تکنیک جدید می تواند تشخیص زودهنگام متاستاز سرطان را بهبود بخشد

متاستاز زمانی اتفاق می‌افتد که سلول‌های سرطانی توانایی گسترش و تشکیل تومورهای جدید را در نقاط مختلف بدن، معمولاً با حرکت در عروق خونی یا لنفاوی، به دست می‌آورند. از آنجایی که متاستاز مشخصه سرطان پیشرفته است و درمان را به شدت پیچیده می کند، تشخیص زودهنگام آن ضروری است. یکی از راه‌های انجام این کار، جستجوی سلول‌های تومور در گردش (CTCs) در نمونه‌های خون است.

با این حال، CTC ها می توانند بسیار نادر باشند و ممکن است علیرغم وجود در جریان خون بیمار، در نمونه های کوچک خون کاملاً وجود نداشته باشند. برای رفع این مشکل، محققان تکنیکی به نام انتشار یافته اند in-vivo فلوسیتومتری (DiFC). این شامل برچسب زدن CTC ها با یک عامل فلورسنت، تابش لیزر به طور مستقیم بر روی شریان، و گرفتن سیگنال های فلورسنت ساطع شده با استفاده از یک آشکارساز برای شمارش تعداد CTC ها است. در حالی که امیدوارکننده است، اندازه‌گیری‌های DiFC می‌توانند به شدت تحت تأثیر نویز پس‌زمینه باشند که عمدتاً از فلورسانس ذاتی بافت اطراف به نام autofluorescence (AF) منشأ می‌گیرد.

یک تیم تحقیقاتی مشترک از دانشگاه تافتس و دانشگاه نورث ایسترن در ماساچوست، ایالات متحده، فعالانه تلاش کرده اند تا به این موضوع رسیدگی کنند و روش DiFC توسعه یافته توسط گروه Northeastern را به سطح جدیدی برسانند. در آخرین مطالعه آنها که در مجله اپتیک زیست پزشکی (JBO)، محققان قابلیت‌های یک روش جدید توسعه‌یافته توسط گروه Tufts به نام رویکرد نسبت دوگانه (DR) را در به حداقل رساندن نویز در DiFC و در نتیجه گسترش دامنه نفوذ آن آزمایش کردند.

رویکرد DR در ابتدا برای تکنیک های طیف سنجی تصور شد و اکنون برای DiFC پذیرفته شده است. سیستم DR DiFC حاصل از دو منبع لیزر و دو آشکارساز به‌دقت در فضا استفاده می‌کند. در تئوری، نویز را می توان با ترکیب سیگنال های دو آشکارساز حذف کرد، و سهم AF سطح محیط اندازه گیری شده، مثلاً پوست، را نیز می توان با استفاده از رویکرد DR به حداقل رساند. با این حال، شرایطی که تحت آن DR DiFC واقعاً مزیتی را نسبت به DiFC استاندارد ارائه می دهد نامشخص است.

محققان این شکاف دانش را به سه طریق برطرف کردند. آنها شبیه‌سازی‌های مونت کارلو را با استفاده از پارامترهای مختلف نویز و فوکوس خودکار و همچنین برای پیکربندی‌های مختلف منبع – آشکارساز اجرا کردند. آنها همچنین آزمایش‌های DR DiFC را با استفاده از یک فانتوم جریان تقلید بافت مصنوعی با میکروسفرهای فلورسنت شبیه‌ساز سلولی انجام دادند. در نهایت، این تیم AF پوست و عضله زیرین موش ها را اندازه گیری کردند تا بینشی در مورد تغییرات نویز با نوع و عمق بافت بدست آورند.

آزمایش‌ها نشان داد که DR DiFC نسبت به استاندارد DiFC برتر است اگر کسری از نویز که توسط DR لغو نمی‌شود کمتر از 10 درصد باشد و اگر سهم به AF ​​وزن سطحی داشته باشد – در نزدیکی سطح به جای توزیع یکنواخت در حجم هدف. با این حال، همانطور که آزمایش‌ها روی موش‌ها نشان داد، AF معمولاً در پوست بسیار بالاتر از عضله زیرین است، به این معنی که DR DiFC ممکن است در بیشتر موارد مزیتی نسبت به DiFC استاندارد داشته باشد. قابل‌توجه، اگر فوکوس خودکار نزدیک سطح به جای همگن بودن، بالاتر بود، DR DiFC دامنه نفوذ قابل‌توجهی بالاتری نسبت به DiFC استاندارد داشت.

به طور کلی، یافته های این مطالعه در توسعه DR DiFC به عنوان یک تکنیک نوظهور برای تشخیص غیرتهاجمی مولکول های فلورسنت در جریان خون بسیار مهم خواهد بود. این روش پزشکان را قادر می سازد تا به سرعت سلول های سرطانی در خون بیماران را بدون نیاز به نمونه برداری تشخیص دهند و تشخیص متاستاز را ساده تر و دقیق تر می کند. این می تواند به انواع دیگر سلول ها یا حتی مولکول های سیستمیک مورد علاقه در آینده گسترش یابد.