代謝物造影學可用於癌症精準外科手術

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林口長庚醫院 婦產部 王子豪醫師

       代謝體學(metabolomics)是實踐精準醫學的一塊基石,而代謝體學的應用包括了代謝物造影學(metabolite imaging)。代謝物造影學利用核磁共振 (nuclear magnetic resonance, NMR)、磁共振光譜學(magnetic resonance spectroscopy, MRS)、正子斷層攝影術(positron emission tomography, PET)、基質輔助雷射脫附離子化質譜儀(matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry, MALDI-MS)、次離子質譜儀(secondary ion mass spectrometry, SIMS)、脫附電噴灑離子化質譜儀(desorption electrospray ionization mass spectrometry, DESI-MS)等技術來呈相組織的代謝物,而這些科技中又以MRS和PET最適用於非侵入性的代謝物照影。
癌症由累積許多基因突變所造成,異常基因功能也改變了癌細胞的代謝反應,導致癌細胞常使用特異的代謝途徑,例如厭氧糖解作用(aerobic glycolysis)和麩醯胺酸分解作用(glutaminolysis)。因此,癌症會製造許多癌代謝物(oncometabolites) (見下表),這些特異癌代謝物的發現可幫助我們更了解腫瘤生物學;不僅如此,這些癌症代謝體學的進展更能夠實際用於癌症精準外科手術。

代謝物造影學可用於癌症精準外科手術_1

 

        智慧手術刀 (intelligent surgical knife, iKnife) 是匈牙利的化學家 Zoltan Takats在21世紀初所發明,他合併應用快速蒸發離子化質譜儀(rapid evaporative ionization mass spectrometry, REIMS)和手術電刀,將電刀所產生的蒸氣傳送入質譜儀快速分析、並在資料庫中比對。開發團隊在2010年到2012年間,比較了1624個癌症檢體和1309個非癌症檢體當作基本資料庫,可在2秒鐘之內就獲得組織特異的磷酸化脂肪質譜資料,傳送到手術檯旁的電腦螢幕上,提供外科醫師辨別剛切割的是癌組織或是正常組織?(下圖)

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         一份2013年的論文報告:手術中使用智慧手術刀 (iKnife)在80多個檢體,可以得到百分之百的組織病理學準確度。

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延伸閱讀:

1. Wishart DS. Emerging applications of metabolomics in drug discovery and precision medicine. Nat Rev Drug Disc (2016) 15: 473-484.

2. Balog J, et al. Intraoperative tissue identification using rapid evaporative ionization mass spectrometry. Sci Transl Med (2013) 5: 194ra93.

3. Iknife. (https://en.wikepedia.org/wiki/iknife)

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