Una delle principali sfide per i chirurghi oncologici è determinare esattamente dove inizia e dove finisce un tumore. La rimozione di troppo tessuto può compromettere le normali funzioni, ma non prenderne abbastanza può significare che la malattia potrebbe ripresentarsi. La "Penna MasSpec, " un dispositivo portatile in fase di sviluppo, potrebbe un giorno consentire ai chirurghi di distinguere tra tessuto canceroso e sano con maggiore certezza in pochi secondi, mentre in sala operatoria. Oggi, i ricercatori riportano i primi risultati del suo utilizzo negli interventi chirurgici sull'uomo.

I ricercatori presenteranno i loro risultati all'American Chemical Society (ACS) Fall 2019 National Meeting &Exposition.

"È stato dimostrato con ampi dati clinici che gli interventi chirurgici altamente efficaci sono quelli che rimuovono la maggior parte del cancro, ma anche preservare il tessuto più normale, " afferma la ricercatrice principale Livia Eberlin, dottorato di ricerca "Abbiamo creato la penna MasSpec perché abbiamo pensato che sarebbe stato incredibile se ci fosse stata una tecnologia in grado di fornire effettivamente informazioni molecolari direttamente in sala operatoria nei tessuti viventi entro un lasso di tempo che potesse accelerare le decisioni chirurgiche".

Sorprendentemente, il metodo più comune che i professionisti medici attualmente utilizzano per determinare i margini del tumore o verificare una diagnosi ha 100 anni:l'istopatologia. Con questa tecnica, un campione di tessuto viene estratto durante l'intervento chirurgico e portato in un laboratorio. Il campione è congelato in un flash, sezionato, colorate ed esaminate al microscopio. In totale, questa procedura può richiedere in media 30 minuti. Nel frattempo, il paziente, chi è ancora sotto anestesia, e il chirurgo resta in attesa. Inoltre, mentre l'istopatologia è efficace per molti interventi chirurgici, soprattutto per i tumori, il processo può essere soggettivo perché gli artefatti del processo di congelamento possono complicare l'interpretazione, Eberlin spiega.

Per superare queste sfide, Eberlin e colleghi dell'Università del Texas ad Austin hanno sviluppato la penna MasSpec, un dispositivo portatile e biocompatibile collegato a uno spettrometro di massa ad alte prestazioni. Il dispositivo identifica rapidamente il profilo molecolare del tessuto esposto durante un intervento chirurgico depositando prima una piccola goccia d'acqua sulla superficie del tessuto per circa tre secondi. Prossimo, la gocciolina viene trasferita allo spettrometro di massa, dove vengono identificate le molecole del tessuto. Finalmente, gli algoritmi di apprendimento automatico analizzano le informazioni molecolari e forniscono una diagnosi predittiva su cui i chirurghi possono agire.

"Abbiamo sviluppato la penna MasSpec in modo che il chirurgo debba solo toccare il tessuto con la penna, e attivare il sistema con un pedale, " dice Eberlin. "Da lì, tutto è codificato e automatizzato in modo che l'intero processo venga completato in meno di 10 secondi." Un video del dispositivo in azione è pubblicato qui.

Finora la penna MasSpec è stata testata su oltre 800 tessuti umani ex vivo, compreso il seno normale e canceroso, cervello, pancreatico, tiroide, tessuti polmonari e ovarici. Il team sta ora testando la penna MasSpec in vivo, in uno studio clinico in corso presso il Texas Medical Center con pazienti umani durante la tiroide, chirurgia del cancro al seno e al pancreas. Anche il tessuto del paziente appena asportato viene analizzato e sta mostrando risultati promettenti.

"Stiamo continuando la ricerca e lo sviluppo di questa tecnologia nel mio laboratorio, continuando a migliorare la nostra tecnologia e convalidando le sue prestazioni su diversi tipi di cancro, " Eberlin dice. "Stiamo anche esplorando nuove applicazioni in chirurgia, comprese le procedure chirurgiche minimamente invasive, così come al di fuori della sala operatoria nelle applicazioni forensi e agricole."