Durante gli interventi di chirurgia oncologica è necessario determinare con certezza il confine di una lesione tumorale. Se il chirurgo per prudenza decide di rimuovere molto più tessuto del dovuto, asportando anche del tessuto sano, rischia di arrecare un danno al paziente. Se invece decide di rimuoverne troppo poco, corre il rischio che il paziente possa incorrere in una recidiva.

Nel 2013 alcuni ricercatori dell’Imperial College di Londra hanno sviluppato un sistema in grado di in grado di “annusare” il fumo generato dall’uso dell’elettrobisturi, rilevando quasi istantaneamente se l’area su cui si sta operando contiene cellule tumorali o cellule sane.

Misurando la distribuzione di alcuni lipidi, le molecole grasse che compongono gran parte della membrana cellulare, è possibile identificare diversi tipi di tessuti biologici, compresi tumori. Ma questo richiede prima la rimozione e la preparazione del tessuto per una tecnica chiamata spettrometria di massa, al fine di analizzare la massa e la struttura delle molecole.

Il chimico ungherese Zoltán Takáts si è chiesto se si potesse accelerare le cose, analizzando direttamente il fumo generato dall’uso dell’elettrobisturi che i chirurghi usano per tagliare e coagulare i vasi sanguigni. Anche se questo fumo è fondamentalmente una miscela catramosa, Takáts si è reso conto che uno dei componenti di questa miscela è un vapore contenente molecole ionizzate, ovvero proprio ciò che serve per eseguire una spettrometria di massa.

Il suo gruppo di lavoro all’Imperial College di Londra ha dimostrato che è possibile tracciare una corrispondenza tra i diversi tipi di tessuto e i profili lipidici identificati convogliando il fumo generato da un elettrobisturi ad uno spettrometro di massa. Insieme a Jeremy Nicholson, un biochimico a capo del Dipartimento di Chirurgia e Oncologia dello stesso Ateneo, ha testato direttamente in sala operatoria uno strumento che è stato soprannominato il “bisturi intelligente” (iKnife). Il team di ricercatori ha raccolto quasi 3.000 campioni di tessuto da circa 300 pazienti con diagnosi di tumore, e dopo aver chiesto ad un anatomopatologo di identificare se ciascun campione fosse tessuto sano o tessuto tumorale, ha abbinato i risultati al profilo lipidico ottenuto con iKnife dallo stesso campione.

Si ha avuto così l’evidenza che iKnife potrebbe essere usato per distinguere tessuti normali e tumorali dei diversi organi (seno, fegato e cervello) e potrebbe anche identificare l’origine di una metastasi, ovvero di una crescita secondaria disseminata da un tumore primitivo localizzato altrove nel corpo.

“Intelligent knife” tells surgeon if tissue is cancerous, Imperial College London

Smart Knife Sniffs Out Cancer Cells, Science

Intraoperative Tissue Identification Using Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry, Pubmed