Skip to main content

Raman spectroscopy for early diagnosis of oral pre-cancer and cancer using minimally invasive samples

Article Category

Article available in the folowing languages:

Pionierska technika umożliwia diagnostykę stanów przednowotworowych w jamie ustnej

Innowacyjna, nieinwazyjna metoda wczesnego wykrywania niebezpiecznych uszkodzeń w jamie ustnej może zaowocować skuteczniejszym leczeniem nowotworów jamy ustnej i poprawić wskaźnik przeżyć.

Zdrowie

Nowotwory jamy ustnej są na 18. miejscu wśród najczęściej występujących na świecie nowotworów. W 2018 r. zdiagnozowano 354 864 nowe przypadki i odnotowano 177 384 zgony. Najpoważniejsze czynniki ryzyka to palenie tytoniu, spożywanie alkoholu i ekspozycja na wirusa brodawczaka ludzkiego (HPV). „Uszkodzenia w jamie ustnej mające charakter przednowotworowy, takie jak leukoplakia (rogowacenie białe) i erytroplakia (rogowacenie różowe), mogą także zwiększać ryzyko rozwoju nowotworu”, wyjaśnia Fiona Lyng, koordynatorka projektu RAMAN-Dx i kierowniczka Radiation and Environmental Science Centre (RESC) przy Uniwersytecie Technicznym w Dublinie (Irlandia). „Stan przednowotworowy można określić jako dysplazję o różnym stopniu nasilenia: od łagodnego, poprzez umiarkowany, po ostry, w zależności od zakresu zmian na poziomie komórkowym i tkankowym”. Choć leczenie jest coraz lepsze, nie przekłada się to na poprawę wskaźnika 5-letniej przeżywalności pacjentów z nowotworami jamy ustnej, który w dalszym ciągu wynosi około 50 %. Kluczowy problem wynika z faktu, że diagnostyka nowotworów jamy ustnej zależy w pierwszej kolejności od oceny wzrokowej, która może być subiektywna. „Obserwujemy wyraźną potrzebę wprowadzenia nowych, obiektywnych technik wykrywania uszkodzeń przednowotworowych”, mówi Lyng. Na szczęście dysponujemy optycznymi technikami spektroskopowymi, które są obiecującą metodą charakteryzowania tkanek, komórek i płynów ustrojowych. Duży potencjał w diagnostyce nowotworów jamy ustnej mogłaby mieć w szczególności spektroskopia Ramana, którą często wykorzystuje się do identyfikacji określonych cząsteczek.

Precyzyjna analiza tkanek

Na tym założeniu opiera się projekt RAMAN-Dx, realizowany dzięki wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie”, którego celem jest opracowanie dwóch nowych metod wykrywania przednowotworowych uszkodzeń jamy ustnej opartych na bramkowanej czasowo spektroskopii Ramana i powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii Ramana (SERS). Rozpoczęto od stworzenia biblioteki próbek śliny i złuszczonych komórek zarówno od dawców zdrowych, jak i pacjentów z łagodną, umiarkowaną i ostrą dysplazją oraz stanem nowotworowym, przebywających w Dublin Dental Hospital. Następnie metodą bramkowanej czasowo spektroskopii Ramana badano próbki złuszczonych komórek nabłonka jamy ustnej, a metodą SERS badano próbki śliny. Zespołowi udało się opracować obszerną bazę danych widm Ramana dla próbek od zdrowych dawców oraz próbek od dawców z łagodną, umiarkowaną i ostrą dysplazją. „Nasz model klasyfikacji osiągnął doskonały wynik w zakresie czułości i swoistości”, zauważa Lyng. „Pozwoliło nam to zidentyfikować przypadki dysplazji w oparciu o zestaw danych widm pozyskanych ze złuszczonych komórek i śliny”. Stypendystka programu działań „Maria Skłodowska-Curie”, Amuthachelvi Daniel, zdołała przeprowadzić te prace zarówno na Uniwersytecie Technicznym w Dublinie, jak i w instytucie VTT w Finlandii. „Dzięki temu Daniel mogła pracować w środowisku nieakademickim, co było niezaprzeczalną korzyścią dla rozwoju jej kariery”, mówi Lyng. „Pod koniec stażu, Amutha otrzymała ofertę pracy w charakterze starszego specjalisty ds. aplikacji w firmie Timegate Instruments, będącej spółką spin-off instytutu VTT”.

Skuteczna diagnoza na wczesnych etapach

Pionierskie metody opracowane w ramach projektu RAMAN-Dx mogą być potencjalnie rozwijane dalej, do postaci skutecznych testów do diagnozy nowotworów jamy ustnej. „Otrzymane przez nas wyniki pokazują, w jaki sposób spektroskopię Ramana można wykorzystać na nieinwazyjnie pobranych próbkach, aby rozróżnić osoby zdrowe i pacjentów z dysplazją jamy ustnej”, dodaje Lyng. „Wykorzystanie złuszczonych komórek lub śliny na potrzeby badań przesiewowych i monitorowania uszkodzeń jamy ustnej oznacza także, że możliwe jest znaczne ograniczenie konieczności przeprowadzania inwazyjnych biopsji tkankowych. W przypadku rozległych uszkodzeń w jamie ustnej takie testy mogłyby także pomóc wskazać lekarzom najbardziej odpowiednie miejsce do biopsji”. Z punktu widzenia pacjentów, zasadnicze korzyści związane są z potencjałem wczesnego wykrycia uszkodzeń przednowotworowych. W ostatecznym rozrachunku może to doprowadzić do poprawy wyników leczenia, a co za tym idzie, także do poprawy jakości życia. Kolejnym krokiem jest rozwijanie tych pionierskich metod i przekształcenie ich w innowacyjne, niedrogie rozwiązania do stosowania w badaniach przesiewowych nowotworów jamy ustnej i podejrzanych uszkodzeń jamy ustnej.

Słowa kluczowe

RAMAN-Dx, nowotwór jamy ustnej, spektroskopia Ramana, przednowotworowy, uszkodzenia, dysplazja

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania