Diagnostika pomocou zvuku: Načúvaním bunke sa dá zistiť, či je zdravá alebo rakovinová

Štúdia uverejnená v odbornom medicínskom časopise Water Journal opisuje novú metódu porovnávania zvukov rakovinových a zdravých buniek.

Metóda môže viesť k vyvinutiu operačného postupu na odstránenie nádorov, podporovaného umelou inteligenciou. Forma technológie nesie tiež prísľub včasného diagnostikovania rakoviny.

Spievajúca bunka

Objav, že bunky vydávajú zvuk ako znak svojej prirodzenej metabolickej činnosti, urobil v roku 2002 profesor James Gimzewski z Kalifornskej univerzity v Los Angeles.

S použitím atómového silového mikroskopu dokázal spolu so svojím kolegom Dr. Andrewom Pellingom po prvý raz zachytiť zvuky buniek a s prekvapením zistili, že ich zvuky sa nachádzajú v počuteľnom pásme.

Povedané inak, keby boli naše uši dostatočne citlivé, boli by sme schopní počuť zvuky našich vlastných buniek. (Možno je šťastím, že nemôžeme.)

Ich novému prístupu k biológii bunky dal profesor Gimzewski názov „sonocytológia“, skombinujúc slovo „sono“ (zvuk) so slovom „cytológia“ (skúmanie buniek).

Vo svojom článku „Spievajúca bunka“ Dr. Pelling hovorí:

„Pozorované bunky v rôznych situáciách, napríklad keď sú pod stresom, vytvárajú odlišné zvuky. V skutočnosti sa dá počúvaním zvuku bunky rozpoznať jej stav, či je zdravá, alebo rakovinová. V budúcnosti dúfame doviesť náš výskum v sonocytológii do bodu, kedy sa bude môcť integrovať do lekárskych odborov, akým je napríklad výskum rakoviny.

Počúvanie buniek umožní rýchle diagnostikovanie rakoviny bez použitia liekov alebo operácie. Sonocytológia by tiež mohla umožniť zistenie rakoviny predtým, ako sa vytvorí nádor.“

Atómový silový mikroskop je však technicky náročný, vyžaduje si akusticky odizolovanú miestnosť a mnoho ďalších náročných opatrení, čím sa stáva menej atraktívny než iné metódy počúvania zvukov buniek.

Štúdia profesorov načúvajúcich bunkám

V štúdii profesora Sungchula Jiho a Beuma Parka z Rutgersovej univerzity a Johna Stuarta Reida z CymaScope.com pracovali vedci so zvukmi buniek pochádzajúcimi z Ramanovej spektroskopie.

Pri tejto metóde, nazvanej podľa svojho objaviteľa, indického fyzika C. V. Ramana, v ktorej laserová sonda zasahuje nie jednu, ale obvykle tisíce buniek, sa moduluje svetlo pohybmi myriád bunkových membrán.

Skutočnosť, že veľa buniek ovplyvňuje laserový lúč, znamená, že Ramanov systém poskytuje dostupnú metódu stanovenia zvuku buniek.

Keď sa laserové svetlo odráža od vzorky tkaniva, nesie so sebou drobučké fluktuácie, ktoré sú zhromažďované elektronickým detektorom a počítačom simultánne prevádzané na počuteľný zvuk, čím sa zvuky bunky stávajú počuteľné ako diagnostický nástroj.

Dr. Ryan Stables z Birminghamskej univerzity vo Veľkej Británii dodal pre štúdiu Ramanovou metódou získané zvuky rakovinových a zdravých buniek z mozgového tkaniva.

Pri odstraňovaní nádorov z mozgového tkaniva čelia neurochirugovia vážnemu problému, pretože okraje rakovinového tkaniva je často ťažké identifikovať. Zariadenie, ktoré by chirurgovi dokázalo pomôcť presne stanoviť okraje nádoru, by preto bolo veľmi prospešné.

Bola uverejnená štúdia v časopise Water Journal pod názvom „Zobrazovanie zvukov rakovinových a zdravých buniek vo vode prostredníctvom CymaSkopu a následná kvantitatívna analýza Planck-Shannonovým dekodérom“.

V nej sa rozoberajú prvé kroky na dohľadné vytvorenie systému, založeného na vizuálnych údajoch poskytnutých CymaSkopom, novým druhom nástroja využívajúceho technológiu cymatiky (viditeľného zvuku).

Zvuk sa otláča do vody schválenej na lekárske účely, podobne ako odtlačok prsta na skle, zanechávajúc vizuálny podpis zvuku.

Obrázok v úvode tohto článku ukazuje typický cymaskopický obraz zdravej bunky vedľa rakovinovej bunky, odhaľujúc tak, že kakofonické zvuky rakovinových buniek obvykle vytvárajú nesúmerný, škaredý obraz, kým harmonické zvuky zdravých buniek vytvárajú obraz symetrický a krásny.

V systéme navrhnutom v štúdii a publikovanom v časopise Water Journal budú signály z Ramanovej laserovej sondy počas operácie mozgu posielať audio signály do digitálneho CymaSkopu, ktorý ich robí viditeľnými.

Viditeľný obraz sa chirurgovi zobrazí cez špeciálne upravené okuliare s videodisplejom, rozšíreným o digitálne číslo, odvodené v reálnom čase za pomoci softvérových výpočtov, objavujúce sa v okuliaroch.

Číslo sa bude generovať použitím matematického vzorca profesora Jiho, opísaného v štúdii, ktorý bude zobrazenie analyzovať a tým podporovať rozhodnutie chirurga o mieste vedenia rezu.

Ďalšie využitie tejto novej diagnostickej metódy

Okrem toho, že pomáha chirurgom, objavuje sa aj ďalšie potenciálne využitie tejto metódy rozlíšenia rakovinových a zdravých buniek, a tým je skoré diagnostikovanie rakoviny.

V súčasnosti si mikroskopické skúmanie chorého tkaniva a diagnostikovanie rakoviny či iných ochorení vyžaduje histopatologickú analýzu vzoriek tkanív.

Diagnózu na základe vzorky pacientovho tkaniva smú robiť len histopatológovia s licenciou, tých je však v praxi príliš málo, čo môže spôsobovať oneskorené diagnostikovanie pacienta.

Keby sa histopatológia dala zautomatizovať, umožnila by schopnému technikovi zistiť, či je daná vzorka predrakovinová, rakovinová alebo zdravá a tým rýchlejšie by mohla byť predpísaná liečba či podaná dobrá správa.

Záver

Využitie zvuku v liečebných postupoch každým rokom stúpa tak v terapeutických, ako aj v diagnostických aplikáciách a tento bezliekový prístup k medicíne si nachádza medzi lekármi a v nemocniciach celého sveta vítanú podporu.

V súlade s mottom „Z harmónie kakofónia: Keď sa zdravé bunky menia na rakovinové“ má zvuk v medicíne veľkú budúcnosť, je hlasom, ktorý si zaslúži byť natoľko hlasný, aby ho všetci počuli.