14
Sep
2022

หมึกสักสามารถใช้ตรวจจับมะเร็งได้หรือไม่?

การศึกษาใหม่เกี่ยวกับตัวแทนการถ่ายภาพทางการแพทย์แสดงให้เห็นว่าเม็ดสีและสีย้อมทั่วไปสามารถช่วยในการวินิจฉัยเบื้องต้นได้

เมื่อศิลปินสมัครเล่น Cristina Zavaleta ลงทะเบียนเพื่อเข้าเรียนในชั้นเรียนภาพประกอบกับ Pixar animators ในการออกแบบตัวละคร เธอไม่รู้เลยว่าเธอจะเริ่มการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหม่เช่นกัน ในขณะนั้น งานของ Zavaleta ในฐานะนักวิจัยด้านชีวการแพทย์หลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการภาพระดับโมเลกุลที่ Stanford เกี่ยวข้องกับการประเมินสารตัดกันเช่นสีย้อมที่ใช้ในการตรวจหาเนื้องอกในสัตว์ ในระหว่างชั้นเรียนศิลปะของเธอ นักวิจัยรู้สึกประทับใจกับความเข้มของสีของ gouache ซึ่งเป็นสีน้ำที่มีสีสันสดใสซึ่งนักวาดภาพประกอบของเธอใช้ “พวกเขานำชิ้นส่วนเหล่านี้ซึ่งมีสีสันที่น่าทึ่งและสมบูรณ์จริงๆ กลับมา และฉันคิดว่าคุณจะบรรลุสีนั้นได้อย่างไรด้วยสายตา” Zavaleta กล่าว

คำถามง่ายๆ นั้นทำให้ Zavaleta ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่ University of Southern California และเพื่อนร่วมงานของเธอได้สร้างห้องสมุดแห่งแรกที่มีรายละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติการถ่ายภาพด้วยแสงของสีและสีย้อมที่ใช้กันทั่วไป ซึ่งพบได้ในทุกสิ่ง ตั้งแต่รอยสักไปจนถึงสีผสมอาหาร นักวิจัยหวังว่าการศึกษา ของพวกเขา จะเปิดประตูสำหรับการใช้สารแต่งสีในชีวิตประจำวันใหม่ ๆ เป็นตัวแทนภาพในการทดสอบทางการแพทย์ ซึ่งอาจมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการตรวจหามะเร็งหลายชนิดตั้งแต่เนิ่นๆ

ปัจจุบันมีเพียงสามสีที่มีคุณสมบัติเรืองแสงซึ่งใช้เป็นคอนทราสต์สำหรับการถ่ายภาพด้วยแสง ได้แก่ เมทิลีนบลู เขียวอินโดไซยานีน และฟลูออเรสเซน ได้รับการอนุมัติให้ใช้กับมนุษย์โดยสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) ในเวชภัณฑ์เพื่อการวินิจฉัยและในขั้นตอนการผ่าตัดบางอย่าง สารทึบแสงในการถ่ายภาพเป็นวัสดุที่ใช้ปรับปรุงภาพร่างกายภายในที่ผลิตโดยรังสีเอกซ์ การสแกนด้วยเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT) การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) และอัลตราซาวนด์ สารเหล่านี้สามารถกลืนกินหรือฉีดเข้าไป และระบายสีส่วนเป้าหมายของร่างกายชั่วคราว เช่น เซลล์ อวัยวะ หลอดเลือด และเนื้อเยื่อที่เฉพาะเจาะจง เพื่อช่วยให้แพทย์มองเห็นความแตกต่างและความผิดปกติที่อาจบ่งบอกถึงโรคได้ กระนั้น Zavaleta ก็ยังสงสัยเกี่ยวกับแคตตาล็อกที่สำคัญของอาหาร ยา และสีย้อมเครื่องสำอางที่ผ่านการรับรองซึ่งผู้คนมักพบเจอในชีวิตประจำวัน

“ในขณะที่สมองศิลปะของฉันกำลังคิดเกี่ยวกับสีเหล่านี้ [จากชั้นเรียน] ฉันคิดกับตัวเองว่ามนุษย์ใช้สีอะไรอยู่แล้ว” ซาวาเลต้ากล่าว “แล้วหลอดไฟก็ดับ”

รอยสัก . เม็ดสีคุณภาพสูงที่ใช้ในการสักทำมาจากเกลือแร่และโลหะคีเลต ซึ่งแยกได้จากแหล่งธรรมชาติและมนุษย์ใช้มาเป็นเวลาหลายพันปี

ขั้นตอนต่อไปของ Zavaleta คือทำการบ้านตามที่นักวิจัยที่ดีจะทำ เธอติดต่อAdam Skyศิลปินสักคนใน Bay Area ที่เธอชื่นชอบผลงาน สกายสนใจงานวิจัยของเธอ และให้ตัวอย่างหมึกบางส่วนที่เขาใช้ ซึ่งซาวาเลตารวบรวมไว้ในจานหลุม ถาดที่มีจุดแยกหลายจุด หรือบ่อน้ำที่สามารถใช้เป็นหลอดทดลองได้ เธอนำมาด้วย ในกรณี

Zavaleta กล่าวว่า “ฉันพาพวกเขาไปที่กล้องจุลทรรศน์ของฉันทันทีที่ Stanford และได้ทำการทดสอบต่างๆ เหล่านี้กับพวกเขา” “ฉันรู้สึกทึ่งกับสิ่งที่เห็น”

เธอวัดองค์ประกอบทางแสงของหมึกสองชิ้น ได้แก่ คุณสมบัติการเรืองแสงและคุณสมบัติของรามัน การเรืองแสงเกี่ยวข้องกับความสามารถในการดูดซับและการปล่อยแสงของสีย้อมหรือเม็ดสี ในขณะที่รามันระบุว่าแสงกระเจิงอย่างไร ทั้งสองมักใช้ในเทคนิคการถ่ายภาพในด้านมะเร็ง สารเรืองแสงสูงมีความไวในการถ่ายภาพ ต้องใช้ปริมาณเล็กน้อยเพื่อให้แสงสว่างในพื้นที่สว่างมาก ในทางกลับกัน การถ่ายภาพรามันมีความเฉพาะเจาะจงโดยการอนุญาตให้มัลติเพล็กซ์หรือความสามารถในการดูกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นภายในร่างกายมนุษย์ในคราวเดียว สิ่งเหล่านี้สามารถช่วยแสดงว่าเซลล์หรือเนื้อเยื่อกำลังแสดงออกหลายยีน ตัวอย่างเช่น หรือแสดงออกอย่างสูงที่อาจเกี่ยวข้องกับมะเร็งชนิดใดชนิดหนึ่ง เช่น HER2 และมะเร็งเต้านม หรือ EGFR กับมะเร็งปอด

โดยรวมแล้ว นักวิจัยได้ประเมินคุณสมบัติทางแสงของสีย้อมอาหาร ยา และเครื่องสำอาง 30 ชนิดที่ผ่านการรับรอง และสีหมึกสักโดยใช้สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ซึ่งเป็นเครื่องมือที่วัดความเข้มของแสงหลังจากผ่านสารละลายตัวอย่าง สารให้สีเจ็ดชนิดแสดงคุณสมบัติการเรืองแสงที่เทียบได้กับหรือเกินกว่าสีย้อมทางคลินิกที่ได้รับการอนุมัติจากองค์การอาหารและยา (FDA) สามสี ต่อไป นักวิจัยได้วัดลายเซ็นของรามัน เพื่อดูว่าลายเซ็นสีที่เป็นเอกลักษณ์ของพีคโฟตอนแสงนั้นสูงเพียงใด โดยยอดเขาที่สูงนั้นบ่งบอกถึงประโยชน์ในแง่ของมัลติเพล็กซ์ ในที่สุด พวกเขาได้ทดสอบสีย้อมและเม็ดสีที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดโดยการฉีดสารเหล่านี้เป็นภาพตัวแทนในหนูที่มีเนื้องอกมะเร็ง

ข้อมูลจาก Zavaleta และการศึกษาของเพื่อนร่วมงานของเธอแสดงให้เห็นว่าสีย้อม Green 8 ที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA ที่ใช้ในยาและเครื่องสำอางมีศักยภาพในการกำหนดเป้าหมายเนื้องอกที่สำคัญในหนูที่มีเนื้องอกที่ปากมดลูกและลำไส้ใหญ่ และเม็ดสี Orange 16 ที่พบในหมึกสักก็แสดงให้เห็นเช่นกัน , คุณสมบัติเรืองแสงที่มีแนวโน้มและศักยภาพในการกำหนดเป้าหมายเนื้องอก สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากตามที่ระบุไว้ในการศึกษา “ไม่มีรูปแบบการถ่ายภาพเดียวในปัจจุบันที่ตรงกับความต้องการทางคลินิกทั้งหมดของความไวสูง ความละเอียดเชิงพื้นที่และเวลาสูง ความสามารถในการมัลติเพล็กซ์สูง ความลึกของการเจาะสูง ต้นทุนต่ำ และปริมาณงานสูง” กล่าวอีกนัยหนึ่งไม่มีตัวแทนการถ่ายภาพใดสามารถให้ข้อมูลทั้งหมดที่แพทย์อาจต้องการได้

ห้องทดลองของ USC ที่ Zavaleta และเพื่อนร่วมงานของเธอดำเนินการวิจัยนี้ใช้สารตัดกันในการถ่ายภาพแบบนาโนหรือถุงทรงกลมขนาดเล็กที่เต็มไปด้วยสีย้อมหรือเม็ดสี แม้ว่าสารที่ใช้นาโนจะได้รับการอนุมัติให้ใช้เป็นสื่อในการถ่ายภาพมนุษย์ แต่ก็เป็น ที่ ถกเถียงกันอยู่ในอดีตเนื่องจากความเป็นพิษที่อาจเกิดขึ้น เป็นที่ทราบกันดีว่าอนุภาคนาโนที่ทำจากโลหะ เช่น ที่ทำจากทองคำและเงิน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอยู่ภายในร่างกายเป็นเวลานานหลังจากได้รับสาร นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลหลักที่ทีมวิจัยใช้อนุภาคนาโนไลโปโซมแทน ซึ่งประกอบด้วยวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีผิวหนังที่มีไขมันคล้ายกับเซลล์ในร่างกายมนุษย์ ซึ่งถูกใช้ไปแล้วในการใช้งานอื่นๆ เช่น การนำส่งยาและสารอาหาร

“คุณสามารถคิดได้ว่าเรามีอนุภาคนาโนหลายกลุ่ม และมีหมึกสักตัว (หรือสีย้อมหรือเม็ดสีอื่น ๆ ) อยู่ภายใน และหมึกสักนั้นมีบาร์โค้ดพิเศษที่เกี่ยวข้องกับมัน หมึกทุกตัวมีลายนิ้วมือที่ไม่ซ้ำกัน สีเหลืองแตกต่างจากสีแดง สีแดงและสีม่วงแตกต่างจากสีม่วง” Zavaleta อธิบาย “ดังนั้น หากเรามีอนุภาคนาโนที่มีรสชาติแตกต่างกันทั้งหมด ซึ่งตอนนี้เราสามารถกำหนดเป้าหมายไปยังตัวรับที่แตกต่างกันบนเนื้องอก เราก็สามารถเพิ่มความสามารถของเราในการแยกแยะระหว่าง [มะเร็ง] ต่างๆ ได้”

การใช้วัสดุดังกล่าวหนึ่งครั้งอาจเป็นการรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์ระหว่างการทดสอบ เช่น การส่องกล้องตรวจลำไส้ใหญ่ ซึ่งแพทย์จะค้นหาติ่งเนื้อบางประเภทด้วยสายตา ตัวแทนการถ่ายภาพที่ได้รับการปรับปรุงมีศักยภาพในการลดการรุกรานของการตรวจหาและวินิจฉัยโรค เช่น จำนวนและขนาดของการตัดชิ้นเนื้อที่ต้องการ โดยการให้ข้อมูลเพิ่มเติมจากตัวอย่างที่มีขนาดเล็กลง

Christian Kurtis ผู้ซึ่งเปลี่ยนอาชีพจากนักวิจัยด้านชีวการแพทย์ที่ National Institutes of Health เป็นศิลปินสักแห่งใน Rockville รัฐแมริแลนด์ ใช้เวลาช่วงหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการวิจัยโรคมะเร็งที่ Uniformed Services University of the Health Sciences Kurtis กล่าวว่าความจำเพาะของสีย้อมเหล่านี้สามารถนำเสนอสำหรับการถ่ายภาพเป็นกุญแจสำคัญในการรักษาที่ดีขึ้น

“ปัญหาที่โชคร้ายของมะเร็ง [เนื้องอก] คือพวกมันประกอบด้วย [ความหลากหลาย] ของเครื่องหมายโมเลกุลที่อาจไม่มีอยู่ในเซลล์ทุกประเภท กิจกรรมการเผาผลาญที่เพิ่มขึ้นของมะเร็งเป็นสัญญาณที่มักใช้ในการถ่ายภาพ และเป็นเหตุผลที่เทคนิค liposomal เหล่านี้มีประสิทธิภาพ” Kurtis กล่าว กล่าวอีกนัยหนึ่ง เนื่องจากเซลล์มะเร็งมีแนวโน้มที่จะแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว นักวิจัยและแพทย์จึงสามารถติดตามการเจริญเติบโตของพวกมันด้วยการถ่ายภาพ การมีตัวแทนหลายประเภทที่ผูกกับเครื่องหมายต่างๆ จะเป็นประโยชน์มากยิ่งขึ้น “ในความเห็นของฉัน ยานี้จะเป็นยาเฉพาะบุคคลหรือเฉพาะบุคคล ซึ่งจะถือเป็นกุญแจสำคัญในการวินิจฉัยโรคในระยะเริ่มต้นที่มีความหมาย” เขากล่าวเสริม

Jocelyn Rapelyea รองผู้อำนวยการด้านการถ่ายภาพเต้านมและผู้อำนวยการโครงการของโครงการรังสีวิทยาที่ศูนย์มะเร็งมหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน กล่าวเสริมว่าในขณะที่เครื่องมือต่างๆ เช่น การถ่ายภาพเต้านมระดับโมเลกุลมีมาระยะหนึ่งแล้ว และช่วยในการระบุเซลล์ที่มีปัญหาก่อนที่จะเติบโตเป็น ก้อนความรู้ที่ก้าวหน้าอยู่เสมอเป็นบวก สิ่งที่ใช้ได้ผลดีสำหรับผู้ป่วยรายหนึ่งอาจใช้ไม่ได้กับอีกรายหนึ่ง

“เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นเสมอที่มีความสามารถในการระบุเนื้องอกในระยะเริ่มแรก มันค่อนข้างน่าสนใจที่ [Zavaleta] มาทำสีย้อม” Rapelyea กล่าว “เห็นได้ชัดว่านี่เป็นแบบจำลองในหนู แต่มีแนวโน้มว่าจะสามารถระบุการพัฒนาก่อนหน้านี้ได้”

Zavaleta รู้ดีว่าสีย้อมและเม็ดสีที่ทีมของเธอได้จัดหมวดหมู่ไว้ในห้องสมุดจะต้องอยู่ภายใต้กระบวนการกำกับดูแลที่เข้มงวดของ FDA ก่อนจึงจะสามารถนำมาใช้เป็นตัวแทนภาพในมนุษย์ได้ “เราไม่ได้บอกว่าพวกมันปลอดภัย” เธอกล่าว “เรากำลังพูดว่า ‘นี่คือสีย้อมที่เราได้รับอย่างต่อเนื่องในแต่ละวัน มาดูพวกเขากันดีกว่า’”

หน้าแรก

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *