Wetenschappers zetten snelle camera in voor kankerdetectie

Amerikaanse wetenschappers hebben een methode ontwikkeld om snel grote hoeveelheden cellen te screenen, wat de detectie van afwijkingen moet verbeteren. Hiermee hopen zij dat kanker in een vroeg stadium kan worden opgespoord.

Voor het detectiesysteem, ontwikkeld aan de University of California in Los Angeles, wordt gebruikgemaakt van een camera die zes miljoen beeldjes per seconde kan opnemen. Deze camera werd al in 2009 ontwikkeld en gold een tijdlang als 's werelds snelste camera. In plaats van een cmos- of ccd-sensor maakt het systeem gebruik van een techniek die photonic time-stretch heet. Met een korte laserpuls, die ongeveer een miljardste van een seconde duurt, worden afbeeldingen gemaakt. De opgevangen fotonen worden versterkt en 'opgerekt', wat ervoor zorgt dat elektronische componenten tijd hebben om het beeld digitaal vast te leggen. De sluitertijd van de camera bedraagt 450 picoseconden, oftewel 0,00000045 milliseconden.

Volgens de wetenschappers is de camera gekoppeld aan een zogenaamde flow cytometer, waarin cellen door een dunne buis worden getransporteerd. Dat stelt de camera in staat om van elke cel een beeld te vormen. Flow cytometers worden al langer gebruikt voor het 'tellen' van cellen met bepaalde eigenschappen, maar zijn hiervoor normaal gesproken afhankelijk van verstrooiing van licht en fluorescente signalen, wat voor minder details zorgt dan het maken van een afbeelding.

Met het camerasysteem kunnen 100.000 cellen per seconde worden bekeken; dat gaat 100 keer sneller dan andere imagingsystemen. Door snel veel cellen te kunnen screenen moet het gemakkelijker worden om afwijkingen te ontdekken die bijvoorbeeld voor kanker kunnen zorgen. Door bloedscreening zou leukemie opgespoord kunnen worden nog voordat het voor problemen zorgt: de ziekte begint vaak met slechts enkele afwijkende bloedcellen, die door hun kleine aantal met conventionele methoden vaak ondetecteerbaar blijven.

Om te kijken in hoeverre de techniek bruikbaar is in de praktijk worden klinische tests uitgevoerd met patiënten. Daarbij kan onder andere bloed of urine worden geanalyseerd. Resultaten daarvan zijn nog niet bekendgemaakt, maar de wetenschappers hopen met hun systeem medische analyse goedkoper en nauwkeuriger te kunnen maken.

Het is niet de eerste keer dat camera's ingezet worden voor een medische analyse. Eerder filmde de Universiteit Twente medicijnopname met een camera die 25 miljoen beeldjes per seconde maakt. Ook kondigde de Britse University of Lincoln aan een cmos-sensor te hebben gemaakt met een lengte en breedte van 12,8cm. Daarmee is de chip een van de grootste ter wereld. Deze wordt, net als het Amerikaanse camerasysteem, ingezet voor kankeronderzoek.

Reacties (45)

Ik ben benieuwd of deze screeningsmethode daadwerkelijk leidt tot een langere overleving of minder sterfte. Het nadeel aan screenen is vaak dat je de ziekte wel eerder opspoort, maar dat niet per se leidt tot één van de positieve uitkomsten die ik net noemde. Er kan namelijk sprake zijn van lead time bias, wat inhoudt dat het lijkt alsof een bepaalde screeningsmethode leidt tot langere overleving, maar dat dat veroorzaakt wordt door het verschil tussen het ontdekken bij screening en het ontdekken bij klachten. Voorbeeld: borstkankerscreening. Vrouwen krijgen controle, dus bij iemand die klachtenvrij is wordt een kwaadaardig gezwel gevonden. Het zou nog een x aantal weken of maanden hebben geduurd voor ze er klachten van zou hebben gekregen, dus ze wordt eerder als ziek aangemerkt dan bij het natuurlijk beloop het geval zou zijn geweest. Het blijkt uit meta-analyses dat screening op de uiteindelijke leeftijd bij sterfte niets heeft gedaan, dus het enige wat het bevolkingsonderzoek heeft gedaan, is mensen een langere ziekteduur gegeven. Vaak wordt dat ten onrechte beschouwd als een langere overleving bij ziekte, dus winst t.o.v. het natuurlijk beloop, maar dat is dus niet het geval.

Ik vraag me dus af hoe men deze techniek wil gaan toepassen. Als bevolkingsonderzoek hoeft dat door mogelijke lead time bias geen effect te hebben op de huidige levensverwachting. Om optimaal van de techniek gebruik te maken, kan iemand echter nog geen klachten hebben: het gaat om enkele afwijkende cellen, waarvan je niet zult merken dat je die hebt. Bij een positieve uitslag, dus vaststelling van kwaadaardigheid, merk je een - waarschijnlijk nog lang - klachtenvrij iemand direct als kankerpatiënt aan. Daarnaast, eenieder van ons heeft altijd een aantal cellen in zijn lichaam die in het proces van kankervorming zitten. Dat komt door vele invloeden en het lichaam kan er op heel veel manieren mee afrekenen. Niet echt iets om je heel veel zorgen om te maken. Dat kan net zo zijn bij leukemische cellen; de kans is aannemelijk dat het lichaam ze zelf zou hebben opgeruimd. En dan kom jij aan met je chemo, omdat je een paar foute cellen hebt gespot. Dat is ethisch niet verantwoord. Aan de andere kant is het ethisch ook niet verantwoord om met een foute uitslag niets te doen, dus je moet als arts iets bedenken om je niet zieke patiënt goed te begeleiden.

Ik sta er daarom niet zo positief in als een hele grote groep anderen. Als het zo was dat je met zekerheid de ziekte kon opsporen of uitsluiten en simpel en doeltreffend kon behandelen waarna iemand volledig en voor altijd zou zijn genezen, had ik een andere mening gehad. Ik hoef denk ik niet uit te leggen dat het beschreven plaatje ver bezijden de waarheid is en je mensen niet zomaar de diagnose kanker op zou moeten leggen.

Al met al vind ik de techniek zelf prima om mee door te ontwikkelen, ik zou graag een paar voorbeelden van plaatjes zien en het mechanisme erachter, al was het alleen maar om mijn nieuwsgierigheid te bevredigen. +)

Inbouwen in je toilet , word je gewaarschuws om toch even langs de oncoloog te lopen als er zich een paar cellen niet gedragen.

Ik begrijp je bezwaar, en dit zal zeker niet the cure for cancer zijn. Ik denk dat je het echter moet vergelijken met een zgn "uitstrijkje" (Papandreou) - er is een uitgebreid protocol over wat te doen bij welke uitslag. Een positief uitstrijkje leidt niet direct tot medisch ingrijpen. Alleen als er medische noodzaak is, en het bijvoorbeeld niet te verwachten is dat het lichaam de woekering zelf kan oplossen, wordt er een ingreep gedaan.

Ik denk deze techniek zich kan ontwikkelen tot een waardevolle detectiemethode voor risicogroepen; groepen met een genetisch risico op celwoekering en bijvoorbeeld mensen met een kanker verleden. Ik verwacht echter niet dat er en masse gescreend gaat worden zoals bij borstkankeronderzoek.

Wij zijn op het werk ook bezig met een kankerceldetectiemethode. Een chip die het bloed zeeft en de kankercellen eruit haalt. Voordeel tov deze beeldherkenningsmethode is dat dit heel goedkoop kan worden.
[url]http://http://www.icsense.com/NEWS%3A%20miracle[/url]

Mooi, hoop dat ze in de toekomst al deze ziektes kunnen bestrijden.
Mijn moeder heeft het 2 x gehad en overleeft, mijn opa is er aan dood gegaan.

Het probleem blijft dat je dit soort zaken wel moet onderzoeken in een vroeg stadium.
Bij mensen die zich goed voelen, ga je geen stromend bloed onderzoeken, dus zal eventuele detectie nog steeds in een relatief laat stadium plaatsvinden.
En preventief allerlei onderzoeken doen danwel pilletje slikken zal vermoedelijk nooit echt grootschalig ingezet gaan worden.

Maar neemt niet weg dat dit zeker interessante ontwikkelingen zijn en hopelijk in de toekomst kunnen bijdragen aan het voorkomen van diverse aandoeningen.

Ik denk dat het op het gebied van ontwikkeling dan al heel dicht bij zit aan een apparaat wat mensen makkenlijk preventief kan scanning in een korte (efficiente) tijd.
Stel dat er 1 zo een apparaat word gemaakt dan neem ik aan dat de 2e nog goedkoper en sneller gemaakt zou kunnen worden.

Zou je dus 10 van zulke in ons mini landje kunnen versprijden en mensen 10 jaarlijkse controlle laten uitvoeren op afwijkingen in de DNA en cellen. Zal al een hoop gaan schelen in de levensverwachting van de mensen in je land. Zie ik ook geen probleem meer voor die 67.

Ik zie dan meer een probleem in overbevolking dan in de pensioengrens idd. En de vergrijzing schrijdt voort

lol vermoedelijk nooit....
de geneeskunde evolueert juist naar continue preventie goedkopere tests en remote monitoring binnen een paar jaar kan je wss thuis kankertests doen net als zwangerschapstests enz...

Dit onderzoek gebeurt op een gewoon buisje bloed hoor.

Run from the cure! http://www.youtube.com/watch?v=0psJhQHk_GI

zoals het hier beschreven staat is het dus een uitgebreide FACS (flow cytometer) die dus ook "fotos" maakt van elke cel. wat ik er alleen niet uit begrijp is hoe ze met die foto's kankercellen zouden willen opsporen? met een normale FACS is dit namelijk ook al wel te doen door te labelen met antilichamen gericht tegen tumorantigenen, alleen komen er daar geen miljoenen cellen per seconde voorbij de detector maar in de duizenden.
ik snap dus het voordeel en de preciese werking van dit apparaat niet helemaal. wat dat betreft zou het leuk zijn geweest als er ook een bron aangegeven werd ipv alleen verwezen naar andere berichten die hier dan weer niet over gaan.

[Reactie gewijzigd door superwashandje op 7 juli 2012 15:25]

Kijk, iemand die iets meer wat dan iets met een klepel. Fijn.

Het is inderdaad een FACS die werkt met zichtbaar licht. FACSen bestonden al. Supersnelle camera's ook. Zie: http://phys.org/news160304445.html uit 2009.
Het UCLA heeft deze twee aan elkaar geknoopt.

Deze technologie zal diagnostisch weinig verschil maken. Wel zul je deze technologie nuttig kunnen gebruiken in onderzoekslaboratoria.

maar wat voor extra informatie leveren die gemaakte foto's op? wanneer cellen in suspensie zijn zul je met het oog nauwelijks verschillen zien afgezien van grote verschillen in de grootte. nou kun je daar vast wel nauwkeurige software op loslaten maar dan is de oude manier van gewoon labelen met antilichamen toch veel makkelijker en nauwkeuriger (minder kans op false positives en false negatives) lijkt me.

Normale camera's geven een indruk - het tellen van cellen is een benadering van wat er langskomt, mathematisch en statistisch. Met een supersnelle camera is het mogelijk plaatjes te maken van afzonderlijke cellen. Zo kun je bijvoorbeeld afwijkende cellen ook echt allemaal zien - en afzonderlijk beoordelen. Handig, voor als je bijvoorbeeld precursors wilt zien voor metastasen. De kans dat je die met een microscoop in 1 enkel sample zult aantreffen is klein.
Daar zie ik de meerwaarde. Maar, het is wel een beetje een naald-in-de-hooiberg diagnostiek en ik betwijfel of dit ooit breed toegepast zal gaan worden.

[Reactie gewijzigd door mrlammers op 9 juli 2012 11:50]

"miljoenen" cellen lijkt me een simpele reden hebben. Er staat namelijk al in het artikel dat de kanker vaak bij enkele cellen begint, dus door meer cellen te screen is de kans op een valide uitslag ook groter.

Hoe men vervolgens aan een foto de kankercellen kan herkennen is mij ook niet duidelijk.
Misschien inderdaad door Labeling?

big pharma heeft echt wel andere problemen. voornamelijk dat ze studies met negatie resultaten van hun eigen drugs tegen houden. hierdoor lijken drugs veel effectiever als dat ze eigenlijk zijn gewoon door willekeurige afwijkingen in test resultaten en de selectie daarvan.

De big pharma is daar echter wel wat voorzichtiger mee geworden sinds het VIOXX schandaal

Hier dezelfde lasertechniek, maar dan met een paar triljoen beeldjes per sec, het kan dus nog sneller. http://web.media.mit.edu/~raskar/trillionfps/

Dit is natuurlijk allemaal fijn en goed om te horen dat er zulke technieken bestaan.
Alleen zit ik met een dilemma , en dat is namelijk de Big pharma industry.

Zolang zij de touwtjes in handen hebben vrees ik dat zulke technieken niet de kop opsteken om daadwerkelijk alles te kunnen oplossen.

Ik meen me zelfs te herinneren dat ik ergens gelezen heb dat er in de jaren 60 al kanker te genezen was met anti-trilling.
En zo zijn er nog tal van andere ''genees wijzes'' die door de big pharmacy's de kop ingedrukt worden.

[Reactie gewijzigd door cng op 7 juli 2012 14:26]

wat voor dilemma zit je mee dan? welke beslissing moet jij nu maken waar je niet uit kan komen?

ik zie eigenlijk ook niet echt wat dit onderzoek en deze techniek te maken hebben met de "Big pharma industry" aangezien het gaat om een techniek om mensen te screenen op een eventuele ziekte en niet om eventuele voorgeschreven medicijnen. de "Big pharma industry" heeft hier dus niets mee te maken?

Waarom zou een groot farmaceutisch bedrijf eigenlijk kanker willen genezen? Het brengt meer op een patient de rest van zijn (misschien nog korte) leven financieel te kunnen leegkloppen. Als je een kankerpatient effectief geneest, zie je die niet meer terug als "klant"; die betaalt bij wijze van spreken 1 keer en komt normaliter nooit meer terug.

maar die betaald dan wel 1 keer aan jouw, net als al die andere patiënten, en niet een paar aan jouw en een paar aan al die andere die ook anti-kanker medicijnen maken.

big pharma heeft echt wel andere problemen. voornamelijk dat ze studies met negatie resultaten van hun eigen drugs tegen houden. hierdoor lijken drugs veel effectiever als dat ze eigenlijk zijn gewoon door willekeurige afwijkingen in test resultaten en de selectie daarvan.

er zijn veel drugs op de markt nu waar veel geld mee wordt verdient die niet of nauwelijks effectiever zijn dan het placebo effect.

er zijn veel drugs op de markt

*Medicijnen. Drugs dat is ander spul.

En waar heb je dat vandaan? Een alu-hoedje bron?

Ik vraag me af wat voor computersysteem hier achter hangt.
Je krijgt vele cellen voorbij "de sensor", van verschillende types. Die moeten gesorteerd worden, en dan moet er per cel gekeken worden of er afwijkingen zijn. Dus er moet een stuk logica inzitten die de normale vorm kent, van alle kanten gezien, en de afwijkingen kan signaleren.

Gezien mijn ervaring op de UT, waarbij we tien jaar geleden een vergelijkbaar systeem hadden, gaat het anders.

De basis is de flow-cytometer, waarbij op basis van fluorescentie de groffe sortering wordt gedaan. Na die sortering, heb je van de 10 miljoen cellen die je hebt bekeken, nog een tiental twijfelgevallen. Van die twijfelgevallen bekijk je dan de foto's, om te zien of het daadwerkelijk kankercellen zijn.

NB: Bij de meeste kankers zijn er nauwelijks cellen in het bloed te bespeuren. We hebben het dan letterlijk over enkele cellen per ml bloed. Als je veel cellen vindt, dan is het zaakje al overal in het lichaam uitgezaaid, en ben je te laat... Je wilt het opsporen voordat dat gebeurt is.

Zal niet heel moeilijk zijn neem ik aan, aangezien zo'n dergelijk systeem in een flessenfabriek ook zijn werk doet.
Misschien niet 100% identiek, maar er zal inderdaad logica achter zitten.

Erg cool; vraag me af hoe ver dit van implementatie is.

Hoe lang duurt het om een bloed sample klaar te zetten om te laten analyseren door deze machine? Is het te queuen? Hoe lang duurt het om zo'n sample te verwerken? Moet het apparaat rusten tussen processing sessions (koelen)? Hoe lang duurt het om de geschoten beelde te verwerken?

Zou cool zijn als we straks gewoon elke maand een paar druppels bloed konden achterlaten bij het ziekenhuis/huisarts en dat we allemaal automatisch gescreend werden op dit soort zaken, dan zou je echt gigantisch veel levens kunnen rekken....

Duurt uren om een sample te verwerken. De flow-cytometer is de gouden standaard, maar is ook verschrikkelijk duur in aanschaf en gebruik. Daardoor (nog) niet geschikt voor grootschalige screenings.