Ученые предложили технологию для высокоточной диагностики опухолей головного мозга. Метод, основанный на анализе флуоресценции — собственного свечения — тканей, позволил с точностью до 87% выявить новообразования и определить зоны инфильтрации — места, где раковые клетки проникают в окружающие здоровые ткани. Разработка поможет точнее определять границы злокачественных опухолей в головном мозге и тем самым повысить эффективность хирургического вмешательства для их удаления. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Biomedical Optics Express.
Схема эксперимента. Источник: Shirmanova et al. / Biomedical Optics Express
Глиомы — наиболее распространенный тип опухолей головного мозга, который поражает вспомогательные клетки нервной ткани (глию). Чаще всего их удаляют хирургически, и от точности работы хирурга зависит прогноз лечения. При этом, по статистике, от 50 до 90% глиом дают рецидивы. Такая высокая вероятность повторного появления опухоли связана с тем, что глиомы часто не имеют четкой границы: они прорастают в окружающие здоровые ткани, формируя так называемую зону инфильтрации. Из-за этого очень сложно определить, где на самом деле заканчиваются опухолевые клетки. Существующие методы диагностики недостаточно точно определяют зону инфильтрации, поэтому нужны доступные и точные альтернативы.
Ученые из Приволжского исследовательского медицинского университета (Нижний Новгород) предложилииспользовать для диагностики глиом метод макро-FLIM.
Большинство тканей, в том числе нервная, под действием света определенных длин волн испускают собственное свечение (флуоресценцию). При этом, если внешний источник света выключить, флуоресценция еще какое-то время будет сохраняться, после чего исчезнет. Именно длительность такого затухания сигнала исследователи отслеживают в рамках подхода макро-FLIM. Этот период, называемый временем жизни флуоресценции, отличается у нормальных и опухолевых клеток, а потому его можно использовать для диагностики.
(A) FLIM-изображения свежих образцов ткани нормального серого вещества (GM), белого вещества (WM) и опухолей — глиобластомы, астроцитомы и олигодендроглиомы. (B) Окрашенные гистологические срезы, соответствующие FLIM-изображениям. Источник: Shirmanova et al. / Biomedical Optics Express.
Авторы исследовали с помощью такого подхода образцы тканей головного мозга, взятые у 53 пациентов с глиомами. Образцы сканировали на конфокальном макросканере, который возбуждал флуоресценцию лазером и измерял время ее затухания в каждой точке снимка. Ученые анализировали полученные «карты флуоресценции» вручную и с использованием алгоритма машинного обучения, подготовленного к работе с подобными изображениями.
Анализ изображений — как «ручной», так и с использованием машинного обучения — показал, что метод макро-FLIM позволяет выявлять глиомы с точностью до 87%. Более того, с его помощью ученым удалось отследить зоны инфильтрации опухоли в здоровые ткани, что критически важно для точного хирургического удаления новообразований. В отличие от традиционного гистологического исследования, новый метод дает возможность обнаруживать участки опухоли в удаленном образце ткани прямо во время операции, кроме того, он не требует никакой пробоподготовки и специальной окраски срезов.
«Предложенный подход поможет точнее определять границы высоко злокачественных глиом. Интеграция метода с алгоритмами машинного обучения позволяет рассматривать его как основу для нового инструмента оптической биопсии, направленного на повышение эффективности и безопасности операционного удаления новообразований. В дальнейшем мы планируем расширить выборку пациентов, улучшить точность автоматического распознавания опухолей и провести сопоставление изображений FLIM не только с их морфологическими, но и с молекулярными особенностями», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Марина Ширманова, доктор биологических наук, заместитель директора по науке НИИ экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий Приволжского исследовательского медицинского университета.
Текст: пресс-служба РНФ
Marina V. Shirmanova, Daria A. Sachkova, Ilya D. Shchechkin, Elena B. Kiseleva, Anastasia D. Komarova, Ludmila S. Kuhnina, Artem S. Grishin, Evgenia L. Bederina, Evgenia V. Pyanova, Elizaveta E. Ponomareva, Igor A. Medyanik, Leonid Y. Kravets, Vladislav I. Shcheslavskiy, and Konstantin S. Yashin, «Optical express-biopsy of gliomas using macroscopic fluorescence lifetime imaging,» Biomed. Opt. Express 16, 4555-4570 (2025)
Читайте материалы нашего сайта во ВКонтакте, Яндекс-Дзен и канале в Telegram
Свежие комментарии