Quyen Nguyen: Farbkodierte Chirurgie

Chirurgen lernen aus Fachbüchern, die verschiedene Arten von Gewebe farblich kennzeichnen, aber so sehen Gewebe nicht in Wirklichkeit aus -- bis jetzt. Bei TEDMED zeigt Quyen Nguyen wie molekulare Marker Tumore in Neon Grün aufleuchten lassen, und damit den Chirurgen genau zeigen, wo sie schneiden müssen.

Ich möchte heute

über eine der größten Mythen der Medizin reden,

und das ist die Idee,

dass mehr bahnbrechende neue Technologien in der Medizin alles sind, was wir brauchen,

um alle unsere Probleme zu lösen.

Unsere Gesellschaft liebt die Verklärung

des einsamen Erfinders

der eines Abends, spät arbeitend im Labor,

eine revolutionäre Entdeckung macht,

und voila, über Nacht ist alles anders.

Das ist eine sehr anziehende Vorstellung,

aber sie entspricht nicht der Realität.

In Wirklichkeit ist Medizin heute ein Team Sport.

Und, in vieler Hinsicht,

war Medizin das schon immer.

Ich möchte Ihnen davon erzählen,

wie ich das sehr eindrücklich erlebt habe

bei meiner eigenen Arbeit.

Ich bin eine Chirurgin,

und wir Chirurgen hatten immer schon

eine besondere Beziehung zu Licht.

Wenn ich einen Einschnitt im Innern eines Patienten mache, ist es dunkel.

Wir brauchen Licht, um zu sehen, was wir tun.

Und das ist der Grund, dass, traditionell,

Operationen immer früh morgens begonnen haben --

um das Tageslicht zu nutzen.

Und wenn man sich historische Gemälde

von frühen Operationsräumen anschaut,

sieht man, dass sie im Obergeschoss von Gebäuden waren.

Als Beispiel, das ist der älteste Operationsraum in der westlichen Welt,

in London.

Der Operationsraum

ist im Obergeschoss einer Kirche,

wodurch das Tageslicht hereingelassen wird.

Und dies hier ist das Bild

eines der berühmtesten Krankenhäuser in Amerika.

Das hier ist Mass General in Boston.

Und was denken Sie wo der Operationsraum ist?

Hier ist er,

im obersten Teil des Gebäudes

mit vielen Licht einlassenden Fenstern.

In den heutigen Operationsräumen

brauchen wir kein Tageslicht mehr.

Und weil wir das Tageslicht nicht mehr brauchen,

haben wir sehr spezialisiertes Licht,

das für Operationsräume zugeschnitten ist.

Wir haben die Möglichkeit,

andere Lichtarten zu benutzen --

Licht, das uns Dinge zeigt,

die wir heute nicht sehen.

Und das, denke ich,

ist die Magie der Fluoreszenz.

Lassen Sie mich das erklären.

In der medizinischen Fakultät

lernen wir unsere Anatomie von Illustrationen wie dieser,

wobei alles farblich gekennzeichnet ist.

Nerven sind gelb, Arterien rot,

Venen blau.

Das ist so einfach, dass jeder ein Chirurg werden könnte, richtig?

Wenn wir jedoch einen Patienten auf dem Tisch haben,

das ist dieselbe Halssezierung --

lässt sich der Unterschied zwischen

verschiedenen Geweben nicht so leicht sehen.

Wir haben in den letzten Tagen gehört,

welch dringendes Problem

Krebs in unserer Gesellschaft noch immer ist,

welch dringende Notwendigkeit es ist,

dass nicht

jede Minute eine Person stirbt.

Wenn Krebs früh genug erkannt wird,

früh genug, damit der Krebs herausgenommen werden kann,

operativ entfernt werden kann,

dann ist es mir egal, ob es dies oder jenes Gen ist,

oder ob es dies oder jenes Protein hat,

er ist entfernt.

Es ist geschafft, du bist vom Krebs geheilt.

So entfernen wir Krebs operativ .

Wir tun unser Bestes, basierend auf unserer Ausbildung

und der Art, wie der Krebs ausschaut und wie es sich anfühlt,

und seinen Zusammenhang mit anderen Geweben und all unserer Erfahrung,

wir sagen dann, der Krebs ist beseitigt.

Wir haben einen guten Job gemacht. Wir haben den Krebs entfernt.

Das sagt der Chirurg im Operationssaal,

wenn der Patient auf dem Tisch liegt.

Aber in Wirklichkeit wissen wir nicht, ob er komplett entfernt ist.

Wir nehmen Stichproben vom Patientenbett,

was sich noch im Patienten befindet,

und senden diese Stichproben ins Labor.

Währenddessen warten alle, die Patienten im Operationssaal,

die Krankenschwestern, Anästhesisten, der Chirurg

und alle Assistenten.

Und warten.

Der Pathologe nimmt die Stichprobe,

friert es ein, zerschneidet es, untersucht es unter dem Mikroskop

und informiert dann den Operationssaal.

Das dauert circa 20 Minuten pro Stichprobe.

Hat man drei Stichproben,

dauert dies also eine ganze Stunde.

Und oft sagt dann der Pathologe:

"Punkt A und B sind ok,

aber Punkt C, dort sind noch Restspuren von Krebs.

Bitte schneiden Sie dieses Stück aus."

Also gehen wir zurück und tun das, immer wieder.

Und das ist der ganze Prozess:

"Ok wir sind fertig.

Wir denken der Tumor ist draußen."

Aber es geschieht oft, dass wir Tage später,

der Patient ist mittlerweile zuhause,

einen Anruf bekommt:

"Es tut mir leid,

als wir die endgültige Pathologie untersucht haben,

als wir die letzte Probe untersucht haben,

haben wir einige andere Stellen gefunden,

an denen der Test positiv ausgefallen ist.

Es gibt immer noch Krebs in Ihrem Patienten."

Also muss man dem Patienten sagen,

dass er möglicherweise eine weitere Operation,

oder weitere Therapie benötigt,

wie z.B. Bestrahlung oder Chemotherapie.

Wäre es nicht besser,

wenn wir sagen könnten,

wenn der Chirurg wirklich sagen könnte,

ob noch Krebs im operierten Bereich vorhanden ist?

In vielerlei Hinsicht arbeiten wir, wie wir es heute tun,

immer noch im Dunkeln.

2004, während meiner chirurgischen Fachausbildung,

hatte ich das große Glück

Dr. Roger Chen zu treffen,

der den Nobelpreis für Chemie

2008 gewonnen hat.

Roger und sein Team

arbeiteten an einer Methode Krebs zu erkennen,

und dafür hatten sie ein besonderes Molekül,

das sie entwickelt hatten.

Das von ihnen entwickelte Molekül

bestand aus drei Teilen.

Der Hauptbestandteil ist der blaue Teil, Polykation,

das im Prinzip leicht anhaftet,

und zwar an jede Gewebeart in unserem Körper.

Stellen Sie sich also eine Lösung vor,

angereichert mit diesem anhaftenden Material,

injiziert in die Venen eines Krebs-Patienten,

alles würde aufleuchten.

Nichts ist spezifisch.

Nichts ist unterscheidbar.

Also wurden zwei zusätzliche Komponenten hinzugefügt.

Die erste Komponente ist ein poly-anionisches Segment,

das als nicht-haftende Seite dient,

wie die eine Seite eines Aufklebers.

Wenn diese zwei Komponenten zusammen sind, ist das Molekül neutral

und es haftet an nichts an.

Diese zwei Komponenten sind miteinander verbunden

mit etwas, das nur getrennt werden kann,

wenn man die richtige molekulare Schere hat --

zum Beispiel, die Art von Protease Enzymen,

die Tumore herstellen.

In dieser Zusammenstellung also,

eine Lösung angereichert mit diesen dreiteiligen Molekülen,

zusammen mit einem Farbstoff, hier grün dargestellt,

injiziert in die Vene

eines Krebs-Patienten,

kann normales Gewebe diese Moleküle nicht trennen.

Das Molekül dringt hindurch und wird ausgeschieden.

In der Anwesenheit eines Tumors aber

gibt es diese molekularen Scheren,

die dieses Molekül trennen können,

genau hier an der spaltbaren Seite.

Und nun, voila,

markiert sich der Tumor selbst

und fluoresziert.

Hier ist das Beispiel eines Nervs,

der von Tumorgewebe umgeben ist.

Können Sie sagen wo der Tumor ist?

Ich könnte es nicht einmal während ich daran operieren würde.

Aber hier ist er. Er fluoresziert.

Er ist grün.

Sehen Sie, jetzt kann jeder hier im Publikum

sagen, wo der Krebs ist.

Wir können nun im Operationssaal, vor Ort,

auf einem molekularen Level sagen,

wo der Krebs ist, was der Chirurg tun muss

und wieviel Operation noch nötig ist,

um ihn komplett zu entfernen.

Und die herausragende Eigenschaft von Fluoreszenz ist,

sie ist nicht nur hell,

sie scheint auch durch Gewebe durch.

Das durch Fluoreszenz emittierte Licht

kann Gewebe durchdringen.

Auch wenn der Tumor also nicht direkt an der Oberfläche ist,

man sieht ihn trotzdem.

In diesem Film sehen sie

den Tumor grün leuchten.

Tatsächlich ist normaler Muskel über diesem Tumor. Sehen Sie das?

Und ich bewege diesen Muskel zur Seite.

Aber bereits bevor ich den Muskel beiseite schob,

war der Tumor darunter sichtbar.

Und das ist das Wundervolle an einem Tumor,

der mit fluoreszierenden Molekülen gekennzeichnet ist.

Nicht nur das Ausmaß

ist auf einem molekularen Level sichtbar,

der Tumor ist auch sichtbar, wenn er nicht direkt an der Oberfläche ist --

auch wenn er außerhalb ihres Sichtfelds liegt.

Dies funktioniert auch für metastasen-bildende Lymphknoten.

Farbmarkierte Lymphknotenentfernung

hat die Art wie Brustkrebs und Melanome behandelt werden, dramatisch verändert.

Frauen mussten sich

schweren, sie schwächenden Operationen unterziehen,

bei denen alle angrenzenden Lymphknoten entfernt wurden.

Mit farbmarkierten Lymphknoten

als Teil unserer heutigen Behandlungsoptionen

sucht der Chirurg nach dem einzelnen Knoten,

der Lymphknoten, wo der Krebs beginnt.

Wenn dieser Lymphknoten Krebs hat,

würde diese Frau

die angrenzenden Lymphknoten entfernt bekommen.

Das bedeutet,

falls der Lymphknoten keinen Krebs hat,

wäre die Frau

vor einer unnötigen Operation bewahrt geblieben.

Markierte Lymphknoten, wie wir sie heute haben,

sind so ähnlich wie eine Landkarte,

die einem den Weg zeigt.

Wenn man also auf der Autobahn ist,

und man sucht die nächste Tankstelle,

sagt einem die Landkarte, wo diese ist.

Sie sagt einem aber nicht,

ob die Tankstelle noch Benzin hat.

Man muss es mitnehmen nach Hause,

aufschneiden, hineinschauen,

um sagen zu können: "Ja, hier ist noch Benzin."

Dieser Prozess dauert.

Die Patienten liegen auf dem Operationstisch.

Anästhesisten, Chirurgen warten.

Es dauert.

Mit unserer Technologie kann man sofort eine Aussage treffen.

Hier sehen Sie viele rundliche Erhebungen.

Einige sind geschwollenen Lymphknoten

und sind größer als die anderen.

Wer von uns hatte nicht geschwollenen Lymphknoten während einer Erkältung?

Das bedeutet nicht, dass hier Krebs ist.

Mit unserer Technologie

kann der Chirurg sofort sagen,

welche Knoten Krebs haben.

Ich werde hier nicht in Details gehen,

aber unsere Technologie ist in der Lage,

neben der Markierung von Tumorern und metastasen-bildenden Lymphknoten mit Fluoreszenz,

mit der Benutzung der selben smarten dreiteiligen Moleküle,

Gadolinium im System zu markieren,

somit kann das also nicht-invasiv geschehen.

Wenn der Patient Krebs hat,

will man die von Krebs befallenen Lymphknoten kennen,

bevor man operiert.

Dies kann man durch einen Magnetresonanztomographie erkennen.

Während der Operation

ist es wichtig zu wissen, was zu entfernen ist.

Aber ebenso wichtig ist es,

Gewebe zu erhalten,

das wichtige Funktionen erfüllt.

Es ist also sehr wichtig, unbeabsichtigte Verletzungen des gesunden Gewebes zu vermeiden.

Und hier rede ich vor allem

von Nerven.

Wenn Nerven beschädigt werden,

können sie Lähmungen verursachen,

und Schmerzen.

Bei Prostata-Krebs

leiden bis zu 60 % der Männer

nach der Operation

an Inkontinenz

und Erektionsproblemen.

Das sind viele Menschen mit großen Problemen --

und das bei einer

so genannten nerv-sensitiven Operation,

d.h. der Chirurg kennt das Problem,

und versucht die Beschädigung von Nerven zu vermeiden.

Aber diese Nerven sind so klein,

dass sie während einer Prostata-Operation

nie gesehen werden.

Sie sind nur nachvollziehbar

durch deren bekannten anatomischen Verlauf

neben den Blutgefäßen

Und dies ist nur bekannt, weil jemand sich entschieden hat sie zu studieren,

und das bedeutet, wir lernen immer noch,

wo genau die Nerven verlaufen.

Es ist verrückt. Wir operieren,

versuchen den Krebs zu entfernen, ohne zu wissen wo er ist.

Wir versuchen Nerven nicht zu beschädigen; und wir wissen nicht wo sie sind.

Wäre es also nicht großartig,

einen Weg zu finden,

Nerven mit Fluoreszenz sichtbar zu machen?

Zuerst bekam diese Idee nicht viel Unterstützung.

Viele sagten: "Wir haben das immer schon so gemacht.

Wo ist das Problem?

Wir hatten nicht so viele Komplikationen."

Trotzdem forschte ich weiter.

Und Roger half mir.

Er hat sein gesamtes Team mitgebracht.

Teamwork war ein wichtiger Faktor.

Und schlussendlich entdeckten wir Moleküle,

die spezifisch Nerven markierten.

Und nachdem wir eine Lösung entwickelt hatten,

die mit Fluoreszenz arbeitet,

und sie in Mäuse injizierten,

glühten deren Nerven förmlich.

Man kann sehen, wo sie sind.

Hier sehen Sie den Ischiasnerv einer Maus,

und Sie sehen diesen großen Nerv sehr einfach.

Aber an der Spitze dieses Nervs, die ich hier gerade freilege,

sind sehr feine Abzweigungen,

die nicht sichtbar sind.

Man sieht kleine Punkte, die wie Medusaköpfe herausschauen.

Wir konnten Nerven sichtbar machen,

Nerven für Gesichtsausdrücke, für Gesichtsbewegungen, fürs Atmen --

jeden einzelnen Nerv --

Nerven verantwortlich für die Harnfunktion rund um die Prostata.

Wir konnten jeden einzelnen Nerv sehen.

Wenn wir diese zwei Proben zusammennehmen...

Hier ist also der Tumor.

Wissen Sie, wo die Begrenzung dieses Tumors ist?

Nun wissen Sie es.

Wo aber ist der Nerv, der in den Tumor hineinreicht?

Dieser weiße Bereich ist einfach zu sehen.

Aber was ist mit dem Teil, der in den Tumor hineingeht?

Wissen Sie wo er verläuft?

Nun wissen Sie es.

Im Grunde genommen haben wir eine Methode gefunden,

Gewebe zu färben

und bei Operationen farblich zu markieren.

Das war ein Durchbruch.

Ich denke es wird die Art ändern wie wir operieren.

Wir haben unsere Ergebnisse

in den Berichten der National Academy of Sciences

und in der Nature Biotechnology veröffentlicht.

Wir wurden im Discover Magazin

und im Economist erwähnt.

Und wir zeigten unsere Ergebnisse vielen meiner Chirurgie- Kollegen.

Sie sagten: "Wow!

Ich habe Patienten,

denen dies helfen würde.

Ich denke dies wird sich in meinen Operationen auswirken:

durch bessere Ergebnisse

und weniger Komplikationen."

Was jetzt folgen muss,

ist die Weiterentwicklung unserer Technologie

gemeinsam mit der Entwicklung

von Instrumenten,

die uns erlauben,

diese Arte Fluoreszenz im Operationssaal sichtbar zu machen.

Das Ziel ist es,

dies bei Patienten anzuwenden.

Allerdings haben wir erkannt,

dass es keinen einfachen Mechanismus gibt,

solch ein Molekül

für einmalige Benutzung zu entwickeln.

Verständlicherweise ist der Großteil der Pharmaindustrie

auf mehrmals benutzbare Medikamente fokussiert,

z.B. langzeitige tägliche Verabreichung von Medikamenten.

Wir konzentrieren uns darauf, diese Technologie zu verbessern.

Wir fokussieren uns auf neue Medikamente,

neue Wachstumsfaktoren,

Nerven abtöten, die Probleme bereiten

und nicht das umgebende Gewebe.

Wir wissen, dass dies machbar ist und wir sind fest entschlossen dies zu realisieren

Ich möchte Ihnen diesen letzten Gedanken mitgeben.

Erfolgreiche Innovation

geschieht nicht durch einen einzelnen Durchbruch.

Es ist kein Sprint.

Es ist keine Veranstaltung für den Einzelläufer.

Erfolgreiche Innovation

ist ein Teamsport, ein Staffellauf.

Es braucht ein Team für den Durchbruch

und ein weiteres Team,

damit dieser Durchbruch akzeptiert und angewendet wird.

Das benötigt langfristige ständige Courage

für den täglichen Kampf,

Menschen zu erziehen, zu überzeugen

und Akzeptanz zu gewinnen.

Und das ist das Licht, in das ich

die heutige Gesundheit und Medizin stellen möchte.

Vielen Dank.

(Applaus)