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Le scalpel chirurgical renifle le cancer
Dans l'espoir d'aider les oncologues à retirer chaque morceau de tissu tumoral pendant la chirurgie, les chercheurs développent de nouveaux outils d'imagerie qui fonctionnent en temps réel dans la salle d'opération. Des chercheurs européens ont maintenant démontré qu'un instrument d'analyse chimique appelé spectromètre de masse peut être couplé à un électroscalpel pour créer un profil moléculaire des tissus pendant la chirurgie. Les chercheurs ont montré que la méthode peut être utilisée pour cartographier différents types de tissus et distinguer les tissus cancéreux. L'appareil commencera les essais cliniques le mois prochain.
Opération chimique : Cette machine utilise la spectrométrie de masse pour créer des cartes moléculaires des tissus pendant la chirurgie. Les fumées générées par un électroscalpel sont aspirées dans la machine par la tubulure en bas à gauche.
Lorsqu'un chirurgien pratique une chirurgie du cancer, il n'a aucune information directe sur l'emplacement de la tumeur, explique Zoltán Takáts, professeur à Université Justus-Liebig à Giessen, en Allemagne. Au lieu de cela, les chirurgiens s'appuient sur des analyses d'imagerie préopératoires et sur les commentaires des pathologistes examinant des biopsies tissulaires au microscope. Nous voulons fournir un outil qui soit entre leurs mains, afin que s'ils pensent qu'une structure semble suspecte, ils puissent simplement la tester, explique Takáts.
La spectrométrie de masse, méthode très précise pour identifier des molécules en analysant le rapport entre leur masse et leur charge, est déjà utilisée par une poignée de groupes de recherche pour étudier des échantillons biologiques. Les chercheurs savent depuis de nombreuses années que les tissus tumoraux et les tissus sains ont des profils moléculaires différents et que cela peut être utilisé pour les distinguer, voire pour déterminer l'agressivité d'une tumeur particulière. D'autres groupes de recherche ont utilisé la spectrométrie de masse pour analyser les tissus biopsiés et ont montré qu'elle pouvait faire ces différenciations. Le problème avec l'utilisation de la spectrométrie de masse dans la salle d'opération est la collecte d'échantillons. Avant que les molécules puissent être analysées, elles doivent être ionisées et aspirées dans la machine. La création d'ions nécessite de bombarder un échantillon avec un flux de particules chargées, souvent un gaz, et ces méthodes ne conviennent pas à la salle d'opération. Un jet d'azote à haute tension n'est pas compatible avec le corps humain, dit Takáts.
Takáts s'est rendu compte que certains outils de coupe chirurgicaux, y compris les électroscalpels, produisent des ions gazeux comme une sorte de déchet pouvant être analysés par spectrométrie de masse. Et ces fumées, souvent appelées fumées chirurgicales, sont déjà collectées pendant la chirurgie car elles sont nocives pour les poumons. Takáts et ses collaborateurs ont découvert que la spectrométrie de masse de la fumée chirurgicale peut être utilisée pour créer une carte moléculaire d'une tumeur. Une fois les fumées aspirées dans le spectromètre de masse, les produits chimiques de l'échantillon sont identifiés et comparés à une base de données pour donner au chirurgien une lecture. La collecte et l'analyse d'un échantillon chimique prennent quelques centaines de millisecondes. Nous pouvons dessiner une carte et dire que cette partie est un foie sain, c'est-à-dire du tissu conjonctif, c'est du tissu adipeux, c'est-à-dire un cancer, dit Takáts.
Ce travail représente une étape importante dans l'application de la spectrométrie de masse à la médecine, dit R. Graham cuisiniers , un professeur de chimie à l'Université Purdue qui n'était pas impliqué dans la recherche.
La spectrométrie de masse n'est qu'une des nombreuses techniques d'imagerie évaluées pour une utilisation pendant la chirurgie. Une autre approche consiste à injecter à un patient des colorants fluorescents qui se lient aux molécules tumorales et sont visibles à la lumière infrarouge. Mais la spectrométrie de masse peut fournir des informations plus complètes sur les profils moléculaires des tissus. Le nouveau système fournit non seulement des informations en temps réel, mais produit également une image de la tumeur, en utilisant des informations chimiques, qui pourraient également aider à guider les soins postopératoires. L'imageur pourrait, par exemple, révéler une forme de cancer particulièrement agressive, et cette information pourrait guider les oncologues dans la prescription du bon médicament.
Cooks développe un type différent de système de spectrométrie de masse pour l'analyse des tissus. Son système, appelé DESI, nécessite de pulvériser un brouillard de particules chargées sur le tissu, mais il peut analyser une plus large gamme de molécules et pourrait fournir des informations plus détaillées. La technique de Takáts échantillonne principalement les molécules grasses appelées lipides qui composent les membranes cellulaires.
Jusqu'à présent, les chercheurs allemands ont testé le système de spectrométrie de masse chirurgicale sur plusieurs animaux, dont des rongeurs, atteints de cancer. Le groupe travaille également avec des vétérinaires pour utiliser le scalpel lors d'interventions chirurgicales d'ablation de tumeurs chez des chiens présentant des tumeurs naturelles. Le mois prochain, l'appareil sera soumis à des essais cliniques sur l'homme, et Takáts travaille avec Meyer Haake , une société allemande d'appareils électrochirurgicaux, pour développer les machines.
L'obstacle le plus important restant à faire entrer la spectrométrie de masse dans la salle d'opération peut être le coût. Un système d'électrochirurgie coûte généralement 8 000 $, tandis qu'un système commercial de spectrométrie de masse commence à 120 000 $. Takáts note que le marché de la spectrométrie de masse est actuellement très petit, mais l'ouverture du marché chirurgical peut aider à réduire les coûts. En utilisant des instruments adaptés au type d'analyse pertinent pour les tissus biologiques, qui n'ont pas besoin d'être aussi performants que ceux des laboratoires de chimie, Takáts espère fabriquer une machine qui coûte environ 20 000 $.