형광 이미징 시스템은 더 나은 종양 제거를 위한 토대를 마련합니다. 휴대 및 사용이 간편한 NIR 시스템은 정량적 종양 깊이 정보를 제공합니다. 날짜: 2022년 10월 6일 원천: 광학 요약: 연구원들은 암세포가 조직 내 얼마나 깊은 곳에 존재하는지에 대한 정량적 정보를 제공할 수 있는 저비용 이미징 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 외과의가 건강한 조직을 종양과 구별하는 데 도움을 줄 수 있으며 자원이 부족한 임상 센터의 건강 격차를 최소화할 수 있습니다.
연구원들은 종양 표적 형광 분자를 사용하여 체내 종양 세포의 깊이를 결정하는 저비용의 간단한 이미징 시스템을 개발했습니다. 휴대용 시스템은 결국 외과의가 종양을 제거할 때 더 높은 정확도로 건강한 조직과 암 조직을 구별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
의사는 종양 절제 중에 형광 분자를 사용하여 암세포에 불을 켜서 외과의가 암 조직이 남아 있는지 확인할 수 있습니다. 그러나 이 기술에 필요한 장비는 널리 접근할 수 없으며 일반적으로 조직 내 암세포가 얼마나 깊숙이 존재하는지에 대한 정량적 정보를 제공하지 않습니다. 심층 정보에 액세스하면 외과의가 종양 주변의 건강한 조직층을 완전히 제거하는 데 도움이 되며, 이는 환자에게 최상의 결과를 제공하는 것으로 나타났습니다.
"정량적 깊이 정보를 제공하는 소수의 상용 시스템은 크고 비싸기 때문에 대규모 의료 센터 외부에서 사용이 제한됩니다"라고 St. Louis에 있는 Washington University School of Medicine의 Samuel Achilefu's Lab의 연구 팀장인 Christine M. O'Brien이 말했습니다. "우리 그룹은 근적외선(NIR) 형광 프로브를 사용하여 종양 세포의 깊이를 신속하게 결정할 수 있는 저비용의 간단한 시스템을 개발하기 위해 이 분야의 이전 작업을 기반으로 합니다."
연구원들은 Optica Publishing Group 저널 Biomedical Optics Express 에서 새로운 시스템에 대해 설명합니다 . 휴대용 및 사용하기 쉬운 시스템은 자원이 부족한 임상 센터에서 사용할 수 있어 건강 격차를 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
O'Brien은 "이와 같은 시스템은 미래에 종양 제거를 받는 환자의 수술 결과를 개선하는 데 사용될 수 있습니다."라고 말했습니다. "또한 종양 제거 후에도 암세포가 여전히 존재하는지 확인하기 전에 병리학 결과를 기다릴 필요가 없습니다."
암을 밝히다
연구에 따르면 외과의가 종양뿐만 아니라 종양을 완전히 둘러싸고 있는 건강한 조직층도 제거하는 경우 암에 대한 외과적 치료가 가장 성공적인 경향이 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 이것은 종양이 끝나는 곳과 건강한 조직이 시작되는 곳 사이의 경계를 정확히 찾아내기 어렵기 때문에 어려울 수 있습니다. 또한 건강한 층의 최적 두께는 종양의 유형과 위치에 따라 다릅니다.
이 작업을 돕기 위해 O'Brien이 이끄는 Achilefu Lab 연구팀은 종양 절제 중에 하나의 단일 형광 염료를 적용한 다음 조직의 다른 깊이를 관통하는 두 개의 다른 NIR 파장에 의해 여기될 수 있는 새로운 기기를 개발했습니다. 방출된 NIR 형광은 조직을 통해 이미지화될 수 있어 표면 아래 1~2cm에서 암세포를 감지할 수 있습니다.
이중 파장 여기 형광은 빛의 다른 색상 또는 파장이 조직 내에서 다른 거리를 이동할 것이라는 사실을 사용합니다. 다른 광 파장으로 종양 표적 형광 분자를 조명하고 그들의 반응을 비교함으로써 종양 표적 약제가 조직 내 얼마나 깊숙이 위치하는지 예측하는 것이 가능합니다.
O'Brien은 "여러 연구 그룹이 형광단 깊이를 비율적 형광 측정과 연결하는 수학적 관계의 발전에 기여했습니다."라고 말했습니다. "의학에 사용하기 위해 개발되고 있는 근적외선 조영제의 급증은 우리가 이전 작업을 기반으로 하고 근적외선에서 작동하며 또한 저렴하고 사용이 간편한 시스템을 만들도록 장려했습니다."
이중 파장 시스템 구축
새로운 형광 이미징 시스템은 730nm 및 780nm LED를 사용하여 두 파장의 여기광을 제공하고 흑백 CMOS 카메라를 사용하여 결과 형광을 감지합니다. 850nm LED도 통합되어 형광 이미지가 조직의 실제 보기와 상호 연관될 수 있도록 하는 명시야 이미지를 생성했습니다. 연구진은 광범위한 여기 스펙트럼으로 인해 하나 이상의 형광단을 사용할 필요가 없기 때문에 Achilefu 연구소에서 개발한 종양 절제 중에 투여할 수 있는 LS301이라는 실험제를 암 표적 적외선 프로브로 사용하기로 결정했습니다. 임상 적용을 더 복잡하게 만들었습니다. LS301은 현재 유방암 환자를 대상으로 임상시험을 진행 중이다.
층을 이룬 합성 물질과 닭고기 조각에 대해 시스템을 테스트한 후, 연구자들은 생쥐에서 자란 유방 종양에서 종양의 깊이를 예측하는 능력을 평가했습니다. 이것은 마우스에 LS301을 주입한 다음 시스템을 사용하여 이미징함으로써 수행되었습니다. 필요한 이미지를 캡처하는 데 5분이 걸렸습니다. 이 이미지를 기반으로 한 계산은 종양의 실제 깊이와 잘 연관되어 있으며 평균 오차는 0.34mm에 불과하며 이는 임상 사용에 적합할 수 있습니다.
연구원들은 현재 데이터 처리 속도를 높이고 전체 조직 표면을 스캔할 수 있도록 시스템에 자동화를 추가함으로써 수술 안내에 시스템을 더욱 유용하게 만들기 위해 노력하고 있습니다.