在手术中“看见”癌细胞:Lumicell的实时视图助力清除手术残余癌细胞

由麻省理工学院衍生公司Lumicell开发的药物装置组合有望减少重复手术，并确保更彻底的肿瘤切除。

　　

乳腺癌是美国第二大最常见的癌症类型，也是导致女性癌症死亡的原因，每8名女性中就有1人患有乳腺癌。大多数患有乳腺癌的妇女都接受乳房肿瘤切除术，切除肿瘤和肿瘤周围的健康组织。手术后，切除的组织被送到病理学家那里，在被评估的组织边缘寻找疾病的迹象。不幸的是，大约20%的乳房肿瘤患者必须接受第二次手术以切除更多的组织。

现在，麻省理工学院的一个分支机构正在为外科医生提供手术过程中癌变组织的实时视图。Lumicell开发了一种手持设备和一种光学显像剂，当它们结合在一起时，外科医生可以扫描手术腔内的组织，以“看见”残余的癌细胞。外科医生在监视器上看到这些图像，可以指导他们在手术过程中切除额外的组织。

在357名患者的临床试验中，Lumicell的技术不仅减少了第二次手术的需要，而且还发现了被怀疑含有癌细胞的组织，否则这些组织可能会被标准的乳房肿瘤切除术遗漏。

今年早些时候，该公司获得了美国食品和药物管理局对该技术的批准，这对Lumicell及其创始人来说是一个重要的里程碑，他们包括麻省理工学院教授Linda Griffith和Moungi Bawendi，以及69届硕士研究生W. David Lee。从2008年开始，开发和测试该系统的大部分早期工作都是在麻省理工学院的科赫综合癌症研究所进行的。

FDA的批准对Lumicell的一些团队成员也有着深刻的个人意义，包括两次乳腺癌幸存者Griffith和Lee，他的妻子在2003年因乳腺癌去世改变了他的生活。

跨学科方法

在妻子被诊断出患有乳腺癌之前，Lee经营了25年的技术咨询公司。看着她与病魔作斗争，激发了他开发可以帮助癌症患者的技术。

他当时的邻居是Tyler Jacks，科赫研究所的创始主任。Tyler Jacks邀请Lee参加科赫的一系列会议，其中包括Robert Langer 教授和Bawendi教授，Lee最终于2008年加入科赫研究所，担任综合项目官员，在那里他开始探索一种方法，利用电荷耦合器件（CCD）相机提高单细胞分辨率对生物体的成像。

“当时的CCD像素是每个2或3微米，间隔为2或3微米，”“所以这个想法很简单：把相机固定在组织上，这样它就会随着动物的呼吸而移动，这样像素就会基本上与细胞对齐，而不需要任何花哨的放大。”

这项工作促使Lee开始定期与一个多学科小组会面，其中包括Lumicell的联合创始人Bawendi，他目前是麻省理工学院的化学教授，也是2023年诺贝尔化学奖的获得者；Griffith ，麻省理工学院生物工程系教学创新工程学院教授，科赫研究所的校外教员；哈佛医学院教授Ralph Weissleder；以及David Kirsch，他曾是科赫研究所的博士后，现在是玛格丽特公主癌症中心的科学家。

通过这些会议，研究人员开始探索将Lee的成像方法与工程蛋白相结合的有效性，这些工程蛋白将照亮免疫系统与肿瘤边缘接触的地方，以便在手术中使用。

“没有他们的支持，这一切都不会发生，”Lee说。“当我在麻省理工学院读本科时，遗传学甚至还没有出现在教科书上。但科赫研究所提供了教育、资金，最重要的是，我结识了愿意教我生物学的教员。”

2010年，Griffith 被诊断出患有乳腺癌。“通过亲身经历，我明白了我们可能产生的影响。”“我有一个非常不寻常的情况和一种严重的肿瘤。整件事让人神经紧张，但最让人神经紧张的时刻是等待手术后肿瘤边缘是否清除。作为一名病人，我经历过这种不确定性和恐惧，所以我对我们的使命非常敏感。”

Lumicell的创始人最终确定的方法是在手术前两到六个小时，患者通过静脉注射光学显像剂。然后，在手术过程中，外科医生使用Lumicell的手持成像设备扫描乳房壁。Lumicell的癌症检测软件会在电脑显示器上突出显示疑似含有残留癌症的区域，然后外科医生可以将其移除。整个过程平均耗时不到7分钟。

Lee说：“我们开发的技术允许外科医生扫描实际的腔，而病理学家只看到切除的肿块，病理学家根据大约1%或2%的表面面积做出评估。”“我们不仅能检测出遗留下来的癌症，从而有可能避免第二次手术，而且非常重要的是，我们还能在一些患者身上发现病理上没有发现的癌症，这些癌症可能不会导致第二次手术。”

探索其他类型的癌症

Lumicell目前正在探索其显像剂是否在其他类型的肿瘤中被激活，包括前列腺、肉瘤、食管、胃等。Lee 在2008年至2020年期间经营Lumicell。在辞去首席执行官一职后，他决定回到麻省理工学院攻读神经科学博士学位，这距离他获得硕士学位整整50年了。此后不久，Howard Hechler接任Lumicell总裁兼首席运营官 。