Badania prowadzone na Politechnice Łódzkiej pomogą diagnozować nowotwory

Podobnie jak ultrasonografia (USG) pozwala uzyskać obraz i zdiagnozować choroby niektórych narządów wewnętrznych, a elektroencefalografia (EEG) lub metoda rezonansu magnetycznego umożliwiają "zobaczenie", co dzieje się we wnętrzu mózgu, tak spektroskopia Ramana pozwala uzyskać obraz tkanek zaatakowanych przez nowotwór, z tą jednak różnicą, że jest to obraz bez porównania pełniejszy i niesłychanie precyzyjny. Dzięki tej metodzie, możliwe jest stwierdzenie z prawie stuprocentową pewnością, które komórki badanej próbki tkanki ludzkiej zaatakowała choroba, a które pozostają zdrowe.

Najlepszy aparat w Polsce
Badania te prowadzi się przy pomocy nowoczesnej aparatury, która od 10 października znajduje się w laboratorium PŁ. Jest to wart ok. 1,5 mln zł jedyny w Polsce układ o nazwie Raman/AFM/SNOM/TERS. Jak zapewnia kierująca zespołem badawczym, szefowa laboratorium prof. Halina Abramczyk, nie ma merytorycznych przeszkód, aby podobne urządzenie umieścić przy łóżku pacjenta podczas operacji polegającej na chirurgicznym usunięciu guza nowotworowego.

W czasie takiego zabiegu chirurg, aby zachować tzw. margines bezpieczeństwa, wycina wraz z nowotworem także część otaczającej guz tkanki zdrowej. Jak dużo? Zwykle decyduje wyczucie i doświadczenie chirurga. Zdarza się jednak, że usunie zbyt dużo zdrowej tkanki, albo że usunie jej za mało i wtedy komórki nowotworowe pozostaną w organizmie pacjenta. Wykorzystując nowoczesną aparaturę i metodę spektroskopii Ramana, lekarz mógłby podczas zabiegu uzyskać w ciągu kilku minut obraz rozległości zmian nowotworowych, na tyle dokładny, że nie miałby wątpliwości, którą część tkanki należy usunąć.

Spektroskopię Ramana - jak informuje prof. Abramczyk - można będzie wykorzystywać także w biopsji optycznej, która umożliwi zbadanie podejrzewanego o zmiany nowotworowe miejsca organizmu, bez pobierania wycinka tkanki.

Jak to działa

Spektroskopia jest techniką analityczną polegającą na wywoływaniu w próbce materii widm powstających na skutek oddziaływania na tę materię promieniowania laserowego. Widmo Ramana otrzymywane w spektroskopii ramanowskiej jest "biochemicznym odciskiem palca" badanej próbki. Inaczej mówiąc, dzięki analizie tego widma, można uzyskać wiele informacji dotyczących składu i budowy badanych komórek i tkanek. W politechnicznym laboratorium znajduje się pracownia "klasycznej" spektroskopii ramanowskiej, gdzie do badań tkanek wykorzystuje się dwa duże lasery argonowe.
Dumą naukowców z Laboratorium Laserowej Spektroskopii Molekularnej jest jednak nowoczesna aparatura znajdująca się w pracowni obrazowania ramanowskiego. W jej skład wchodzą m.in. niewielkie lasery diodowe. Emitowane przez nie światło wzbudzające dociera, za pośrednictwem światłowodów i układu obiektywów mikroskopu, do próbki. Mikroskop zapewnia ogniskowanie światła w bardzo precyzyjnie określonym punkcie badanej tkanki. Można je skupić na powierzchni o średnicy ok. 200 nanometrów, a więc milionowych części milimetra. Widoczne na ekranie monitora widmo uzyskane z tego punktu, zawiera informacje o składzie i strukturze badanych komórek i ich części, a nawet pojedynczych cząsteczek. To dzięki temu, że układ może pracować z rozdzielczością przestrzenną nawet poniżej 60 nanometrów.

Urządzenie umożliwia otrzymanie z próbki o dowolnej powierzchni (przec. ok. 0,15 mm na 0,15 mm) kilkudziesięciu tysięcy widm Ramana, z których buduje się obraz. Nie wymaga on stosowania kontrastu. Co więcej, obrazowanie można kontynuować przesuwając próbkę pionowo, by otrzymać informacje o kolejnych płaszczyznach i taką samą liczbę widm z każdej badanej warstwy tkanki. Tych warstw może być tak wiele, aby uzyskany przestrzenny rozkład widm odzwierciedlał z dużą dokładnością całą badaną próbkę oraz dawał komplet informacji o składzie i strukturze badanego wycinka tkanki.

Jak podkreśla prof. Abramczyk, spektroskopia ramanowska umożliwia, podobnie do innych metod obrazowania, wykrycie i zlokalizowanie zmian patologicznych w tkankach, ale jako jedyna potrafi dostarczyć informację biochemiczną wskazującą na przyczynę patologii. Obrazowanie Ramana pozwala nawet w początkowej fazie choroby nowotworowej, odróżnić tkankę chorą od zdrowej. W badaniach gruczołu piersiowego, przy pomocy tej metody można odróżnić zmiany łagodne od nowotworowych, a także określić stopień agresywności nowotworu, co jest niemożliwe przy użyciu powszechnie stosowanej dziś mammografii. Obrazowanie Ramana pozwala też śledzić lokalizację w tkance leku podawanego pacjentowi i monitorować postępy leczenia.

Kiedy w szpitalach?
Jaka jest szansa, że obrazowanie Ramana będzie stosowane w chirurgii nowotworów? Prof. Abramczyk nie potrafi odpowiedzieć na to pytanie. Informuje, że potrzebny sprzęt jest już dostępny na rynku i tańszy od popularnych ostatnio urządzeń do diagnozowania raka metodą PET. Koszt układu do oceny zmian nowotworowych metodą obrazowania Ramana, który można ustawić przy łóżku pacjenta, wynosi ok. 30-40 tys. euro. Potrzebna byłaby decyzja któregoś szpitala o jego zakupie. Trzeba by także opracować w szczegółach procedury i zasady współpracy z lekarzami specjalistów potrafiących odczytać wskazania aparatury ramanowskiej. Składane przez zespół z PŁ wnioski o granty na ten cel, m.in. do Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, nie zostały przyjęte.

Dotychczas przeprowadzono badania tkanek od 230 chorych. Laboratorium współpracuje w tym zakresie m.in. z profesorami Uniwersytetu Medycznego w Łodzi: Radzisła-wem Kordkiem, Krystyną Fabianowską-Majewską i Aliną Morawiec-Sztanderą.
- Czas na badania kliniczne - mówi prof. Abramczyk, w której zespole pracują też: dr Jakub Surmacki, dr Beata Brożek-Płuska i mgr Monika Kopeć.