Ny skalpel snuser sig frem til kræft

Inden længe kan kirurger bruge intel­ligente skalpeller, der som veltrænede blodhunde lugter sig frem til ond­sindede kræftsvulster og sikrer, at hver eneste stump bliver fjernet. I dag har ­kirurgen ingen direkte information om, hvor svulsten er. Og den kan være så svær at skelne fra det raske væv, at han må stoppe midt i operationen og vente på en vævsanalyse eller fjerne en større bid, end det måske var nødvendigt.

Men sammen med sine tyske og ­ungarske kolleger har kemikeren Zoltán Takáts fra Justus-Liebig Universität i Giessen i Tyskland udviklet en smart skalpel, der på mindre end et sekund kan skelne forskellige vævstyper fra hin­anden ud fra vævets molekylære profil.

Skalpellen bygger på en meget udbredt kemisk analysemetode kaldet masse­spektrometri. Det er populært sagt en avanceret molekylevægt, som kan bestemme molekylernes identitet ud fra forholdet mellem ladning og masse. Metoden bruges i flere sammenhænge, men har hidtil været forbeholdt forskere og ikke fundet vej til læger på hospitalerne.

“Vi overvejede, om der kunne være nogle steder, hvor metoden kunne ­bruges. Så stødte vi på de her kirurgiske anvendelser, hvor en øjeblikkelig kemisk information ville være til stor hjælp for kirurgen,” siger Zoltán Takáts.

Vægten afslører molekylerne

Som studerende hos professor Graham Cooks ved Purdue University i USA var han med til at udvikle et transportabelt massespektrometer, der kunne hjælpe toldere og post- og lufthavnsarbejdere med at “lugte” sig frem til illegale stoffer i mistænkelige pakker.

I 2008 kom han tilbage til Tyskland og begyndte sammen med sine kolleger at overveje andre anvendelsesmuligheder. Det gik op for dem, at kirurgi var oplagt. Moderne kirurger anvender nemlig ­såkaldte elektroskalpeller, der modsat traditionelle knive af stål bruger strøm til at brænde vævet over. Dermed lukkes blodkarrene, og blødningen begrænses.

Zoltán Takáts hæftede sig især ved, at varmen under operationerne er så ­kraftig, at der udvikles en damp eller røg af brændt væv. Med massespektrometri skal molekylerne nemlig være på gasform og elektrisk ladede, før man kan måle dem.

Det bliver de med elektro­skalpellen, og da røgen normalt ledes væk gennem et sug i loftet, var det groft sagt bare at slutte et massespektrometer på slangen og måle, hvilke molekyler der findes i vævet.

Forskerne bruger den såkaldte REIMS-teknik (rapid evaporation ionization mass spectrometry), hvor varmen fra skalpellen ødelægger vævet så hurtigt, at de ladede partikler i vævet går fra en fast fase til gasfase hurtigere, end ionerne kan nå at rekombinere.

“Ionerne har groft sagt ikke tid til at finde hinanden, og derfor dannes der ­ladede partikler,” siger Zoltán Takáts.

De ladede partikler ledes ind i masse­spektrometeret, hvor de afbøjes i et magnetisk felt og “vejes” præcist efter, hvor meget de afbøjes – jo tungere molekylet er, des mindre afbøjes det.

Med den mest moderne form for massespektrometri kaldet orbitrap kan forskerne måle ­næsten 1000 forskellige molekyler på én gang. I praksis måler de dog kun på de cirka 200 forskellige fedtstoffer – lipider – der opbygger cellernes membran.