Quyen Nguyen: operacje kodowane kolorami

Chirurdzy uczą się z książek, które wygodnie oznaczają kolorami rodzaje tkanek, jednak nie ma to nic wspólnego z rzeczywistością - do dzisiaj. W TEDMED, Quyen Nguyen prezentuje w jaki sposób można za pomocą markera molekularnego sprawić, by guzy świeciły na zielono, wskazując chirurgom, gdzie dokładnie należy ciąć.

Chcę wam opowiedzieć

o największym micie w medycynie,

a jest nim przeświadczenie,

że jedynym czego nam trzeba, to przełomowe odkrycia w medycynie,

które rozwiążą wszystkie nasze problemy.

Nasze społeczeństwo uwielbia idealizować

ideę samotnego wynalazcy,

który pewnej nocy, pracując do późna,

dokonuje wstrząsającego odkrycia.

I voila! Wszystko się zmienia w ciągu jednej nocy.

Bardzo pociągająca wizja,

aczkolwiek nieprawdziwa.

W rzeczywistości, dzisiejsza medycyna to dyscyplina drużynowa.

W wielu aspektach

zawsze nią była.

Chciałabym podzielić się z wami tym,

jak dramatycznie doświadczyłam tego

we własnej pracy.

Jestem chirurgiem,

a my chirurdzy od zawsze mieliśmy

szczególną relację ze światłem.

[Niech stanie się światłość] Kiedy robię nacięcie w ciele pacjenta, jest tam ciemno.

Musimy używać lamp, by widzieć co robimy.

I to właśnie dlatego operacje tradycyjnie

rozpoczynały się wczesnym rankiem -

by maksymalnie wykorzystać światło dzienne.

Jeśli spojrzycie na historyczne zdjęcia

wczesnych sal operacyjnych,

zauważycie, że znajdowały się na samej górze budynków.

To jest na przykład najstarsza sala operacyjna na Zachodzie.

Znajduje się w Londynie

i usytuowana jest

na samej górze kościoła

z wpadającymi promieniami słońca.

Na następnym zdjęciu widzimy

jeden z najbardziej znanych szpitali w Ameryce.

To szpital Massachusetts General w Bostonie.

Wiecie gdzie znajduje się sala operacyjna?

Tutaj -

na samej górze budynku

z wieloma oknami by wpuścić jak najwięcej światła.

Dziś na sali operacyjnej

nie polegamy na świetle słonecznym.

A ponieważ nie ma już takiej potrzeby,

mamy bardzo specjalistyczne oświetlenie

stworzone specjalnie do sal operacyjnych.

Mamy okazję

stosować inne rodzaje światła,

pozwalające nam zobaczyć to,

czego normalnie nie widzimy.

I to jest według mnie

magia fluorescencji.

Pozwólcie, że trochę się wesprę.

Studiując w szkole medycznej,

uczymy się anatomii z takich oto ilustracji,

na których wszystko jest oznaczone odpowiednim kolorem.

Nerwy są żółte, tętnice czerwone,

a żyły niebieskie.

To jest tak proste, że każdy mógłby zostać chirurgiem, prawda?

Jednak mając na stole prawdziwego pacjenta,

widzimy tu ten sam fragment szyi, co na ilustracji -

nie jest już tak łatwo odróżnić

poszczególne tkanki.

Słyszeliśmy przez ostatnie kilka dni

jakim to naglącym problemem

naszego społeczeństwa jest rak

i jak ważne jest to,

żeby nie umierała

jedna osoba co minutę.

Jeśli można wcześnie zdiagnozować raka,

wystarczająco wcześnie, by go usunąć,

wyciąć operacyjnie,

to nie obchodzi mnie czy był tam taki gen, albo inny,

albo to lub inne białko,

jest w słoiku.

Koniec. Nie ma go. Jesteś zdrowy.

Tak wycinamy raka.

Robimy co w naszej mocy, opierając się na własnym przygotowaniu,

na tym jak wygląda guz i jaki jest w dotyku,

na powiązaniu z innymi tkankami i naszym doświadczeniu,

mówimy: "nie masz już raka."

Dobrze wykonaliśmy swoją pracę. Usunęliśmy go.

To właśnie chirurg mówi na sali operacyjnej,

kiedy pacjent jest na stole.

Ale wtedy jeszcze nie mamy pewności, czy został cały usunięty.

Pobieramy próbki tkanek,

które usunęliśmy z ciała pacjenta,

a następnie wysyłamy te wycinki do patomorfologa.

W międzyczasie, pacjent leży na stole operacyjnym.

Pielęgniarki, anestezjolog, chirurg

i wszyscy asystenci czekają przy pacjencie.

I tak czekamy.

Patolog bierze próbkę,

zamraża, tnie, sprawdza pod mikroskopem kawałek po kawałku

i dzwoni na salę operacyjną.

Może to trwać 20 minut dla każdej z próbek.

Więc jeśli wyślemy trzy próbki,

minie godzina.

Bardzo często mówią:

"Wiesz co, próbki A i B są w porządku,

ale próbka C, macie tam pozostałości raka.

Proszę go wyciąć."

Więc wracamy i robimy jeszcze raz, i jeszcze raz.

I cały ten proces:

Dobra, udało się.

Myślimy, że wycięliśmy całego guza."

Ale bardzo często, kilka dni później

pacjent wraca do domu,

a my odbieramy telefon z patologii:

"Przykro mi,

jak przyjrzeliśmy się ostatecznemu badaniu,

po ostatecznym sprawdzeniu próbek,

odkryliśmy, że jest kilka innych miejsc,

gdzie marginesy są pozytywne.

Wasz pacjent nadal ma raka."

Więc teraz musimy poinformować pacjenta, po pierwsze,

że prawdopodobnie będzie musiał przejść kolejną operację,

lub że będzie potrzebował dodatkowego leczenia

takiego jak radioterapia lub chemioterapia.

Czy nie byłoby lepiej,

gdybyśmy mogli stwierdzić,

gdyby chirurg mógł stwierdzić,

czy rak jest obecny w polu operacyjnym czy nie?

Mam na myśli to, że nadal w wielu przypadkach

nadal operujemy w ciemno.

W 2004 roku, podczas mojej rezydentury,

miałam ogromne szczęście

poznać dr Rogera Chena,

który w 2008 roku otrzymał Nagrodę Nobla

w dziedzinie chemii.

Roger ze swoim zespołem

opracowywali metodę wykrywania raka.

Mieli bardzo sprytną cząsteczkę,

którą odkryli.

Cząsteczka, którą stworzyli

zbudowana była z trzech części.

Jej główna część jest niebieska - polikation,

jest bardzo lepki i przyczepia się

do każdej tkanki w organizmie.

Wyobraźcie sobie, że przygotowujecie roztwór

pełen lepkiej substancji

i wstrzykujecie go do żyły osoby chorej na raka,

wszystko się podświetli.

Nic nie będzie wyszczególnione.

Nie ma tu żadnej specyficzności.

Dodali więc dwa dodatkowe elementy.

Pierwszym jest segment polianionowy,

który działa jak nieklejąca się

strona naklejki.

Gdy oba komponenty występują razem, cząsteczka jest neutralna

i nic się nie skleja.

Następnie oba elementy zostają połączone

czymś, co może być tylko ucięte

odpowiednimi nożycami molekularnymi,

np. pewnym rodzajem proteaz,

wytwarzanych przez guzy.

W tej sytuacji,

jeśli przygotujemy roztwór złożony z tych trzyczęściowych cząsteczek

razem z barwnikiem, oznaczonym na zielono,

i jeśli wstrzykniemy to do żyły

osoby chorej na raka,

zdrowa tkanka jej nie przetnie.

Cząsteczka przejdzie przez organizm i zostanie wydalona.

Natomiast w obecności guza,

są tam nożyce cząsteczkowe,

które mogą rozdzielić tę cząsteczkę

w miejscu dającym się przeciąć.

I teraz, bum.

Guz sam się oznacza

i zaczyna świecić.

Mamy tu przykład nerwu

otoczonego guzem.

Możecie wskazać gdzie znajduje się guz?

Ja nie potrafiłam, gdy na tym pracowałam.

Ale jest tutaj. Świeci.

Teraz jest zielony.

Zobaczcie. Każdy na widowni

wie gdzie jest guz.

Możemy to stwierdzić na sali operacyjnej,

na poziomie cząsteczkowym,

gdzie umiejscowiony jest guz i co chirurg powinien zrobić

oraz ile jeszcze zostało do zrobienia

by go wyciąć.

Co ciekawe, fluorescencja

nie powoduje tylko świecenia guza,

ale też sprawia, że guz świeci przez tkankę.

Światło emitowane przez fluorescencję

potrafi przejść przez tkankę.

Więc nawet jeśli guz nie jest umiejscowiony na powierzchni,

nadal będziemy mogli go zobaczyć.

Na tym filmie możecie zobaczyć,

że guz jest zielony.

Właściwie to nad guzem znajduje się zdrowy mięsień. Widzicie?

Odsuwam mięsień.

Ale nawet przed jego odsunięciem

widzieliście, że pod mięśniem znajduje się guz.

To właśnie piękno guza

oznaczonego cząsteczkami fluorescencyjnymi.

I to, że możemy zobaczyć nie tylko jego granice

na poziomie cząsteczkowym,

ale również jeśli znajduje się głębiej -

nawet jeśli znajduje się poza polem widzenia.

Działa to również w przypadku węzłów chłonnych przerzutowych.

Wycinanie węzła wartowniczego

bardzo zmieniło podejście do leczenia raka piersi i czerniaka.

Kobiety zwykle musiały przechodzić

bardzo inwalidyzujące operacje

by wyciąć wszystkie węzły chłonne pachowe.

Kiedy zaczęliśmy operować

węzły wartownicze,

chirurg po prostu szuka pojedynczego węzła,

który jest pierwszym węzłem, przez który odpływa chłonka z raka.

I jeśli ten węzeł chłonny ma raka,

pacjentka będzie musiała mieć

wycięte pachowe węzły chłonne.

Oznacza to,

że jeśli węzeł chłonny był zdrowy,

pacjentka uniknęłaby

niepotrzebnej operacji.

Obecnie postępowanie z węzłami chłonnymi wartowniczymi

jest jak posiadanie mapy drogowej

by obrać odpowiednią drogę.

Więc jeśli podróżując autostradą

chcecie dowiedzieć się, gdzie jest najbliższa stacja benzynowa,

macie mapę, według której stacja jest na końcu drogi.

Ale nie powie wam

czy na tej stacji jest paliwo.

Musicie ją wyciąć, zabrać z powrotem do domu,

rozciąć, zajrzeć do środka

i stwierdzić: "O tak, jest paliwo."

Zabiera to więcej czasu.

Pacjenci cały czas czekają na stole operacyjnym.

A wokół nich anestezjolodzy i chirurdzy.

To trochę trwa.

Z naszą technologią możemy to od razu stwierdzić.

Tu widzimy wiele okrągławych guzów.

Niektóre z nich to opuchnięte węzły chłonne

wyglądające na nieco większe od innych.

Kto z nas nie miał powiększonych węzłów chłonnych podczas gorączki?

To nie oznacza, że są zajęte przez nowotwór.

Więc dzięki naszej technologii,

Chirurg może natychmiast stwierdzić,

które węzły są zajęte przez nowotwór.

Nie będę się w to zbytnio zagłębiać,

ale nasza technologia, poza tym, że pozwala

oznaczać fluorescencyjnie guzy i przerzuty na węzłach chłonnych,

możemy również użyć tej samej inteligentnej cząsteczki

do oznaczania gadolinem,

tak, że możemy zrobić to bezinwazyjnie.

Pacjent ma raka,

chcecie wiedzieć czy węzły chłonne objęte są nowotworem

jeszcze przed operacją.

Możecie to zobaczyć na rezonansie magnetycznym.

Podczas operacji,

ważne by wiedzieć co wyciąć.

Lecz równie ważne jest

nie naruszanie organów

niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania.

Ważne by zapobiec nieumyślnym urazom.

Mam na myśli

nerwy.

Naruszenie nerwów

może spowodować porażenie

lub ból.

W przypadku raka prostaty,

do 60% mężczyzn

po operacyjnym leczeniu raka prostaty

może mieć nietrzymanie moczu

i zaburzenia erekcji.

To wielu ludzi mogących mieć wiele problemów -

i to nawet podczas

tak zwanych operacji oszczędzających nerwy,

kiedy to chirurg jest świadomy ryzyka

i stara się omijać nerwy.

Ale te nerwy są tak małe,

w przypadku raka prostaty,

że nawet ich nie widać.

Możemy je zlokalizować

tylko dlatego, że znamy ich rozmieszczenie anatomiczne

wzdłuż naczyń krwionośnych.

Są znane, ponieważ ktoś zdecydował się je zbadać,

co oznacza, że nadal się uczymy

ich położenia.

Szalny pomysł - robić operację

wycięcia nowotworu, nie wiedząc gdzie jest zlokalizowany.

Staramy się nie naruszać nerwów, nie widząc ich.

Jak już wspominałam, czyż nie byłoby wspaniale

byśmy znaleźli sposób,

by zobaczyć nerwy przy pomocy fluorescencji?

Na początku ten pomysł nie miał wielu zwolenników.

Ludzie mówili: "Od wielu lat wykonujemy operacje w ten sposób.

Więc w czym problem?

Nie mieliśmy aż tak wielu powikłań."

Ale ja i tak poszłam naprzód.

I Roger mi pomógł.

Przyprowadził ze sobą cały swój zespół.

A więc znowu praca zespołowa.

I w końcu odkryliśmy cząsteczki,

które w specjalny sposób oznaczały nerwy.

Kiedy zrobiliśmy z tego roztwór

z barwnikiem fluorescencyjnym

i wstrzyknęliśmy myszom,

ich nerwy dosłownie zaczęły świecić.

Widzicie gdzie się znajdują.

Tu widzimy nerw kulszowy myszy,

i ten duży gruby fragment też świetnie widzimy.

Ale w rzeczywistości, tam na końcu gdzie teraz tnę,

znajdują się całkiem niezłe rozgałęzienia,

których nie widać.

Widzimy coś, co wygląda jak małe wystające głowy Meduzy.

Zdołaliśmy zobaczyć nerwy odpowiedzialne

za mimikę, ruch mięśni twarzy, oddychanie -

każdy z tych nerwów -

nerwy układu moczowego wokół prostaty.

Zdołaliśmy zobaczyć każdy nerw.

Kiedy połączyliśmy te dwa eksperymenty...

Więc tu jest guz.

Wiecie gdzie znajdują się brzegi tego guza?

Teraz już tak.

A nerw dochodzący do guza?

Ten biały fragment łatwo zobaczyć.

Ale co z częścią dochodzącą do guza?

Wiecie którędy biegnie?

Teraz już wiecie.

Po prostu wymyśliliśmy sposób

na oznaczanie tkanek

i znakowanie kolorami pola operacyjnego.

To był pewien przełom.

Sądzę, że zmieni to sposób wykonywania operacji.

Opublikowaliśmy wyniki naszych badań

w publikacjach Narodowej Akademii Nauk USA

i w miesięczniku Nature Biotechnology.

Skomentowano nas w magazynie Discover

i w The Economist.

Pokazaliśmy to wielu moim kolegom chirurgom.

Na co oni: "Wow!

Mam pacjentów,

którym może to pomóc.

Sądzę, że sprawi to, że moje operacje

będą kończyć się lepszym wynikiem

i mniejszą ilością powikłań."

Co powinno się teraz zrobić,

to dalej rozwinąć naszą technologię

z równoczesnym rozwojem

narzędzi

pozwalającym nam zastosować

tego typu fluorescencję na sali operacyjnej.

Ostatecznym celem

jest zastosowanie tego u ludzi.

Aczkolwiek, odkryliśmy

że nie ma prostego mechanizmu

by stworzyć cząsteczkę

do jednorazowego użytku.

Zrozumiałe, że większość przemysłu medycznego

skoncentrowana jest na lekach wielokrotnego użytku,

takich jak przewlekle przyjmowane tabletki.

Jesteśmy skoncentrowani na ulepszeniu tej technologii.

Chcemy dodać leki,

dodać czynniki wzrostu,

usuwające nerwy sprawiające kłopoty,

a nie otaczającą tkankę.

Wemy, że można to osiągnąć i jesteśmy temu oddani.

Pozostawię was z ostatnią kwestią do przemyślenia.

Udana innowacja

to nie pojedynczy przełom.

To nie bieg sprinterski.

To nie konkurencja dla indywidualnego biegacza.

Udana innowacja

to konkurencja zespołowa, to bieg sztafetowy.

Jedna drużyna dokonuje przełomu,

a następna

pracuje nad akceptacją i wdrożeniem.

Wymaga to ciągłej odwagi

w codziennym zmaganiu się

z edukowaniem, przekonywaniem

i zdobywaniem akceptacji.

I to jest właśnie to światło, którym chcę oświetlić

dzisiaj zdrowie i medycynę.

Dziękuję bardzo.

(Oklaski)