科学家发明了一种温和的手持设备，可以在几秒钟内确定组织是否癌变。该工具可以在手术过程中为外科医生提供准确的信息，告诉他们应该切除或保留哪些组织。
这种笔形仪器是由德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家开发的，它依靠的是化学分析技术质谱法。今天发表在《科学转化医学》杂志上的一份报告描述了这一点。
“手术后肿瘤的存在与癌症复发和生存率降低密切相关，”领导该笔开发的德克萨斯大学奥斯汀分校化学副教授Livia Eberlin说。“所以最好第一次就把它全部去掉。”
取出每一个癌变组织都很困难。麻烦点通常出现在肿瘤的边界，在那里很难判断组织是良性的还是癌变的。乳腺癌患者通常会接受第二次和第三次手术，以去除第一次手术后留下的癌组织。
但是切除肿瘤边缘过多的良性组织会影响器官的功能。这使得外科医生在手术过程中不断做出判断，决定剪掉什么。
目前在手术过程中检测组织的工具被称为冷冻切片分析，包括切割、冷冻和染色组织切片，然后由病理学家目视检查。该过程耗时至少30分钟，可能会延长操作时间。冷冻组织也会改变其结构，导致结果不准确。
埃伯林的“MasSpec”笔可以在没有病理实验室的情况下立即提供诊断。她的团队在253个人体组织样本上进行了测试，发现它在96%以上的时间里正确识别出了癌变组织。
这种手持仪器本身很简单，但它与质谱仪的接口要复杂得多。这些大型机器可以根据分子的质量和它们在电场或磁场中的运动轨迹来识别分子。埃伯林的笔可以作为质谱仪的附件。
该系统的工作原理是这样的:外科医生将笔放在有问题的组织上。笔尖上悬浮着一小滴水，当它与组织接触时，组织上的任何水溶性分子，包括癌症特异性代谢物，都会自然溶解到水滴中。
然后，液滴通过管道被泵送到质谱仪，质谱仪提供样品中每个分子的信息，比如分子的质荷比，这是分子质量和电荷之间的定量关系，对每个分子来说都是独一无二的。
这些信息随后由一种名为Lasso的统计分类器进行分析，这是一种20年前开发的算法。Eberlin的团队在数百个样本上训练算法，根据它们的质量电荷比来识别癌症生物标志物。
在10秒内，该工具显示结果:“正常”或“癌症”。外科医生可能需要从肿瘤边缘周围的多个点采集样本。埃伯林正在开发一种软件，可以对结果进行空间映射。
这并不是工程师们第一次提出一种可以在手术过程中实时识别癌症的工具。科学家们用其他基于质谱的工具、荧光探针和不同形式的光谱学进行了实验。但在分析组织的过程中，所有这些方法都会以某种方式损害组织，因为它们需要使用气体、溶剂、电压或热量。
埃伯林的MasSpec笔只用水，不会对组织造成损害。这个仪器是3d打印的，有一个便宜的一次性尖端。
但有一个实际问题:该系统需要在手术室里安装质谱仪。埃伯林说:“它们在医院里一点也不常见。”“这绝对是翻译的障碍。”
质谱仪很昂贵——很容易达到50万美元——通常只在高科技研究、法医和药物检测实验室中使用。在她的实验中，Eberlin使用了ThermoFisher Scientific公司的市售质谱仪，该质谱仪的大小与90年代的复印机相当。
埃伯林说，她设想开发一种更小、更便宜的质谱仪，只有诊断笔所需的功能。她说:“这可能是一种进出手术室的仪器。”
事实上，今年早些时候，其他研究人员描述了质谱技术的改进，使其比以往任何时候都更便宜、更便携、更敏感。
埃伯林计划明年启动一项试点研究，外科医生将在实际手术中测试她的笔的诊断能力。她说，她将把研究结果与目前治疗癌症患者的临床方法进行比较。
