Επιστήμονες επινόησαν νέο τρόπο να εκτελούν βιοψίες

Με τη χρήση ενός σμήνους δεμένων γάντζων που ο καθένας τους είναι τόσο μικρός όσο ένας κόκκος σκόνης, οι μηχανικοί και γιατροί του Jonhs Hopkins ισχυρίζονται ότι επινόησαν έναν νέο τρόπο να εκτελούν βιοψίες.

Θα μπορούν έτσι να παρέχουν έναν πιο αποτελεσματικό τρόπο για να αποκτήσουν πρόσβαση σε στενούς αγωγούς του σώματος, καθώς επίσης να βρουν τα πρώιμα σημάδια καρκίνου ή άλλων ασθενειών.

Σε δύο πρόσφατα προδημοσιευμένα άρθρα σε περιοδικά η ομάδα ανέφερε τις επιτυχείς δοκιμές που έγιναν σε ζώα με μικροσκοπικά εργαλεία που δεν χρειάζονται μπαταρίες, καλώδια ή συνδετήρες και παίρνουν εσωτερικά δείγματα ιστών. Οι συσκευές ονομάζονται mu-grippers (μικρο-αρπάγες), ενσωματώνοντας στην ονομασία τους το ελληνικό γράμμα «Μ» για να υποδηλώσουν τη λέξη «μικρο».

Αντί να στηρίζονται σε ηλεκτρική ενέργεια, αυτά τα εργαλεία που έχουν σχήμα αστεριού ενεργοποιούνται αυτόνομα από τη θερμότητα του σώματος που κάνει τα μικροσκοπικά τους «δάκτυλα» να κλείνουν στις συστάδες των κυττάρων. Επειδή τα εργαλεία παρέχουν μαγνητικό υλικό, μπορούν να ανακτηθούν από τα υπάρχοντα ανοίγματα του σώματος μέσω ενός μαγνητικού καθετήρα.

Στην έκδοση Απριλίου του περιοδικού Gastroenterology οι ερευνητές περιέγραψαν τη χρήση των mu-grippers στη συλλογή κυττάρων από το παχύ έντερο και τον οισοφάγο ενός χοίρου, που επιλέχθηκε επειδή ο εντερικός του σωλήνας είναι παρόμοιος με αυτόν τον ανθρώπου.

Νωρίτερα τα μέλη της ομάδας είχαν αναφέρει στο περιοδικό Advanced Materials ότι είχαν εισάγει με επιτυχία το mu-grippers μέσω του στόματος και του στομαχιού ενός ζώου και το κυκλοφόρησαν μέσω μιας δύσκολα προσβάσιμης περιοχής, του χοληδόχου πόρου, απ’ όπου έλαβαν δείγματα ιστών.

«Αυτή είναι η πρώτη φορά που κάποιος χρησιμοποιεί μια συσκευή μεγέθους υποχιλιοστόμετρου – το μέγεθος ενός σωματιδίου σκόνης – για να προβεί σε βιοψία σε ζωντανό ζώο», είπε ο Ντέιβιντ Γκρασίας, αναπληρωτής καθηγητής της χημικής και βιομοριακής μηχανικής, του οποίου το εργαστήριο ανέπτυξε αυτές τις μικροσκοπικές λαβές.

«Αυτό είναι ένα σημαντικό επίτευγμα. Και επειδή μπορούμε να εισάγουμε τις μικρολαβές μέσω φυσικών στομίων, είναι μια σημαντική πρόοδος στην ελάχιστα επεμβατική θεραπεία και ένα βήμα προς τον τελικό στόχο, που είναι να μην γίνονται μη επεμβατικές χειρουργικές επεμβάσεις».

Eνα άλλο μέλος της ερευνητικής ομάδας, ο γιατρός του Johns Hopkins Φλορίν Σελάρου, δήλωσε ότι οι mu-grippers μπορούν να οδηγήσουν σε μια εντελώς νέα προσέγγιση για τη διενέργεια βιοψιών, που θεωρούνται το «χρυσό πρότυπο τεστ» για τη διάγνωση του καρκίνου και των άλλων ασθενειών.

Τα πλεονεκτήματα των μικροσκοπικών αυτών γάντζων είναι ότι θα μπορούσαν να συλλέξουν πολύ περισσότερα δείγματα από πολλές περισσότερες θέσεις. Επισήμανε ότι οι πολύ μεγάλες λαβίδες που χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια μιας τυπικής κολονοσκόπησης μπορούν να αφαιρέσουν 30 με 40 κομμάτια του ιστού που πρέπει να μελετηθεί για σημάδια καρκίνου. Αλλά παρά τις καλές προθέσεις που μπορεί να έχει ο γιατρός είναι πιθανό ο μικρός αριθμός των δειγμάτων να μην συμπεριλαμβάνει και το τμήμα με τις βλάβες.

«Ποια είναι η πιθανότητα να βρεις βελόνα στ’ άχυρα;», αναρωτιέται ο Σελάρου, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Γαστρεντερολογίας και Ηπατολογίας. «Με βάση ένα μικρό δείγμα δεν μπορούμε να οδηγηθούμε σε ασφαλή συμπεράσματα. Πρέπει να είμαστε σε θέση να πάρουμε ένα μεγαλύτερο δείγμα του ιστού. Αυτό είναι που θα μας δώσει αρκετή στατιστική ισχύ για να εξάγουμε ένα ασφαλές συμπέρασμα. Αυτό στην ουσία προσπαθούμε να κάνουμε με τις μικρολαβές. Θα μπορούσαμε να αναπτύξουμε εκατοντάδες ή ακόμα και χιλιάδες απ’ αυτές τις αρπάγες για να πάρουμε περισσότερα δείγματα και μαζί μια καλύτερη ιδέα για το αν μια ασθένεια είναι παρούσα και τι είδους ασθένεια είναι αυτή».

Παρόλο που κάθε μία από αυτές τις μικρολαβές μπορεί να αρπάξει ένα πολύ μικρότερο δείγμα απ’ αυτά που πιάνουν τα μεγαλύτερα εργαλεία βιοψίας, οι ερευνητές λένε ότι κάθε αρπάγη μπορεί να ανακτήσει αρκετά κύτταρα για την αποτελεσματική μικροσκοπική επιθεώρηση και γενετική ανάλυση. Οπλισμένοι μ’ αυτές τις πληροφορίες οι γιατροί θα μπορούν να είναι καλύτερα προετοιμασμένοι για τη διάγνωση και τη θεραπεία του ασθενούς.

Αυτή η προσέγγιση θα είναι δυνατή μέσα από την τελευταία εφαρμογή του εργαστηρίου του Γκρασίας, τα αυτοσυναρμολογούμενα μικροσκοπικά χειρουργικά εργαλεία που μπορούν να ενεργοποιηθούν με τη θερμότητα ή με χημικές ουσίες, χωρίς να στηρίζονται σε ηλεκτρικά καλώδια, σωλήνες ή συνδέσεις. Οι χαμηλού κόστους συσκευές κατασκευάζονται μέσω φωτολιθογραφίας, που είναι η ίδια διαδικασία που ακολουθείται για να δημιουργηθούν τα τσιπ των υπολογιστών.

Πριν από τη βιοψία, οι λαβίδες διατηρούνται στον πάγο, έτσι ώστε τα «δάκτυλα» να παραμένουν τεντωμένα. Ενα εργαλείο ενδοσκόπησης χρησιμοποιείται για την εισαγωγή εκατοντάδων μικρολαβών στην περιοχή – στόχο για τη βιοψία. Μέσα σε περίπου 15 λεπτά, η ζεστασιά του σώματος κάνει το πολυμερές επίστρωμα να μαλακώσει και τα «δάχτυλα» στρίβουν προς τα μέσα για να αρπάξουν έναν ιστό. Ενα μαγνητικό εργαλείο που εισάγεται στη συνέχεια τα ανακτά.

Παρόλο που τα αποτελέσματα των δοκιμών σε ζώα είναι ενθαρρυντικά, οι ερευνητές αναφέρουν ότι η διαδικασία θα απαιτήσει περαιτέρω επεξεργασία πριν από τις δοκιμές σε ανθρώπους. «Το επόμενο βήμα είναι η βελτίωση της ανάπτυξης των μικρολαβών», λέει ο Σελάρου. «Η ιδέα είναι καλή, αλλά χρειάζεται ακόμα να αντιμετωπιστούν ορισμένες από τις λεπτομέρειες. Το άλλο που πρέπει να κάνουμε είναι ενδελεχείς μελέτες για την ασφάλεια».

Περαιτέρω ανάπτυξη, ωστόσο, μπορεί να είναι δαπανηρή. Η ομάδα έχει υποβάλλει αίτηση για επιχορηγήσεις και χρηματοδότηση. «Είναι περισσότερο θέμα χρημάτων παρά χρόνου το πόσο καιρό θα πάρει πριν μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό το πρότζεκτ σε ανθρώπους ασθενείς», είπε ο Σελάρου.

* Η έρευνα που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Μaterials έγινε στο  Johns Hopkins University.