Исследователи продемонстрировали, что оптическая техника, известная как рамановская спектроскопия или спектроскопия комбинационного рассеяния, может использоваться для дифференциации доброкачественных и раковых клеток щитовидной железы. Новое исследование показывает потенциал спектроскопии в улучшении диагностики рака щитовидной железы – девятого по распространенности онкологического заболевания в США.
«Наши результаты свидетельствуют о том, что рамановскую спектроскопию можно превратить в оптический метод, который позволит избежать инвазивных процедур, используемых для диагностики рака щитовидной железы, благодаря предоставлению новой биохимической информации. Это может оказать серьезное влияние на область патологии и привести к новым способам диагностики других заболеваний» - сообщили ученые из Калифорнийского университета.
В журнале «Biomedical Optics Express» мультидисциплинарная команда ученых из Калифорнийского и Вашингтонского университетов рассказали, что новый подход рамановской спектроскопии может различать здоровые и раковые клетки щитовидной железы человека с точностью 97%.
«Рамановская спектроскопия может идентифицировать подтипы рака на уровне отдельных клеток. Однако нам необходимо увеличить как количество исследуемых клеток, так и количество пациентов, чтобы подтвердить точность этой техники» - сообщили исследователи.
Улучшение клеточной диагностики
Уплотнение или узелок на шее является распространенным симптомом рака щитовидной железы, однако большинство узлов не являются злокачественными. Пункционная аспирационная биопсия с контролем ультразвукового исследования обычно используется для проверки опухоли на злокачественность. Она выполняется при помощи тонкой иглы, которая вводится в уплотнение, чтобы собрать клетки и проанализировать их. Анализ проводится под микроскопом, клетки предварительно окрашиваются и подготавливаются.
Примерно в 15-30% случаев патолог не может определить, являются ли клетки, полученные в результате биопсии, доброкачественными или злокачественными. Тогда для удаления ткани и постановки более точного диагноза проводится хирургическая тиреоидэктомия.
В новом исследовании ученые попытались решить эту проблему и найти неинвазивный метод, который не требует подготовки образца или окрашивания для определения тонких различий в молекулярном составе.
«Мы хотели использовать спектроскопию комбинационного рассеяния для улучшения анализа клеток и снижения количества случаев тиреоидэктомии, - отметили исследователи. – Благодаря этому можно минимизировать хирургические осложнения и сократить расходы на здравоохранение».
Биохимическая информация из целой клетки
Ученые использовали рамановский микроскоп с линейным сканированием, который позволил быстро получать сигналы из всего объема клетки. Таким образом они смогли более точно фиксировать химический состав целых клеток, по сравнению с другими подходами.
Затем ученые использовали многомерные статистические методы и методы классификации, чтобы проанализировать данные кобинационного рассеяния и классифицировать клетки.
Они применили технику рамановской спектроскопии к отдельным клеткам, полученным у 10 пациентов с уплотнениями щитовидной железы, которые уже были диагностированы как злокачественные или доброкачественные. Анализ данных идентифицировал уникальные спектральные различия, с помощью которых можно было различать доброкачественные и злокачественные клетки с точностью в 97%. Ученые продемонстрировали, что другие клеточные подтипы можно так же идентифицировать по спектральным различиям.
Исследователи надеются, что в будущем новый подход будет использоваться для диагностики рака щитовидной железы. Кроме того, они хотят разработать автоматизированную систему-прототип, которая сможет выполнять измерения и анализ комбинационного рассеяния с минимальным вмешательством для человека.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190805134007.htm
