Nowatorska metoda inspirowana naturą pozwala szybciej i taniej diagnozować nowotwory. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego odkryli niezwykły sposób na usprawnienie diagnostyki nowotworowej. Wykorzystując właściwości optyczne skrzydeł motyla Morpho, opracowali metodę, która pozwala oceniać próbki biopsyjne bez konieczności stosowania chemicznych barwników i kosztownego sprzętu obrazującego. Technika ta może sprawić, że wykrywanie raka stanie się tańsze, szybsze i bardziej dostępne na całym świecie. Może być tak zwłaszcza w rejonach o ograniczonych zasobach medycznych. Odkrycie zostało opisane w prestiżowym czasopiśmie Advanced Materials i już teraz budzi ogromne zainteresowanie w środowisku medycznym. W czym może pomóc motyl Morpho?
Motyl Morpho – naturalny sojusznik w walce z rakiem
Motyl Morpho, występujący głównie w Ameryce Południowej, słynie z intensywnie niebieskich skrzydeł. Ich niezwykły kolor nie pochodzi jednak z pigmentów, lecz z unikalnej struktury powierzchniowej, która manipuluje światłem. To właśnie ta właściwość stała się inspiracją dla naukowców. Postanowili oni wykorzystać zdolność skrzydeł motyla do wzmacniania sygnałów świetlnych w nowatorskiej metodzie diagnostyki raka.
„Obecnie patologowie oceniają próbki biopsyjne głównie za pomocą chemicznych barwników, które uwidaczniają strukturę guza. Jednak ta metoda bywa subiektywna – różni lekarze mogą interpretować wyniki w różny sposób” – tłumaczy prof. Lisa Poulikakos, główna autorka badania. „Dzięki wykorzystaniu skrzydeł motyla Morpho możemy uzyskać bardziej obiektywne wyniki, a jednocześnie uniknąć kosztownych procedur.”
Jak działa nowa metoda? Jak przydaje się motyl Morpho?
Kluczowym elementem nowej technologii jest wykorzystanie światła spolaryzowanego – rodzaju światła, które rozchodzi się w określonym kierunku. Mikro- i nanostruktury na skrzydłach motyla Morpho silnie reagują na to światło, wzmacniając jego oddziaływanie na analizowane próbki.
Włókna kolagenowe, które są istotnym składnikiem zwłóknionej tkanki nowotworowej, również oddziałują ze światłem spolaryzowanym. Jednak ich sygnały są na tyle słabe, że trudno je analizować standardowymi metodami. Umieszczając próbkę biopsyjną na skrzydle motyla Morpho i obserwując ją pod zwykłym mikroskopem optycznym, naukowcy mogą znacznie lepiej określić gęstość i organizację włókien kolagenowych.
„Dzięki tej metodzie możemy ocenić, czy tkanka jest wczesnym czy zaawansowanym stadium raka” – wyjaśnia Paula Kirya, doktorantka i pierwsza autorka badania. „Najważniejsze jest to, że nie potrzebujemy do tego drogich mikroskopów konfokalnych czy spektroskopii – wystarczy standardowy mikroskop optyczny, który znajduje się w większości klinik.”
W celu przełożenia uzyskanych sygnałów świetlnych na konkretne dane naukowcy opracowali matematyczny model oparty na rachunku Jonesa – metodzie analizy światła spolaryzowanego. Dzięki temu są w stanie ilościowo określić stopień zwłóknienia tkanki, co może pomóc lekarzom w podejmowaniu trafniejszych decyzji diagnostycznych.
Tańsza, szybsza i bardziej dostępna diagnostyka
Nowa technika może mieć ogromne znaczenie dla wczesnej diagnostyki nowotworowej. W wielu częściach świata dostęp do zaawansowanych metod obrazowania, takich jak spektroskopia czy mikroskopia konfokalna, jest trudny ze względu na wysokie koszty sprzętu i ekspertyzy specjalistycznej.
„W krajach rozwijających się wczesne wykrywanie raka często jest utrudnione, ponieważ brakuje zasobów do prowadzenia zaawansowanych analiz” – mówi prof. Poulikakos. „Nasza metoda wymaga jedynie standardowego mikroskopu i fragmentu skrzydła motyla, co sprawia, że może być stosowana praktycznie wszędzie.”
Aby potwierdzić skuteczność nowej techniki, naukowcy przeanalizowali próbki biopsyjne raka piersi, porównując uzyskane wyniki z metodami konwencjonalnymi. Rezultaty okazały się równie dokładne jak te uzyskiwane za pomocą kosztownych technik barwienia i zaawansowanej mikroskopii.
„Chcemy rozszerzyć naszą metodę na inne rodzaje raka oraz inne choroby związane ze zwłóknieniem tkanek, takie jak choroby serca czy schorzenia neurodegeneracyjne” – dodaje Paula Kirya.
Inspiracja naturą – przyszłość medycyny?
Przełomowe odkrycie zespołu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego to kolejny przykład na to, jak obserwacja natury może prowadzić do innowacyjnych rozwiązań technologicznych.
„To naprawdę niezwykłe, że przyroda już dawno opracowała rozwiązanie, które teraz możemy wykorzystać w diagnostyce medycznej” – podsumowuje prof. Poulikakos. „Nie musimy budować skomplikowanych nanostruktur w laboratorium – motyl Morpho już je dla nas stworzył.”
W przyszłości naukowcy planują dalsze badania nad wykorzystaniem tej technologii w diagnostyce różnych chorób. Jeśli metoda ta zostanie szeroko wdrożona, może znacząco poprawić dostępność badań onkologicznych na całym świecie, ratując życie tysiącom pacjentów.
Czy to możliwe, że klucz do skuteczniejszej walki z rakiem leży w delikatnych skrzydłach jednego z najpiękniejszych motyli świata? Jeśli naukowcom uda się przełożyć tę metodę na praktykę kliniczną, już wkrótce może się okazać, że odpowiedź brzmi: tak.
Źródło: https://medicalxpress.com/news/2025-02-butterfly-wings-imaging-technique-cancer.html
