Флуоресцентные бактерии позволяют визуализировать опухоль в реальном времени 

Фото из открытых источников

Точное удаление опухолей — важнейший аспект онкологической хирургии, однако оно по-прежнему представляет собой серьёзную проблему в клинической практике. Например, при раке молочной железы частота положительных краев резекции, когда раковые клетки остаются на границе хирургического вмешательства, может достигать 35%, что часто требует повторной операции и повышает риск рецидива. Предоперационной визуализации или УЗИ часто недостаточно для точного определения границ опухоли, что вынуждает хирургов полагаться исключительно на свой опыт. Эти ограничения подчеркивают острую необходимость в технологиях, обеспечивающих визуализацию опухоли в реальном времени во время операции.

Совместная исследовательская группа под руководством Сынбом Су (Центр бионики) и Сехуна Кима (Центр химической и биологической конвергенции) из Корейского института науки и технологий (KIST, президент Сан Рок О), а также профессора Хё-Джин Ли из больницы Национального университета Чхуннам разработала платформу интраоперационной визуализации нового поколения, использующую модифицированные полезные бактерии, которые флуоресцируют непосредственно в опухолях. Этот контрастный агент на основе бактерий подсвечивает опухоли подобно неоновой вывеске во время операции, обеспечивая более точную резекцию и снижая риск рецидива.

Исследователи разработали флуоресцентную бактериальную систему, которая специфически активируется в опухолевой ткани, позволяя хирургам определять местоположение и границы опухоли в режиме реального времени. Флуоресцентный сигнал остается стабильным in vivo более 72 часов и четко выделяет области опухоли даже внутри сложных внутренних органов. Подобно подсветке здания на карте, это позволяет интуитивно и визуально идентифицировать опухоли невооруженным глазом во время операции, даже при стандартном хирургическом освещении, тем самым снижая нагрузку на хирурга.

В отличие от традиционных контрастных агентов, которые необходимо разрабатывать индивидуально для каждого типа рака, эта новая платформа использует две общие особенности микросреды опухоли: гипоксию и уклоняемость от иммунного ответа, что обеспечивает её широкое применение при лечении различных солидных опухолей. Интенсивность флуоресценции примерно в пять раз выше, чем у традиционных агентов, а система работает в ближнем инфракрасном спектре, обеспечивая совместимость с существующими хирургическими эндоскопами и оборудованием для визуализации. Её также можно интегрировать с хирургическими роботами и системами интраоперационной визуализации для повышения точности хирургических вмешательств и сокращения времени процедуры. Возможность взаимодействия с широко используемыми в больницах хирургическими системами с флуоресцентным контролем дополнительно усиливает её клинический и коммерческий потенциал.

Исследовательская группа стремится превратить эту бактериальную платформу в интегрированную систему лечения рака, объединяющую диагностику, хирургию и терапию. Сконструированные бактерии, способные самостоятельно локализовать опухоли, также могут служить носителями противораковых препаратов или терапевтических белков. С этой целью группа совершенствует платформу, интегрируя её с оборудованием для медицинской визуализации, системами точной доставки лекарств и проводя комплексные оценки безопасности для клинического применения.

«Это исследование демонстрирует новый подход, при котором бактерии автономно локализуют опухоли и испускают флуоресцентные сигналы, что позволяет в режиме реального времени определять местоположение и границы опухоли во время операции. Возможность применения метода в отношении ряда солидных опухолей делает его потенциальным новым стандартом прецизионной хирургической визуализации», - сказал Сынбом Су.