Блог

Dec 29, 2023

Новая система визуализации профессора CI MED приближает эндоскопию к «Святому Граалю» в онкологической хирургии

Профессор Медицинского колледжа Карла Иллинойса (CI MED) и его исследовательская группа прошли полезный путь от рабочего стола до операционной, наблюдая за своей новой технологией в руках

Профессор Медицинского колледжа Карла Иллинойса (CI MED) и его исследовательская группа прошли полезный путь от рабочего стола до операционной, наблюдая за своей новой технологией в руках хирургов, лечащих пациентов с раком легких. Исследователи из Онкологического центра в Иллинойсе (CCIL) разработали улучшенную систему эндоскопической визуализации, которая на 60% превосходит существующие эндоскопические системы, одобренные FDA. Работа основана на работе лаборатории биосенсоров, которую возглавляет профессор биомедицинских и трансляционных наук CI MED Виктор Груев, который также является профессором электротехники и компьютерной инженерии в Университете Иллинойса Урбана-Шампейн.

Эндоскопия становится стандартом лечения онкологических заболеваний; однако стандартная эндоскопическая технология «белого света» не оправдывает ожиданий, когда дело доходит до обнаружения раковых клеток. Чтобы решить эту проблему, команда Груева разработала систему эндоскопической визуализации под флуоресцентным контролем, которая объединяет гексахроматический датчик изображения, напоминающий креветок-богомолов, новый жесткий эндоскоп, настроенный для цветной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR), и специальный пучок волокон для освещения. Флуорофоры (в данном случае красители) представляют собой флуоресцентные химические соединения, которые метят клетки, а затем излучают обратный свет при возбуждении фотонами.

Биоинспирированная система выходит за рамки традиционной эндоскопической технологии визуализации рака, завершая впечатляющее тройное достижение. Используя несколько флуорофоров NIR, новая система визуализирует несколько зондов, нацеленных на опухоль, количественно определяет раковые клетки и обнаруживает опухолеспецифические биомаркеры в образцах ex vivo.

«Нам не хотелось просто расширять представление хирургов о раковых клетках. Мы пошли еще дальше, чтобы идентифицировать биомаркеры в опухолевой среде, чтобы предоставить врачам более ценную информацию для принятия более обоснованных решений», — сказал Мебин Абу Джордж, первый автор опубликованного исследования команды.

Поскольку многие виды рака являются скорее гетерогенными, чем гомогенными, способность видеть и интерпретировать различные биомаркеры дает системе визуализации – и хирургам – реальное преимущество.

«Святой Грааль в онкологических операциях — удалить все раковые клетки. Мы вступаем в эпоху, когда для этой цели необходимо создать множество противоопухолевых препаратов. Наша лаборатория находится на переднем крае разработки технологий визуализации для этой цели; мы единственные, кто может визуализировать несколько биомаркеров ближнего инфракрасного диапазона. Проблема по-прежнему заключается в том, что химики добиваются одобрения регулирующих органов, чтобы лекарства могли попасть в операционную, где мы ждем их изображения, чтобы уничтожить всю раковую ткань», — сказал Груев.

Лаборатория Груева уже более десяти лет демонстрирует успех в разработке мультиспектральных камер. Они видели, как плоды их труда переходят в клинические испытания; однако это первое предприятие команды, занимающееся минимально инвазивным тестированием с помощью эндоскопии. При финансовой поддержке CCIL исследовательская группа еженедельно ездила в Пенсильванский университет, чтобы работать с коллегами над внедрением новой системы визуализации в клинике.

«Вишенкой на торте стало наше клиническое исследование в Пенсильванском университете, где мы принесли систему в операционную и увидели, как хирурги выполняют резекцию рака. Хирург передал нам образец. Это напомнило нам о том, для чего мы здесь – мы не просто разрабатываем какую-то систему в теории; мы хотим увидеть клинический перевод», — сказал Джордж.

Что будет дальше с исследовательской группой?

«Благодаря гранту CCIL, являющемуся продолжением этого проекта, мы хотим распространить нашу технологию визуализации за пределы общественных больниц и онкологических центров США в такие места, как Бенин, Африка, где у нас есть партнерство. Мы хотим внедрять умные и экономически эффективные разработки для тех, у кого меньше ресурсов», — сказал Груев.

Несмотря на то, что команда достигла важной вехи в проектировании, разработке и внедрении этой новой технологии, они продолжат проводить дополнительные клинические исследования для лечения других типов рака. Исследование команды опубликовано в статье «Биоинспирированная система цветной эндоскопической визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне для молекулярной направленной хирургии рака» в журнале «Биомедицинская оптика» (JBO).