روش تصویربرداری جدید، ردیابی سرطان را از کل بدن تا سلول‌های منفرد ممکن می‌سازد و تشخیص را متحول می‌کند

یکی از پایدارترین موانع در علم انکولوژی (سرطان‌شناسی)، مشکل اساسی مقیاس بوده است. پزشکان و محققان می‌توانند از اسکن‌های پزشکی ماکروسکوپی استفاده کنند تا دقیقاً محل تومور در بدن را ببینند، یا می‌توانند از میکروسکوپ برای بررسی زیست‌شناسی سلولی پیچیده نمونه بافت بیوپسی شده استفاده کنند. تا کنون، به ندرت می‌توانستند هر دو کار را همزمان انجام دهند. این الگو در حال تغییر است؛ با معرفی یک روش تصویربرداری چندوجهی جدید که توسط محققان در اسکاتلند توسعه یافته، ردیابی سرطان از سطح کل بدن تا سلول‌های منفرد در یک جریان کاری پیوسته با موفقیت انجام می‌شود.[1][2]

این پیشرفت، که توسط پروفسور دیوید لوئیس در مؤسسه تحقیقات سرطان بریتانیا در اسکاتلند (Cancer Research UK Scotland Institute) و دانشگاه گلاسکو رهبری شده است، بر ترکیبی پیچیده از سه فناوری تصویربرداری متمایز متکی است: اسکن‌های توموگرافی گسیل پوزیترون (PET)، زیست‌تابی (بیولومینسانس) و فلورسانس. با ادغام این روش‌ها در یک سیستم واحد، دانشمندان می‌توانند تومورها را در سراسر بدن به طور همزمان شناسایی کنند، ضایعات متاستاتیک مورد نظر را مشخص نمایند، و سپس به طور یکپارچه بزرگنمایی کرده تا محیط سلولی اطراف را با جزئیاتی بی‌سابقه بررسی کنند، بدون اینکه زمینه فیزیولوژیکی گسترده‌تر ارگانیسم زنده را از دست بدهند.[1][3]

ادعای ۱: رویکرد چندوجهی یک نقشه پیوسته از توزیع ماکروسکوپی تومور تا تعاملات سلولی میکروسکوپی ارائه می‌دهد. شواهد این قابلیت در مدل‌های پیش‌بالینی قوی است. محققان این امر را با برچسب‌گذاری سلول‌های سرطانی با نشانگرهای خاصی که می‌توانند به طور همزمان توسط هر سه سیستم تصویربرداری خوانده شوند، به دست می‌آورند. اسکن PET «تصویر بزرگ» آناتومیکی محل قرارگیری سرطان را فراهم می‌کند، زیست‌تابی رشد فعال و گسترش سلول‌های برچسب‌گذاری شده را در بافت زنده در طول زمان ردیابی می‌کند، و میکروسکوپ فلورسانس داده‌های با وضوح بالا و تک‌سلولی مورد نیاز برای درک رفتارهای سلولی منفرد را ارائه می‌دهد.[1][2][5]

این انتقال یکپارچه در مقیاس‌ها، به یک واقعیت اساسی بیماری می‌پردازد: سرطان یک موجودیت ایستا نیست. تومورها به طور مداوم رشد می‌کنند، متاستاز می‌دهند و به صورت پویا با سلول‌های ایمنی و رگ‌های خونی تعامل دارند. علاوه بر این، تومورهای مختلف—و حتی مناطق مختلف در یک تومور واحد—ممکن است به یک درمان یکسان واکنش‌های متفاوتی نشان دهند. ثبت این ناهمگونی عظیم نیازمند یک سیستم تصویربرداری است که محققان را مجبور نکند زمینه کل بدن را فدای جزئیات میکروسکوپی کنند، و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا طیف کامل پیشرفت بیماری را مشاهده نمایند.[1][4]

ادعای ۲: این فناوری امکان مشاهده مستقیم ریزمحیط تومور را در زمان واقعی فراهم می‌کند. شواهد در این زمینه قوی است و بر اساس سال‌ها کار بنیادی در تصویربرداری مولکولی و مدل‌های پیش‌بالینی بنا شده است. با استفاده از این رویکرد ترکیبی، محققان می‌توانند دقیقاً مشاهده کنند که سلول‌های تومور چگونه با محیط اطراف خود تعامل دارند، از جمله سلول‌های ایمنی که تلاش می‌کنند آن‌ها را از بین ببرند و رگ‌های خونی که مواد مغذی را به آن‌ها می‌رسانند. این تعاملات میکروسکوپی به طور گسترده توسط متخصصان سرطان به عنوان عوامل اصلی تعیین‌کننده نحوه پیشرفت سرطان و مقاومت نهایی آن در برابر مداخلات درمانی شناخته می‌شوند.[1][5][6]

پروفسور لوئیس تأکید می‌کند که این فناوری به محققان اجازه می‌دهد تا نقشه‌ای بسیار واضح‌تر و جامع‌تر از رفتار سرطان بسازند. لوئیس در بیانیه‌ای خاطرنشان کرد: «این به محققان اجازه می‌دهد تا تومورها را در بدن دنبال کنند، ضایعات مهم را شناسایی نمایند و سپس برای مطالعه آن سلول‌های سرطانی و محیط آن‌ها بزرگنمایی کنند.» انتظار می‌رود این قابلیت منحصر به فرد، بینش‌های بیولوژیکی کاملاً جدیدی را به ارمغان آورد که می‌توانند مستقیماً به درمان‌های بالینی دقیق‌تر، هدفمندتر و مؤثرتر برای بیمارانی که با بدخیمی‌های پیچیده مبارزه می‌کنند، تبدیل شوند. با درک محیطی که از رشد تومور حمایت می‌کند، دانشمندان می‌توانند درمان‌هایی را طراحی کنند که دقیقاً آن سیستم حمایتی را از بین ببرند.[1][3]

اهمیت بهبود ابزارهای تشخیصی و نظارتی بسیار زیاد است. تنها در بریتانیا، سالانه بیش از ۴۰۳,۰۰۰ نفر مبتلا به سرطان تشخیص داده می‌شوند که منجر به تقریباً ۱۷۰,۰۰۰ مرگ می‌شود. یافتن راه‌های جدید برای مقابله با این بیماری مستلزم فراتر رفتن از تصاویر ثابت و لحظه‌ای از بافت‌های جدا شده است. تکنیک‌های سنتی تصویربرداری کل بدن، اگرچه برای مرحله‌بندی اولیه بیماری بسیار ارزشمند هستند، اما فاقد وضوح لازم برای نشان دادن فعالیت سلول‌های منفرد هستند. برعکس، بیوپسی‌ها جزئیات سلولی فوق‌العاده‌ای ارائه می‌دهند، اما تنها بخش کوچک و موضعی از تومور را در یک لحظه خاص نشان می‌دهند.[1][2]

ادعای ۳: این خط لوله تصویربرداری به طور قابل توجهی توسعه پزشکی دقیق را تسریع خواهد کرد. شواهد حمایت‌کننده از این ادعا بسیار امیدوارکننده است، اگرچه در حال حاضر محدود به مرحله پیش‌بالینی کشف دارو است. با ردیابی سلول‌های سرطانی برچسب‌گذاری شده در پلتفرم‌های تصویربرداری مختلف، توسعه‌دهندگان دارویی می‌توانند دقیقاً مشاهده کنند که یک داروی جدید چگونه بر تومور در یک سیستم زنده تأثیر می‌گذارد. اگر یک درمان نتواند به ناحیه خاصی از تومور نفوذ کند، یا اگر سلول‌های ایمنی از ورود به ریزمحیط مسدود شوند، تصویربرداری چندوجهی مکانیسم دقیق این شکست را آشکار خواهد کرد.[4][5][6]

عدم قطعیت شفافی در مورد جدول زمانی دقیق برای کاربرد بالینی انسانی باقی می‌ماند. در حالی که ادغام PET، زیست‌تابی و فلورسانس در مدل‌های آزمایشگاهی بسیار مؤثر است، ترجمه دقیق این خط لوله برچسب‌گذاری و تصویربرداری به بیماران انسانی شامل موانع نظارتی و فنی قابل توجهی است. زیست‌تابی و برخی برچسب‌های فلورسنت نیاز به اصلاحات ژنتیکی یا عوامل کنتراست تخصصی دارند که هنوز برای استفاده معمول انسانی تأیید نشده‌اند. بنابراین، تأثیر فوری این پیشرفت در تسریع کشف داروهای پیش‌بالینی و پیشبرد درک بنیادی ما از زیست‌شناسی پایه سرطان خواهد بود.[5][6]

این تحقیق به شدت توسط مؤسسه تحقیقات سرطان بریتانیا (Cancer Research UK) حمایت می‌شود و از زیرساخت‌های پیشرفته مرکز تصویربرداری مولکولی ترجمه‌ای (Translational Molecular Imaging Facility) در گلاسکو بهره می‌برد. این مرکز پیشرفته به عنوان یک قطب مرکزی برای فناوری‌های تصویربرداری نوظهور عمل می‌کند و هدف آن پیشبرد مرزهای نحوه تجسم و اندازه‌گیری متابولیسم و زیست‌شناسی سرطان توسط دانشمندان است. محیط مشارکتی این مرکز به محققان اجازه می‌دهد تا از مدل‌های سرطان در سطح جهانی برای توسعه نشانگرهای زیستی تصویربرداری بالینی استفاده کنند که در نهایت راهنمای مراقبت از بیمار خواهند بود. با متمرکز کردن این روش‌های تصویربرداری پیچیده، این مؤسسه پیشرفت‌های بین‌رشته‌ای را تقویت می‌کند که در آزمایشگاه‌های مجزا غیرممکن است.[1][4]

با نگاه به آینده، اصول نشان داده شده توسط این رویکرد چندوجهی احتمالاً به شدت بر نسل بعدی اسکنرهای بالینی تأثیر خواهد گذاشت. با ادامه تکامل عوامل کنتراست و سخت‌افزار تصویربرداری، شکاف تاریخی بین بخش رادیولوژی و آزمایشگاه پاتولوژی کاهش خواهد یافت. هدف نهایی، ایجاد یک محیط بالینی است که در آن متخصص سرطان بتواند به صورت غیرتهاجمی دقیقاً نحوه مبارزه سیستم ایمنی بیمار با کانون‌های متاستاتیک در سراسر بدن را نظارت کند و درمان‌ها را در زمان واقعی بر اساس بازخورد مداوم در سطح سلولی تنظیم نماید. این امر نشان‌دهنده یک تغییر بزرگ از درمان واکنشی به مدیریت پویا و پیشگیرانه بیماری خواهد بود.[4][6]

تیم گلاسکو با تبدیل تصاویر پزشکی ایستا به یک فیلم پویا و چند مقیاسی از بیماری، یک لنز جدید و قدرتمند را در اختیار جامعه انکولوژی قرار داده است. پر کردن شکاف ماکرو-میکرو تضمین می‌کند که محققان دیگر مجبور نیستند حدس بزنند که در داخل تومورهایی که روی اسکن می‌بینند چه اتفاقی می‌افتد. این پیشرفت یک گام حیاتی رو به جلو در پیگیری مراقبت‌های سرطان واقعاً شخصی‌سازی شده است و این امید را می‌دهد که سرسخت‌ترین و مقاوم‌ترین تومورها به زودی جایی برای پنهان شدن نخواهند داشت.[1][6]