«Наши обнадеживающие результаты показывают, что рамановская спектроскопия может быть преобразована в новый оптический метод, который может помочь избежать инвазивных процедур, используемых для диагностики рака щитовидной железы, путем предоставления биохимической информации, которая в настоящее время недоступна», – сказал Джеймс В. Чан из Калифорнийского университета в Дэвисе, штат Вашингтон.S.А. "Это может иметь большое значение в области патологии и может привести к новым способам диагностики других заболеваний."
В журнале Оптического общества (OSA) Biomedical Optics Express – мультидисциплинарная группа во главе с Чаном; Майкл Дж. Кэмпбелл, Калифорнийский университет, Дэвис, США.S.А.; и Эрик К. Хуанг, Вашингтонский университет, Сиэтл, США.S.А., сообщают, что их подход к спектроскопии комбинационного рассеяния позволяет различать здоровые и раковые клетки щитовидной железы человека с точностью 97%.
«Насколько нам известно, мы первые, кто использовал клинические клетки щитовидной железы человека, чтобы показать, что рамановская спектроскопия может идентифицировать подтипы рака на уровне отдельных клеток», – сказал Чан. «Однако нам нужно будет увеличить как количество клеток, так и количество обследованных пациентов, чтобы подтвердить точность метода комбинационного рассеяния света."
Улучшение клеточной диагностики
Шишка или узелок на шее – частый симптом рака щитовидной железы. Однако большинство узлов щитовидной железы не являются злокачественными.
Тонкоигольная аспирационная биопсия под контролем ультразвука обычно используется для выявления рака путем введения тонкой иглы в узелок для получения клеток, которые готовятся на предметном стекле микроскопа, окрашиваются и анализируются патологом.
Примерно в 15-30% случаев патолог не может определить, являются ли клетки, полученные при биопсии, доброкачественными или злокачественными.
В этих случаях требуется хирургическая процедура, известная как тиреоидэктомия, для удаления ткани, которая дает больше информации для более точного диагноза.
Исследователи обратились к рамановской спектроскопии как к возможному решению, потому что это неинвазивный метод, который не требует подготовки или окрашивания образцов для определения тонких различий в молекулярном составе сложных образцов, таких как клетки.
«Мы хотели бы использовать рамановскую спектроскопию для улучшения анализа патологами клеток, полученных с помощью тонкоигольной аспирации, чтобы уменьшить количество необходимых тиреоидэктомий», – сказал Чан. "Это позволит минимизировать хирургические осложнения и снизить расходы на здравоохранение."
Биохимическая информация от всей клетки
Для нового исследования исследователи использовали рамановский микроскоп с линейным сканированием, который позволил им быстро получать рамановские сигналы от всего объема клетки. Это позволило им более точно фиксировать химический состав целых ячеек по сравнению с другими подходами, которые получают рамановский спектр только из части объема ячейки. Затем использовались многомерные статистические методы и методы классификации для анализа данных комбинационного рассеяния и объективной, беспристрастной классификации ячеек.
Исследователи применили этот подход к рамановской спектроскопии к отдельным клеткам, выделенным из 10 узлов щитовидной железы пациентов, диагностированных как доброкачественные или злокачественные.
Анализ данных выявил уникальные спектральные различия, которые могут отличить раковые клетки от доброкачественных с диагностической точностью 97%. Они также показали, что другие подтипы можно идентифицировать по их спектральным различиям.
«Эти предварительные результаты впечатляют, потому что они включают отдельные клетки из клинических образцов человека, но необходимо проделать большую работу, чтобы перейти от исследовательского проекта к окончательному клиническому использованию», – сказал Чан.
Помимо тестирования на большем количестве клеток и пациентов, исследователи также должны применить метод к клеткам, полученным с помощью тонкой аспирации, и протестировать его на образцах, для которых патолог не может определить, являются ли клетки доброкачественными или злокачественными.
Они также хотят разработать автоматизированную систему-прототип, которая может выполнять измерения и анализ комбинационного рассеяния с минимальным вмешательством человека.