Киен Нгюен рассказывает о маркированной цветом хирургии

Хирурги учатся по учебным пособиям, в которых отдельные типы тканей условно маркированы разным цветом, что не соответствует реальной жизни - не соответствовало до сегодняшнего дня. На ТЕДМЕД Киен Нгюен демонстрирует, как молекулярный маркер может заставить опухоли светиться зеленым цветом в неоновом свете, показывая хирургам, где именно следует оперировать.

Я хотела бы поговорить с вами

об одном из крупнейших медицинских мифов,

который заключается в том,

что всё, что нам нужно - это побольше открытий в медицине,

и тогда все наши проблемы будут решены.

Нашему обществу нравится романтизировать

идею об изобретателе-одиночке,

который, однажды заработавшись допоздна в лаборатории,

делает сногсшибательное открытие,

и вуаля, в одночасье всё меняется.

Это весьма привлекательный образ,

который, однако, не соответствует действительности.

На самом деле, современная медицина - это командный вид спорта.

И во многом

так было всегда.

Мне хочется поделиться с вами историей

о том, как я испытала в действии этот принцип

в своей собственной работе.

Я хирург,

и у нас, хирургов, всегда были

особенные взаимоотношения со светом.

Когда я провожу операцию внутри человеческого тела, там темно.

Нам необходим свет, чтобы видеть, что мы делаем.

Вот почему испокон веков

операции всегда начинали рано утром -

чтобы использовать преимущества дневного света.

И если вы взглянете на исторические изображения

первых операционных,

их создавали в верхней части зданий.

К примеру, это старейшая операционная Запада,

в Лондоне,

операционная,

расположеная на верхнем этаже церкви

с проникающим сквозь крышу дневным светом.

А это изображение

одной из знаменитейших больниц Америки.

Это Массачусетская больница в Бостоне.

И знаете, где находится операционная?

Она здесь,

на самом верху здания,

с большим количеством окон для проникновения света.

На сегодняшний же день

нам нет более необходимости использовать солнечный свет.

И так как нам не нужен больше солнечный свет.

у нас есть специальные лампы,

которые делают для операционных.

У нас есть возможность

внедрить другие разновидности ламп -

лампы, которые позволяют нам увидеть то,

что мы на сегодняшний день не видим.

И то, о чем я думаю,

есть волшебство флюоресценции.

Что ж, позвольте мне ненадолго заглянуть в прошлое.

Когда мы учились в медицинской школе,

мы изучали анатомию по иллюстрациям, подобным этой,

где всё маркировано цветом.

Нервы - желтым, артерии - красным,

вены - синим.

Это так просто, что каждый способен стать хирургом, не так ли?

Однако, когда мы сталкиваемся с настоящим пациентом на операционном столе,

а это такое же рассечение в области шеи -

не так просто говорить о различиях

между отдельными образованиями.

В последнее время мы слышали,

что острая проблема

рака всё ещё существует в нашем обществе,

что насущная необходимость

для нас - не допустить,

чтобы каждую минуту умирал человек.

И если рак можно диагносцировать на ранней стадии,

когда опухоль ещё можно извлечь из организма,

удалить хирургическим путем,

то мне всё равно, какой ген она содержит,

или какой протеин,

когда она в банке.

Дело сделано, опухоль извлечена, вы вылечены от рака.

Так мы удаляем раковые опухоли.

Мы прилагаем максимум усилий, основываясь на нашей подготовке,

на том, как рак выглядит, как он ощущается,

как взаимодействует с другими тканями организма, основываясь на всем нашем опыте,

и знаете, говорим, что рака больше нет.

Мы совершаем благое дело. Мы извлекаем опухоль из организма.

Вот что говорят хирурги в операционной,

когда перед ними пациент.

Но на самом деле мы не знаем, что опухоль извлечена полностью.

На самом деле мы должны взять образцы тканей операционной раны,

которая осталась в организме пациента,

и затем отослать эти образцы в патологоанатомическую лабораторию.

Тем временем пациент находится на операционном столе.

Медсестры, анестезиолог, хирург,

все ассистенты ждут рядом с ним.

И мы ждем.

Патологоанатом получает эти образцы,

замораживает их, нарезает, исследует под микроскопом один за другим

и после этого отсылает обратно в операционную.

Задержка может составить 20 минут на образец.

То есть если вы отослали три образца,

то она может составить целый час.

И очень часто они говорят:

"Знаете что? Образцы А и В вполне благополучны,

но вот в образце С всё ещё есть остаточные раковые клетки.

Удалите, пожалуйста, этот участок".

И мы возвращаемся и повторяем всё снова и снова.

И это целый процесс:

"Хорошо, вы сделали это.

Мы думаем, опухоль извлечена целиком".

Но очень часто несколько дней спустя,

когда пациент уже вернулся домой,

нам звонят:

"Извините,

мы ещё раз рассмотрели последний патологоанатомический препарат,

ещё раз исследовали последний образец тканей,

и на самом деле обнаружили ещё несколько областей,

где срезы показывают наличие раковых клеток.

В организме вашего пациента по-прежнему рак".

Так вы сталкиваетесь с необходимостью прежде всего сообщить своему пациенту,

что может потребоваться повторное хирургическое вмешательство

или дополнительная терапия,

в виде лучевой или химиотерапии.

Так может, было бы лучше,

если бы мы могли на самом деле сказать,

если бы хирурги могли на самом деле сказать,

полностью ли удалены раковые клетки из операционного поля?

Я имею в виду, что во многом то, как мы делаем это, говорит о том,

мы все ещё оперируем в темноте.

В 2004 году, в ходе обучения в аспирантуре по хирургии

мне необычайно повезло

встретить доктора Роджера Чен,

который был на пороге получения Нобелевской премии в области химии

в 2008 году.

Роджер и его коллеги

работали над способом выявления рака,

и у них была весьма "умная" молекула,

выявленная ими в ходе длительного труда.

Обнаруженная ими молекула

состояла из трех частей.

Основная часть голубого цвета - поликатион,

который обладает адгезией

ко всем тканям в организме человека.

Представьте себе, что вы готовите раствор,

насыщенный этим адгезивным веществом,

и вводите его в вены человека, больного раком,

в результате чего все ткани будут освещены.

Ничто не будет выделяться.

Там нет никакой специфики.

Поэтому они добавили два дополнительных компонента.

Первый - полианионный сигмент,

который в основном действует как неадгезивная часть,

словно оборотная сторона стикера.

При наличии двух этих компонентов, молекула нейтральна

и не обладает адгезией к чему-либо.

И связаны эти два компонента

за счет третьего, который может быть "вырезан",

если подобраны правильные "молекулярные ножницы" -

например, некоторый вид протеолитических беков,

вырабатываемых опухолью.

Итак, в данной ситуации,

если вы делаете раствор, насыщенный этими трехчастными молекулами

совместно с зеленым красителем,

и вводите его в вену

больного раком человека,

неизмененные ткани не способны "разрезать" эти молекулы.

Эти молекулы проходят через организм и выводятся из него.

Однако, при наличии опухоли,

существуют "молекулярные ножницы",

которые могут разделить молекулу

по самой уязвимой её части.

И вдруг бац,

опухоль сама себя метит

и становится флюоресцентной.

Это пример нерва,

окруженного опухолью.

Вы можете сказать, где здесь опухоль?

Я не могла, когда работала с этой опухолью.

Но она здесь. Она флюоресцирует.

И теперь она зеленого цвета.

Видите, теперь каждый человек в этом зале

может сказать, где находится раковая опухоль.

Мы можем сказать в операционной, в полевых условиях,

на молекулярном уровне,

где находится раковая опухоль, что должен делать хирург,

и что ещё надо сделать,

чтобы удалить опухоль.

И замечательная черта флюоресценции

заключается в том, что опухоль не только яркая,

она на самом деле может просвечивать через ткани.

Свет, испускаемый этой флюоресценцией,

может проходить сквозь ткань.

Поэтому даже если опухоль расположена не на поверхности,

вы всё равно можете видеть её.

В этом видеоролике, вы можете увидеть,

что опухоль зеленого цвета.

А на её вершине расположена вполне нормальная мышца. Видите?

И я отодвигаю её в сторону.

Но перед тем, как я её отодвинула,

вы видели, что под ней расположена опухоль.

И вся прелесть в том, что опухоль

маркирована флюоресцирующими молекулами.

Так вы можете не только видеть границы опухоли

вплоть до молекулярного уровня,

но можете также увидеть её, даже если она не расположена прямо наверху -

даже если она за пределами вашего поля зрения.

И это относится также к лимфатическим узлам.

Препарирование сигнального лимфатического узла

по-настоящему изменило наши представления о методах борьбы с таким раком как меланома.

Раньше женщины переживали

по-настоящему подрывающие здоровье операции,

чтобы удалить все подмышечные лимфатические узлы.

Но когда сигнальный лимфатический узел

появился в нашем протоколе лечения,

хирургу как правило достаточно взглянуть на один единственный узел,

который является дренирующим лимфоузлом раковой опухоли.

И если в этом узле есть раковые клетки,

женщина может пройти через

операцию по удалению подмышечных лимфатических узлов.

А это значит,

что если лимфоузел не несет в себе раковых клеток,

женщина может избежать

хирургических операций, в которых нет необходимости.

Но сигнальный лимфоузел для нас на сегодняшний день -

что-то вроде наличия дорожной карты,

указывающей, куда идти.

И если вы едете по дороге,

и хотите узнать, где следующая автозаправка,

у вас есть карта, которая подскажет, что она будет по дороге.

Она не скажет вам, есть или нет

на этой заправке бензин.

Вы должны всё удалить, вернуть на место,

разрезать, заглянуть внутрь

и сказать:"Да, бензин и правда есть."

Хоть это и займет больше времени.

Пациенты всё ещё на операционном столе.

Анестезиологи, хирурги ждут вокруг.

На это нужно время.

Тогда как наши технологии позволяют нам дать ответ сразу.

Здесь вы видите множество небольших, округлых образований.

Некоторые из них представляют собой увеличенные лимфоузлы,

которые выглядят немного больше остальных.

У кого из нас не было таких увеличенных лимфоузлов при простуде?

Это ведь не значит, что в них есть раковые клетки.

С помощью нашей технологии

хирург может незамедлительно определить,

в каких узлах рак есть.

Я не буду сильно в это углубляться,

но наша технология, помимо возможности

пометить опухоль и лимфоузлы с метастазами с помощью флюоресценции,

позволяет нам также использовать трехкомпонентную молекулу

для выявления гадолиния в системе,

что может быть сделано неинвазивно.

У пациента рак,

вы хотите узнать, поражены ли раком лимфатические узлы

перед оперативным вмешательством.

И вы можете увидеть это на магнитно-резонансной томограмме.

Итак, в хирургии

важно знать, что именно необходимо удалить.

Но не менее важно

сохранить системы организма,

необходимые для его функционирования.

Поэтому так важно избегать ненамеренных повреждений.

И то, о чем я сейчас говорю, -

это нервы.

Поврежденные нервы

могут привести к параличу,

могут вызвать боль,

В случае рака предстательной железы

более 60 процентов мужчин

после операции по удаленю рака простаты

могут страдать недержанием мочи

и эректильной дисфункцией.

Огромное количество людей с огромным количеством проблем,

и это актуально даже для

так называемой нейросберегающей хирургии,

означающей, что хирургам известна данная проблема,

и они стараются избегать повреждения нервных стволов.

Но чтобы вы знали, все эти нервные окончания такие маленькие,

говоря и раке предстательной железы,

что на самом деле их никогда не видно.

Их можно проследить

только по известному нам анатомическому раположению нервов

по ходу сосудов.

И мы знаем о них, потому что кто-то когда-то решил изучить этот вопрос,

что означает, что мы всё ещё изучаем

их местоположение.

Можно сойти с ума от мысли, что мы делаем операции,

пытаемся удалить раковую опухоль и не знаем, где она находится.

Мы пытаемся сохранит нервы и не можем увидеть, где они.

И поэтому я говорю, что было бы замечательно,

если бы мы могли найти способ

увидеть нервы путем флюоресценции, не так ли?

И сначала это не получило большой поддержки.

Врачи говорили: "Мы делаем это так уже много лет.

В чем же дело?

У нас было не так уж много осложнений."

Но вопреки всему я решила продолжать исследования.

А Роджер помогал мне.

И он привлек к исследованиям всю свою команду.

Что снова свидетельствует о работе в команде.

И в итоге мы открыли молекулы,

которые специфически помечали нервы.

И когда мы сделали раствор, насыщенный ими,

пометили флюоресценцией,

и ввели его в тело лабораторной мыши,

нервы животного буквально засверкали.

Вы можете видеть, где они.

Здесь вы наблюдаета седалищный нерв мыши

и можете увидеть его хорошо заметный, большой, объемный участок.

Но на самом деле, на его конце,который я препарирую в данный момент,

расположены по-настоящему крошечные разветвления,

которые невозможно увидеть.

Вы видите образвание, похожее на небольшие головы Медузы Горгоны.

Мы смогли увидеть нервы,

отвечающие за выражение лица, мимику, дыхание -

любой отдельно взятый нерв -

и даже нервы вокруг предстательной железы, отвечающие за мочеиспускание.

Мы смогли увидеть любой отдельно взятый нерв.

И когда мы сложили вместе два этих образца...

Итак, здесь есть опухоль.

Вы знаете, где раположены границы этой опухоли?

Теперь знаете.

А что насчет нерва, входящего в эту опухоль?

Этот белый участок весьма легко увидеть.

Но как быть с той частью нерва, которая находится внутри опухоли?

Вы знаете, где он проходит?

Теперь знаете.

По сути, мы нашли способ

окрасить ткани

и маркировать цветом хирургическое поле.

Это был своего рода прорыв.

Я думаю, это в корне изменит то, как мы проводим операцию.

Мы опубликовали результаты своих исследований

в трудах Национальной Академии наук

и в журнале "Nature Biotechnology".

Мы получили отзывы в журнале "Discover",

в журнале "The Economist".

И мы показали всё это огромному количеству моих коллег-хирургов.

Они сказали: "Ничего себе!

У меня есть пациенты,

которым это, безусловно, поможет.

Я думаю, для моих операций это будет означать

получение лучшего результата

при меньшем количестве осложнений."

И теперь нам необходимо

дальнейшее развитие этой технологии

совместно с развитием

оборудования,

позволяющего нам увидеть

этот вид флюоресценции в операционной.

И окончательной целью

является использование наших технологий на пациентах.

Однако, нами было обнаружено,

что на самом деле нет простого способа

создать молекулу

для однократного применения.

Вполне объяснимо, что большая часть медицинской индустрии

ориентирована на медицинские препараты многократного использования,

такие как длительно действующие посуточные медикаменты.

Мы сосредоточены на усовершенствовании этой технологии.

Мы сосредоточены на дополнительных медикаментах,

дополнительных факторах роста,

уничтожающих нервы, которые вызывают проблемы,

и не затрагивающих окружающие ткани.

Мы знаем, что можем это сделать и обязуемся сделать это.

И напоследок я бы хотела заронить в вашу голову одну мысль.

Успешное нововведение -

это не одиночный прорыв.

Это не бег на короткую дистанцию.

И не результат одиночного бегуна.

Успешное нововведение -

это командный вид спорта, это эстафета.

Для него нужна одна команда, отвечающая за открытие,

и другая,

необходимая для принятия и внедрения этого открытия в жизнь.

А это требует постоянной непоколебимой стойкости

в изнурительной каждодневной борьбе

по разъяснению, убеждению

и победе принятого.

И это тот свет, который я хотела бы пролить

сегодня на здоровье и медицину.

Большое спасибо.

Аплодисменты.