Laser and cancer

Laserljus hittar cancer

Med laserljus kan läkarna nu ta ”fingeravtryck” på kroppens levande celler och avslöja förändringar i cellernas livsprocesser, som kan leda till cancer. Den revolutionerade diagnostekniken fungerar redan nu för magcancer och kräver inga allvarliga ingrepp

20 december 2010

Cancer börjar nästan alltid med att infektioner, gifter, UV-ljus eller något liknande stressar de friska cellerna, så att deras biokemiska reaktioner kommer ur balans – och att cellerna i värsta fall utvecklas till cancerceller.

Hittills har det bara varit möjligt att upptäcka dessa tidiga förstadier till cancer genom att ta ett vävnadsprov och analysera det i laboratoriet. Med den nya lasertekniken kan läkarna emellertid analysera den biokemiska sammansättningen i levande celler djupt inne i kroppen, långt innan en sjukdom bryter ut.

Läkarnas nya vapen mot cancer är ett Raman-endoskop, som i princip tar ett ”fingeravtryck” på cellernas biokemiska tillstånd. Den grundläggande tekniken har varit känd och använd i flera år, men först 2010 lyckades Zhiwei Huang vid National University of Singapore vidareutveckla den och kombinera den med andra avancerade tekniker, så att den nu kan avslöja de första stadierna av magcancer.

Varje cell kan studeras i detalj

Raman-endoskopet bygger på det förhållandet att när en laserstråle med en viss våglängd skickas in i en vävnad, tas en liten del av ljusets energi upp av cellernas olika proteiner, fettämnen och DNA med mera. Dessa friger dock snabbt energin igen i form av ljus, vars våglängd då förändrats en aning.

Denna fysikaliska process kallas oelastisk ljusspridning, och beroende på vilken molekyl som laserstrålen träffat, har det reflekterade ljuset en våglängd, som antingen är kortare eller längre än den ursprungliga laserstrålens. De 32 optiska fibrerna i endoskopets spets registrerar det reflekterade ljuset, och en ansluten dator beräknar förändringen av ljusets våglängd och därmed dess färg.

Börjar några av cellerna uppföra sig onormalt och kanske är på väg att bilda förstadier till cancer, kommer det att förändra deras innehåll av biokemiska molekyler. Det avslöjas i ett ”fingeravtryck”, det vill säga det sätt på vilket de reflekterar ljuset jämfört med friska celler.

”Raman-endoskopet analyserar en bit vävnad med en storlek av bara en millimeter i varje riktning, men biten innehåller ändå omkring en miljon celler. Vi kan tekniskt sett även mäta på en enstaka cell för att närstudera dess proteiner och fettämnen, men det är lättast att göra på ett vävnadsprov i laboratoriet”, säger Zhiwei Huang, som testar den nya metoden på sjukhus över hela Singapore.

Analys kan ske direkt i magen

Under 2010 har Huangs forskargrupp publicerat resultaten av två vetenskapliga studier, i vilka patienter med magsjukdomar, som man vet kan utvecklas till cancer, undersöktes på tre olika sätt.

Det ena var ett slags kontroll, vid vilken en biopsi (ett vävnadsprov) från magsäcken underkastades en traditionell histologisk analys under mikroskop för att identifiera eventuella cellförändringar. I det andra fallet analyserades en liknande biopsi i laboratoriet med Raman-endoskopet för att leta efter onormala ”fingeravtryck”, som kunde vara tecken på cellförändringar. I det tredje fallet utfördes Raman-analyserna inne i magsäcken med hjälp av endoskopet, utan att någon biopsi togs.

Syftet med dessa trefaldiga analyser var att klarlägga, om Raman-endoskopi är lika bra på att upptäcka cellförändringar som traditionell histologisk analys under mikroskop, och om det är möjligt att utföra Raman-analyserna direkt i patienten, utan att först behöva gå igenom den smärtsamma process det innebär att ta en biopsi från patientens magsäck.

Resultatet visade att det finns en god överensstämmelse mellan de tre metoderna. Raman-endoskopet gjorde inga fel alls, när det skulle identifiera celler som var infekterade med bakterien Helicobacter pylori. Denna orsakar magsår och ses nästan alltid som ett förebud om att man kanske är på väg att utveckla magcancer.

Processen kan vändas

Med Raman-endoskopet var det också möjligt att peka ut 80 procent av de vävnadsprover där cellerna hade tagit de allra första stegen på vägen mot cancer. Detta tidiga cancerstadium kallas metaplasi, och om man redan vid denna tidpunkt börjar bekämpa den grundläggande orsaken till cellernas stress – till exempel infektion med Helicobacter pylori – är det möjligt att vända processen, så att cancern aldrig utvecklas.

Dessutom visade resultaten att den skonsamma diagnosticeringen i magen på patienten i över 94 procent av fallen kunde upptäcka de allra första cellförändringar som utgör tecken på att en magcancer är på väg.

”Raman-endoskopets förmåga att analysera cellernas molekyler gör det till ett kraftfullt verktyg för att diagnosticera de första förstadierna till cancer direkt i patienten, här och nu, och under en rutinundersökning”, säger Zhiwei Huang.

Det är inte heller bara magcancerpatienter som kan glädjas åt att få en snabb diagnos, lovar forskaren:

”Den nya teknik vi utvecklat kan anpassas till andra inre organ, till exempel lungor och urinblåsa, om man använder ett flexibelt endoskop, som lätt kan föras in i luft- eller urinvägarna.”

Tema

Läs också

PRENUMERERA PÅ ILLUSTRERAD VETENSKAPS NYHETSBREV

Du kan ladda ned ditt gratis specialnummer, Vår extrema hjärna, så snart du har beställt vårt nyhetsbrev.

Kanske är du intresserad av...

Hittade du inte vad du söker? Sök här: