Brustkrebs-Diagnose könnte erheblich von der Spektroskopie profitieren

Die Analyse von kleinen Kalziumablagerungen im Brustgewebe kann zur Unterscheidung von bösartigen und gutartigen Tumoren beitragen, aber manchmal ist es nicht einfach, eine solche Diagnose zu stellen. Jetzt glaubt ein Forscherteam in den USA, dass eine neue Methode, die eine spezielle Art von Spektroskopie zur Lokalisierung von Kalziumablagerungen während einer Biopsie verwendet, die Genauigkeit der Diagnose erheblich verbessern könnte.
Das Team vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Case Western Reserve University (CWRU) schreibt in einem online veröffentlichten Artikel über die Arbeit, die sie zu dieser Schlussfolgerung geführt hat Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften am 24. Dezember.

Calciumablagerungen

Mikrokalzifikationen oder kleine Kalziumablagerungen bilden sich, wenn Kalzium aus dem Blutstrom auf abgebaute Proteine ??und Fette, die von verletzten und sterbenden Zellen zurückbleiben, ablagert.
Sie können ein verräterisches Zeichen von Brustkrebs sein, aber die meisten Tumore, die sie enthalten, sind gutartig.
Mikroverkalkungen sind am häufigsten in Brusttumoren zu sehen, aber sie können auch auftreten, wenn auch selten bei anderen Krebsarten, sagt Co-Senior Autor Maryann Fitzmaurice, Senior Research Associate und außerordentlicher Professor für Pathologie und Onkologie bei CWRU, in einer Erklärung.
Die Verkalkung spielt auch eine wichtige Rolle bei Atherosklerose oder Arterienverkalkung.

Biopsie kann lang und mühsam sein

Wenn sich Mikroverkalkungen auf einer Mammographie zeigen, machen Ärzte eine Folgebiopsie des verdächtigen Gewebes, um auf Krebs zu testen.

Abbildungen zeigen, dass in etwa 1 von 10 Fällen mit solchen Mikrokalzifikationen der Tumor kanzerös ist, so dass die nachfolgende Biopsie kritisch ist.
Während des Eingriffs nimmt der Radiologe Röntgenaufnahmen aus drei verschiedenen Winkeln, um die winzigen Kalkablagerungen zu lokalisieren, führt dann eine Nadel in das Gewebe ein und entfernt bis zu 10 Gewebeproben.
Ein Pathologe prüft dann diese Proben, um zu sehen, ob sie Mikroverkalkungen enthalten.
Aber in 15 bis 25% der Fälle ist es nicht einfach, eine Gewebeprobe genau zu lokalisieren und zu entnehmen, was zu einer nicht schlüssigen Diagnose führt. Dies bedeutet, dass der Patient mehr Röntgenstrahlen haben muss und invasiver operiert werden muss, um weitere Proben zu entnehmen.
Aber, wie Fitzmaurice erklärt, ist dieser zweite Versuch selten erfolgreich:
"Wenn sie sie nicht im ersten Durchgang bekommen, bekommen sie sie normalerweise überhaupt nicht."
"Es kann ein sehr langer und mühsamer Eingriff für den Patienten werden, mit einer Menge zusätzlicher Röntgenaufnahmen, und am Ende bekommen sie bei einem von fünf Patienten immer noch nicht das, wonach sie suchen", fügt sie hinzu .

Neue Methode verwendet spezielle Art der Spektroskopie

Spektroskopie ist ein Weg, um die Zusammensetzung eines Materials zu bestimmen, indem untersucht wird, wie es Strahlung wie Licht absorbiert oder streut. Es wird oft in der physikalischen und analytischen Chemie verwendet und es gibt viele Anwendungen auch in der Medizin.

Eine der Herausforderungen bei der Anwendung der Technik in der Medizin sind Kosten und Geschwindigkeit: Oft ist die Ausrüstung sehr teuer und liefert nur langsam Ergebnisse in "Echtzeit".
In den vergangenen Jahren hat das MIT- und CWRU-Team daran gearbeitet, diese Herausforderung zu meistern, um dem Radiologen zu helfen, innerhalb von Sekunden festzustellen, ob das Gewebe Mikroverkalkungen enthält oder nicht.
Zuerst versuchten sie eine Methode basierend auf Raman-Spektroskopie, die Licht verwendet, um Energieverschiebungen in molekularen Schwingungen zu messen und präzise molekulare Strukturen aufzudecken. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie sehr genau Mikrokalkverfälschungen erkennt. Aber der Nachteil ist, dass die Ausrüstung teuer ist und die Analyse viel Zeit in Anspruch nimmt.
In dieser jüngsten Studie beschreiben die Forscher, wie sie sich einer anderen Methode, der sogenannten "diffusen Reflexionsspektroskopie", zuwandten und fanden, dass sie genauso genau wie die Raman-Spektroskopie Ergebnisse lieferte, aber viel schneller und zu geringeren Kosten.
Co-lead Autor Narahara Chari Dingari, ein Postdoc am MIT, sagt:
"Mit unserer neuen Methode konnten wir ähnliche Ergebnisse mit weniger Zeitaufwand und weniger Kosten erzielen."

97% Erfolgsrate mit diffuser Reflektionsspektroskopie

Die diffuse Reflexionsspektroskopie sammelt und analysiert Licht, nachdem es mit der Probe interagiert hat. Dies ergibt eine einzigartige "spektrographische Signatur".
In ihren PNAS Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...3/index.html In einem Papier beschreiben die Autoren, wie sie 203 Gewebeproben innerhalb von Minuten nach ihrer Entfernung von 23 Patienten untersuchten
Jede Probe kann eine von drei Arten sein, jede mit ihrer eigenen spektrographischen Signatur. Es könnte gesund sein, könnte Läsionen ohne Mikroverkalkungen enthalten, oder es könnte Läsionen mit Mikroverkalkungen enthalten.
Durch die Analyse dieser Muster erstellte das Team einen Computeralgorithmus, der eine Erfolgsrate von 97% bei der Identifizierung von Gewebe mit Mikrokalzifikationen aufwies.
Jaqueline Soares, eine weitere Hauptautorin und MIT-Postdoc, weist darauf hin, dass die Veränderung der Lichtabsorption in den verschiedenen Geweben wahrscheinlich auf veränderte Spiegel spezifischer Proteine ??(Elastin, Desmosin und Isodesmosin) zurückzuführen ist, die häufig mit Kalziumablagerungen in erkranktem Gewebe vernetzt sind.

Einfache Technologie mit hoher Genauigkeit ist ein "guter erster Schritt"

James Tunnell ist Associate Professor für Biomedizinische Technik an der Universität von Texas und war nicht an der Studie beteiligt. Er beschreibt die Studie als einen "guten ersten Schritt" hin zu einem System, das könnte einen großen Einfluss auf die Brustkrebsdiagnose haben.
"Diese Technologie kann in das System integriert werden, das bereits zur Entnahme von Biopsien verwendet wird. Es handelt sich um eine sehr einfache Technologie, die die gleiche Genauigkeit erreichen kann wie komplexere Systeme."
Das Team sieht vor, dass diese Technik von Radiologen verwendet wird, um den aktuellen Biopsieverfahren eine verbesserte "Echtzeit" -Anleitung zu bieten.
Da es die Analyseergebnisse innerhalb von Sekunden liefert, könnte die neue Technik dem Radiologen helfen, die Nadel an eine andere Stelle zu bewegen, bevor Proben genommen werden.
Die Forscher planen eine neue Studie, um den Ansatz in "Echtzeit" zu testen: als Biposies bei Patienten durchgeführt werden.
Mittel aus den National Institutes of Health, dem National Institute of Biomedical Imaging und Bioengineering und dem National Cancer Institute trugen zur Finanzierung der Studie bei.
Geschrieben von Catharine Paddock