パデュー大学の研究者らは、手術中に組織を評価するために質量分析を利用できる新しい方法を開発しました。この情報は外科チームの判断を導くのに役立ち、摘出可能ながん組織の量を増やし、患者の転帰を改善する可能性があります。
この研究は最近PNASに掲載され、パデュー大学の元大学院生マフディエー・シャヒと、パデュー大学化学科のジェームズ・ター ポーJr.およびマーガレット・ター ポー化学科のケミストリー名誉教授であるR. グレアム・クックスが主導しました。シャヒは現在、ミネソタ大学医学校の臨床化学ポストドクトラル研究員です。シャヒとクックスは、メイヨークリニックの著名な脳外科医アレフレド・キノネス＝ヒノホサ博士とそのポストドクトラル研究員ロイゾス・マイケリデスらと協力して、この質量分析法を開発・検証しました。
膠腫（グリオーマ）は高度に浸潤し致命的な脳腫瘍で、分子レベルの特性が診断と治療を複雑にします。膠腫の手術は最も重要な治療法の一つで、患者の予後と生存に強い影響を与えます。腫瘍細胞は腫瘍境界部を中心に周囲の健常な脳組織へと拡散することがあるため、手術室で従来の技術で検出するのは難しいです。手術後も脳内に残る腫瘍組織は再発の原因となり、以降の治療を難しくします。
「私たちが得ている情報は現在の標準的なケア手順の下では利用できません」とシャヒは述べました。「もし私たちの診断法が承認されれば、手術中に実用的な分子情報を提供することになります。この情報は現在の手術の時間枠（数時間）では得られません。この情報は腫瘍切除の範囲を含む治療へ直接影響を及ぼす可能性があり、最終的な手術判断は外科医が全体の臨床状況に基づいて行います。さらに、標的治療の選択を導く手助けにもなるでしょう。」
脳腫瘍手術の際、外科医が病理診断のために脳内の特定の位置から少数の標本を採取します。本研究では、そのような標本の一部を皮下針のプランジャーに転写しました。その後、脳内の内因性化合物の対の信号比を測定する溶液を噴霧し、タンデム質量分析を用いて約3分程度の過程で測定を行う方法を検証しました。
この技術は、現在の手術室では得られない分子情報を外科医に提供でき、腫瘍除去の際の外科的判断を導くのに役立つ可能性があります。特に腫瘍の境界部において。
Graham Cooks
「この研究では86個の人間の脳標本を用い、脳組織中の内因性代謝物の比が、グリオーマと非腫瘍組織を高い信頼度で識別できることを示しました。さらに腫瘍の亜型や変異状態の分類も可能です。簡易な周囲環境イオン化質量分析法は、臨床的に迅速な分析を可能にし、境界の評価を改善し患者の転帰を向上させる可能性があります。」
質量分析は、イオン化された分子の質量と電荷の比を測定して複雑な化学物質を同定・定量する分析技術です。
「私たちが使用した質量分析技術はパデュー大学で発明されたものです」とクックスは述べました。「この方法は、開放環境で分子からイオンを作るアンビエントイオニゼーションに基づいています。これにより、体内で分子測定をその場で行うことが可能になります。最初のこのような方法は2004年に報告され、それ以降商業化されて広く使われています。本研究で用いられた新しい方法—シリンジ・タッチ・スプレー—は、患者からサンプルを採取する際に普通の注射針を用いて質量分析を実施します。」
本研究で分析された標本は、MRIガイド付きの精密手術を用いて採取されました。組織標本は標準的な方法で特徴づけられ、その分子情報は手術後に初めて得られます。
この手法が86件の人間標本で検証された今、チームはこの技術を手術現場や診断へ組み込む次のステップを模索します。手術中にこの技術を用いる類似の50人以上を対象とする研究を進める必要があるでしょう。クックスによれば、これは臨床試験を提案する道を開くとされています。
「以前の研究では、病院内で、手術中に測定を行っていました（PNAS 2024）」とクックスは述べました。「今回は質量分析を遠隔で記録し、入手可能な臨床情報と照合しました。非常に単純で迅速な測定は高い識別力を持ち、病変組織と非病変組織を区別するとともに、腫瘍グレードや変異状態の情報も提供します。この技術は脳腫瘍手術時の現行の標準治療を置き換えるものではありません。むしろ、現在の手術室では入手できない分子情報を外科医に提供し、腫瘍を摘出する際、特に腫瘍境界部の手術判断を導くのに役立つ可能性があります。」
研究チームにはシャヒとクックスのほか、フロリダ州ジャクソンビルのメイヨークリニック神経外科の教授であるキニョネス＝ヒノホサ博士、マイオーのマイケリデス、マイオークリニックの元ポストドクトラル研究員で現在ワシントン大学セントルイスの神経外科医レジデントであるディオゴ・モニス・ガルシア、マイオークリニックのアリースバ・N・バジル、インディアナ大学メディカルスクールのケネス・レーン・ヴァージンらが含まれます。パデュー大学の質量分析研究所に以前所属していたヴァージンは貢献しました。クックスとシャヒはパデュー癌研究所のメンバーであり、パデュー大学理学部の分析化学グループで活動しています。
出典: パデュー大学
