Neues Werkzeug könnte die Hirntumorchirurgie mit schneller Krebszellenerkennung revolutionieren

Neues Werkzeug könnte die Hirntumorchirurgie mit schneller Krebszellenerkennung revolutionieren

Ein neuartiges Instrument zur rasanten Identifizierung der genetischen „Fingerabdrücke“ von Krebszellen kann es zukünftige Chirurgen ermöglichen, Gehirntumoren genauer zu entfernen, während sich ein Patient im Operationssaal befindet, wie neue Forschungen zeigen. Viele Krebstypen können durch bestimmte Mutationen identifiziert werden, Änderungen der in der DNA der abnormalen Zellen codierten Anweisungen.

In der neuen Studie wird von einem Forschungsteam aus der NYU Langone Health die Entwicklung der digitalen PCR oder UR-DDPCR beschrieben, die das Team in nur 15 Minuten den Niveau der Tumorzellen in einer Gewebeprobe messen kann und gleichzeitig eine geringe Anzahl von Krebszellen nachweisen kann (als nur fünf Zellen pro Quadratmillimeter).

Die Forscher sagen, dass ihr Werkzeug schnell und genau genug ist, zumindest in ersten Tests an Hirngewebeproben, um das erste praktische Werkzeug dieser Art zu werden, um Krebszellen direkt unter Verwendung von Mutationen in Echtzeit während der Gehirnoperation zu erfassen.

Die Forscher zeigten, dass UR-DDPCR eine deutlich schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeit als Standard-DDPCR aufwies, kurz für die digitale Polymerasekettenreaktion der Tröpfchen. Standard -DDPCR kann Tumorzellen genau quantifizieren, dauert jedoch typischerweise mehrere Stunden, um ein Ergebnis zu erzielen, was es als chirurgische Anleitung unpraktisch macht.

Bei vielen Krebsarten wie Tumoren im Gehirn basiert der Erfolg der Krebsoperation und die Verhinderung der Krebsrendite darauf, so viel Tumor und umgebende Krebszellen wie möglich zu entfernen. „

Daniel Orringer, MD, Studien-Co-Senior-Forscher und Neurochirurg

„Mit ultra-versprichter digitaler PCR mit der digitalen Tröpfchen können Chirurgen jetzt möglicherweise feststellen, welche Zellen krebsartig sind und wie viele dieser Krebszellen in einer bestimmten Geweberegion auf einer Genauigkeit vorhanden sind, die noch nie zuvor möglich war“, sagte Orringer, Associate Professor in den Abteilungen der Neurochirurgie und Pathologie in der Nyu Grossman School of Medicine.

Veröffentlichung im Cell Press Journal Med Die Studie am 25. Februar zeigte, dass UR-DDPCR die gleichen Ergebnisse wie Standard-DDPCR- und genetische Sequenzierung in mehr als 75 Gewebeproben von 22 Patienten bei NYU Langone erzielte, um Gliomtumoren zu entfernen, eine Art Hirnkrebs. Die Ergebnisse von UR-DDPCR wurden auch gegen bekannte Proben mit Krebszellen und Proben ohne Krebs überprüft.

„Unsere Studie zeigt, dass die digitale PCR mit ultra-verfälschter Tröpfchen ein schnelles und effizientes Instrument sein könnte, um eine molekulare Diagnose während der Operation bei Hirnkrebs zu stellen, und sie hat das Potenzial, auch für Krebserkrankungen außerhalb des Gehirns verwendet zu werden“, sagte der Co-Senior-Forscher Gilad Evony, MD, PhD. Evrony ist Genetiker im Zentrum für menschliche Genetik und Genomik an der NYU Grossman School of Medicine und fungiert auch als Assistenzprofessor an der Abteilungen für Pädiatrie und Neurowissenschaften an der NYU Grossman School of Medicine.

Um UR-DDPCR zu entwickeln, suchten die Forscher in jedem der Schritte, die an Standard-DDPCR beteiligt sind, nach Effizienz. Das Team verkürzte die Zeit, die erforderlich war, um DNA aus Tumorproben von 30 Minuten auf weniger als fünf Minuten zu extrahieren, in einer Weise, die immer noch mit anschließendem DDPCR kompatibel ist. Die Forscher fanden auch Effizienz, indem sie die Konzentrationen der beim Testen verwendeten Chemikalien erhöhten und die Gesamtzeit, die für einige Schritte von zwei Stunden auf weniger als drei Minuten benötigt wurde, verringert wurden. Die Zeiteinsparungen wurden auch durch die Verwendung von Reaktionsgefäßen erzielt, die auf jede der beiden Temperaturen vorgewärmt waren, die von der PCR erforderlich waren, anstatt die Temperatur eines einzelnen Reaktionsgefäßes zwischen zwei Temperaturen wiederholt zu zyklieren.

Für die Studie verwendeten Forscher UR-DDPCR, um die Spiegel zweier genetischer Mutationen, IDH1 R132H und BRAF V600E, zu messen, die bei Hirnkrebserkrankungen weit verbreitet sind. Sie kombinierten UR-DDPCR mit einer anderen Technik, die die Forscher zuvor entwickelten, die als stimulierte Raman-Histologie bezeichnet wurden, um sowohl die Fraktion als auch die Dichte von Tumorzellen in jeder Gewebeprobe zu berechnen.

Forscher warnen davor, dass die weit verbreitete Verwendung des Tools auf weitere Verfeinerungen und klinische Studien erwartet. Sie sagen, ihr nächster Schritt besteht darin, UR-DDPCR zu automatisieren, um es schneller und einfacher zu machen, im Betriebsraum zu verwenden. Nachfolgende klinische Studien sind erforderlich, um die Patientenergebnisse mithilfe ihres Tools im Vergleich zu aktuellen diagnostischen Technologien zu vergleichen. Sie planen auch, die Technologie zu entwickeln, um andere häufige genetische Mutationen für andere Krebstypen zu identifizieren.

Die Finanzierung der Studie wurde von den National Institutes of Health Grant R01CA226527 bereitgestellt. Die Studienversorgungen wurden von Bio-Rad gespendet, dem Hersteller der in der Forschung verwendeten DDPCR-Geräte, die keine andere Beteiligung an der Studie hatten.

Neben Orringer und Evrony sind andere an dieser Studie beteiligte NYU-Langone-Forscher Zachary Murphy und Emilia Bianchini und Co-Investigatoren Andrew Smith, Lisa Körner, Teresa Russell, David Reinecke, Nader Maarouf, Yuxiu Wang, John Golfinos, Alexandra und Alexandra und Alexandra.

Orringer, Evrony, Murphy und NYU haben eine Patentanwendung, die bei der Entwicklung von UR-DDPCR anhängig ist.

Orringer ist ein Aktionär in Invenio Imaging, einem Unternehmen, das Bildgebungsgeräte entwickelt und vermarktet. Er hat auch Beratungsgebühren von Servier erhalten, einem Unternehmen, das an der Produktion von Krebstherapien beteiligt ist. Orringer und Snuderl haben auch finanzielle Interessen an ImageNomix. Snuderl war Berater für Heidelberg Epignostix und Halo DX und hat finanzielle Interessen. Er war auch ein bezahlter Berater von Arima Genomics und Innosign und erhielt von Lilly Forschungsfinanzierungsunterstützung. Alle diese Vereinbarungen werden gemäß den Richtlinien und Praktiken der Gesundheit der NYU Langone verwaltet.

Quellen: