محققان روشی برای تشخیص سرطان ابداع کرده‌اند که در آن از امواج صوتی بدون درد به جای سوزن های شکنجه‌دهنده برای به دست آوردن اطلاعات ژنتیکی در مورد سرطان بیمار استفاده می شود.

یک روش مبتنی بر فراصوت نگاری (سونوگرافی) برای استخراج اطلاعات ژنتیکی ازتومور می‌تواند جایگزینی بدون درد برای نمونه‌برداری‌های معمولی باشد و امکان تشخیص زودهنگام برخی سرطان‌ها را فراهم کند.

مسیرِ تشخیص سرطان چیزی جز سرگرمی است. یکی از کم لذت‌ترین جنبه‌های سفر، نمونه گیری های تهاجمی و اغلب دردناک معروف به « بافت‌برداری» (بیوپسی) است که برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد جهش‌های ژنتیکی یا ناهنجاری‌های کروموزومی سلول‌های یک تومور در حال رشد مورد نیاز است. این اطلاعات برای تشخیص دقیق سرطان بیمار و انتخاب درمان حیاتی است. در نشست اخیر انجمن آکوستیک آمریکا در اتاوا، کانادا، راجر زمپ (Roger Zemp) از دانشگاه آلبرتا در مورد روش جایگزینی گزارش داد که او و همکارانش برای استخراج این اطلاعات ژنتیکی ایجاد کرده اند. روشی مبتنی بر استفاده از امواج صوتی به جای برداشتن مستقیم بافت. جوی وانگ (Joy Wang)، دانشجوی کارشناسی ارشد که با زمپ کار می‌کند، می‌گوید: «بیوپسی‌های سنتی با سوزن‌های بزرگ ترسناک و دردناک هستند. «روش ما بدون درد است و می تواند اطلاعات واضح تری در مورد ژنتیک سرطان ارائه دهد».

سوزن‌های مورد استفاده برای خارج نمودن نمونه ای از بافت در بیوپسی های سنتی معمولا بلند و توخالی هستند و می‌توانند بیش از ۲ میلی‌متر قطر داشته باشند که سبب می شوند هسته‌ای از گوشت با قطر ۱ تا ۲ میلی‌متر به بیرون زده شود. برای مقایسه، قطر سوزن خونگیری به طور متوسط ​​نیم میلیمتر است. سوراخ های بزرگ ایجاد شده توسط سوزن های بافت برداری به طور قابل توجهی احتمال درد، تورم، کبودی یا عفونت در محل بیوپسی را، هم در حین جمع آوری بیوپسی و هم برای روزهای بعد، افزایش می دهد.

انتظار سیاه و کبود ماندن مکان بافت برداری در بدن بیمار می تواند باعث اضطراب قابل توجهی شود تا جایی که این نگرانی می تواند آنقدر زیاد شود که فرد را از بررسی یک توده یا برآمدگی مشکوک باز دارد. بنابراین، محققان به دنبال روش‌های کمتر تهاجمی و کمتر ترسناک برای بازیابی اطلاعاتی هستند که بافت برداری ها ارائه می‌کنند. زمپ می‌گوید، تکنیک‌های جایگزین همچنین می‌توانند امکان تشخیص زودهنگام برخی سرطان‌ها را فراهم کند.

درتکنیک‌های توسعه‌یافته توسط راجر زمپ و تیمش از پالس‌های فراصوت برای تحریک سلول‌های سرطانی برای انتشار اطلاعات ژنتیکی که در خود نگهداری می‌کنند، استفاده می شود. سپس این اطلاعات در جریان خون گردش می‌کند و بنابراین می‌توان آن را در طی یک خون‌گیری معمولی از بیمار استخراج کرد، که برای بیمار به طور قابل‌توجهی ارزان‌تر و آسان‌تر از بیوپسی سوزنی انجام می‌شود.

در یک مجموعه آزمایش، زمپ و همکارانش از یک پرتو فراصوت با فرکانس پایین بسیار متمرکز با شدتی حدود 10 برابر بیشتر از امواج فراصوت با فرکانس بالاتر استفاده کردند که در تصویربرداری پزشکی استفاده می‌شود. پرتو فراصوت، که از اساس موجی از چرخه های متناوب از قله های (پیک های) فشرده (فشار بالا) و فرورفتگی های فشرده (فشار کم) است، با گازهای محلول در داخل سلول های تومور برهم کنش می کند. بخش کم فشار موج، مولکول‌های گاز درون سلول‌ها را وادار می‌کند تا به صورت حباب‌ها با هم ترکیب شوند. سپس قسمت پرفشار باعث ترکیدن حباب ها می شود. نیروی تولید شده در طول این انفجار برای باز کردن موقتِ سوراخ های کوچک یا گذرگاه ها از طریق غشای سلول ها در مسیر بافت پرتو کافی است. برای برخی آزمایش‌ها، تیم زمپ از پرتو های فراصوت با شدت ۱۰۰ برابر بیشتر در تصویربرداری پزشکی استفاده کرد. برای آن آزمایش‌ها، پرتو فراصوت به طور دائم سلول‌های تومور را از هم جدا می کرد و سبب آزاد شدن تمام محتویات سلول می شد که می‌تواند در شرایط خاص مفید باشد.

برای موش‌هایی که تومورهای سرطانی انسانی را رشد می‌دهند، این تیم دریافت که در هر دو مجموعه آزمایش، مولکول‌های زیستی آزاد شده توسط سلول‌ها، غلظت نشانگرهای زیستی DNA و RNA مرتبط با سرطان را در جریان خون تا فاکتور 100 افزایش دادند. این میزان از افزایش برای تشخیص از طریق نشانگرهای زیستی با آزمایش خون کافی بود. این تیم همچنین اثربخشی این روش را با استخراج مستقیم مواد از تومورهای موش با یک سوزن ظریف به قطر 0.5 میلی متر آزمایش کردند. وانگ می گوید برای آن نمونه ها، غلظت نشانگرهای زیستی تا 50000 برابر افزایش یافته است. زمپ می‌گوید: «مردم مدتی است که به دنبال راه‌هایی برای استفاده از آزمایش‌های خون برای تشخیص هستند، اما چالش برانگیز است زیرا نشانگرهای زیستی خاص تومور بسیار کمی به طور طبیعی در خون وجود دارد. پیشرفت‌های ما می‌تواند این فرآیند را بسیار آسان‌تر کند.»

زمپ و همکارانش همچنین نشان داده‌اند که تکنیک آنها می‌تواند به تشخیص زودهنگام نشانگرهای زیستی سرطان از طریق آزمایش خون کمک کند. سلول های تومور در خون اکثر بیماران سرطانی، حتی بدون سرطان متاستازیک (فراگستر)، گردش می کنند. زمپ می‌گوید، اما در یک یا دو سلول در هر میلی‌لیتر خون، که شبیه یافتن سوزن در انبار کاه است. می توان این کار را انجام داد، اما یک روش ارزیابی معمولی نیست زیرا برای بیمار بیش از 10000 دلار در هر آزمون هزینه دارد. زمپ و همکارانش با استفاده از روش فراصوت نگاری خود با استفاده از نمونه های خون گرفته شده از بیماران مبتلا به سرطان پروستات، نشان دادند که توانستند سلول های سرطانی موجود در خون را بشکنند و محتویات آنها را تشخیص دهند. زمپ می گوید که در یک محیط بالینی، چنین آزمایشی می تواند فقط چند ده دلار هزینه داشته باشد.

این تیم در حال کار بر روی نشان دادن روش تشخیص زودهنگام برای تعداد بیشتری از نمونه های بالینی است. آنها همچنین در حال کار بر روی توسعه تکنیکی هستند که به آنها اجازه می دهد از امواج فراصوت برای کاوش بافت استخوانی استفاده کنند. برخلاف بافت‌های نرم و نمونه‌های خونی که تیم زمپ عمدتاً با آنها کار کرده است، سلول‌های استخوانی به شدت امواج فراصوت را منعکس می‌کنند و شکستن آنها را دشوار می‌کند. توانایی نفوذ در استخوان با پالس‌های فراصوت به پزشکان اجازه می‌دهد تا به هسته نرم استخوان یعنی مغز آن برسند، نمونه‌برداری از آن اغلب برای تشخیص و درجه بندی سرطان‌هایی مانند لوسمی، لنفوم یا میلوما لازم است. تیم زمپ در حال توسعه یک «دریل» فراصوتی است که می تواند سلول های سرطان خون را با آسیب به مراتب کمتر به استخوان درمقایسه با نمونه برداری سنتی آزاد کند.

در حالی که جایگزین‌های بدون سوزن برای بیوپسی‌های مغز استخوان هنوز در حد حدس و گمان هستند، آنهایی که مد نظر تومورهای بافت نرم هستند در مرحله in vivo یعنی آزمایش‌های انسانی قرار دارند. برای وانگ، افزودن چنین تکنیکی به زرادخانه‌ای که پزشکان در تشخیص سرطان استفاده می‌کنند، می‌تواند یک تغییر بازی باشد و به آنها امکان می‌دهد سریع‌تر، آسان‌تر و ارزان‌تر اطلاعات مربوط به بیمار را به دست آورند. وانگ می گوید: سرطان هر بیمار کاملاً متفاوت است. اگر می‌خواهیم نتایج را برای بیماران سرطانی بهبود ببخشیم، واقعاً به برنامه‌های درمانی نیاز داریم که متناسب با ویژگی‌های خاص سرطان آنها باشد. اگر بتوانیم این کار را انجام دهیم، درمان سرطان می تواند بسیار آسان تر باشد.»

تاریخ خبر: 18 جولای 2024

منبع خبر: وبگاه APS

Katherine Wright, Deputy Editor of Physics Magazine

ترجمه محسن خدادی