menyimpulkan bahwa pemantauan tertunda fluoresensi yang timbul karena emisi unik dari probe fluoresen PpIX di hadapan hipoksia memiliki beberapa manfaat dalam membedakan antara jaringan sehat dan kanker selama operasi. “Memperoleh fluoresensi yang cepat dan tertunda dalam siklus sekuensial yang cepat memungkinkan untuk mencitrakan kadar oksigen dengan cara yang tidak bergantung pada konsentrasi PpIX,” kata mereka.
“Teknologi sederhana yang dibutuhkan, dan kemampuan frame rate yang cepat ditambah dengan rendahnya toksisitas PpIX membuat mekanisme kontras ini dapat diterjemahkan ke manusia. Ini dapat dengan mudah digunakan di masa depan sebagai mekanisme kontras intrinsik untuk panduan bedah onkologis,” klaim Petusseau.
