告别术中漫长等待：新型手持皮秒红外激光解吸探针与质谱法让儿童脑瘤手术更精准

　　当神经外科医生站在手术台前，面对一个儿童髓母细胞瘤患者时，他面临一个艰难的选择：切多少才够？切太多会损伤神经功能，切太少肿瘤容易复发。而这个决定，传统上需要等待数天才能拿到病理和基因检测结果。

　　对此，INC国际儿童脑瘤大咖、世界神经外科联合会(WFNS)执行委员会&顾问委员会成员之一的James T.Rutka教授所在的研究团队开发了一种手持式皮秒红外激光解吸探针（PIRL）联合质谱仪（MS），能够在手术中实时、快速地区分髓母细胞瘤的不同分子亚型，准确率高达98%，采样时间仅需5-10秒。

　　Part.1

　　儿童髓母细胞瘤

　　分型与精准治疗

　　髓母细胞瘤（MB）是最常见的儿童恶性脑肿瘤，至少包含4个具有独特生存率和治疗的独立亚群：

• WNT型：预后最好，生存率很高
• SHH型：预后中等
• group3：侵袭性最强，预后最差
• group4：最常见，预后中等

　　不同亚群的预后与治疗方案差异显著，但目前缺乏快速、可术中使用的亚群判定方法。无法实现术中快速分型，难以实时指导手术切除范围，增加术后神经损伤风险。

　　但传统病理或基因检测耗时长，无法在手术中实时提供结果。也就是说主刀医生在手术切除肿瘤过程中无法判断自己面对的是温和的SHH型，还是凶险的group3，切多切少，全凭经验。因此鲁特卡教授所在研究团队便开发了一种能在5-10秒内快速确定肿瘤亚型的新技术——手持式手持式皮秒红外激光（PIRL）解吸探针外加一台质谱仪（MS），以指导手术切除范围。

　　Part.2

　　这支“激光笔”如何工作？

　　手持式皮秒红外激光解吸探针是怎么工作的呢？皮秒就是万亿分之一秒，探针大小如同一支钢笔，“笔头”对着这肿瘤组织表面扫几下，虽说是激光，但这种激光不会烧坏组织，而是利用水分子的振动，把肿瘤表面的脂质和小分子“震”到空气中，这些脂质物质会被吸入质谱仪通过比对立刻进行实时分析，就可实时告诉主刀医生当前的髓母细胞瘤是SHH型还是Group3型。

　　Part.3

　　98%的准确率是怎么来的？

　　研究团队用严谨的实验数据验证了这项技术的可靠性。其研究设计与实验过程如下：

　　实验模型：小鼠异种移植瘤模型

　　选取两大主流亚型：SHH亚型、group3髓母细胞瘤

　　实验样本：6种经典肿瘤细胞系、19份独立肿瘤样本，数据量充足。

　　实验流程：

　　采样方式：手持式探针原位检测，单次采样仅5~10秒

　　检测分析：结合多元统计、液相色谱-质谱完成分型与物质鉴定。

　　准确性：

　　基于5-10秒的采样数据，通过统计分析（偏最小二乘判别分析，PLS-DA）区分两个亚型的成功率高达98%。

　　生物标志物：

　　通过高分辨率液相色谱-质谱联用（LC-MS）鉴定出了区分这两个亚型的关键特征离子，主要包括脂肪酸链、甘油磷酸酯、甘油磷酸甘油和甘油磷酸胆碱等脂质分子。

　　【基于5-10秒PIRL-MS分析的SHH和group3MB的统计鉴别】

　　图A：PLS-DA得分图（核心分类结果）

　　即所有194组数据自动分成两大集群，和预设的SHH、group3亚型完全对应；阴影椭圆=正常数据范围，两组样本无交叉错分现象。

　　图B：PLS-DA载荷图（找标志物）

　　图上每一个点相当于质谱检测到的一种离子，离子位置越靠近图形左右两端（边缘），也就是它对区分两种肿瘤亚型的贡献越大，就是核心特征标志物；这类高贡献离子，被定义为单变量标志物离子，单独依靠这一种离子，也能辅助区分亚型）。

　　Part.4

　　这项技术不只是“快”

　　改变治疗决策

　　临床价值1：术中决策支持

　　如果能在手术过程中知道分型，就可以实时指导手术切除范围。比如如果测出是预后好的亚型，可以适当缩小切除范围，保护孩子的神经功能为主，比如说话、走路、视力等功能，避免过度切除带来的神经损伤。那如果测出是预后极差的Group3，医生可能会更激进地切除，或者术后立即调整放化疗方案。

　　临床价值2：切缘判定

　　肿瘤细胞常浸润周边正常脑组织，肉眼、手术显微镜、神经导航都很难区分，是否还残留肿瘤细胞是决定是否复发的关键。传统术中判定手段是术中冰冻病理，耗时30分钟以上，流程长、无法实时指导手术。而PIRL-MS可以快速扫查肿瘤床并实时显示是否有残留。

　　临床价值3：从离体走向在体

　　目前术中判断亚型、评估切缘，都要把组织切下来送去检测，耗时几十分钟或好几天，手术没法停下来等结果，医生只能凭经验判断切除范围，容易残留肿瘤或误切正常脑组织。本研究目前使用的是离体肿瘤组织（切除后采样）但未来这个技术可以实现术中实时决策。

　　本研究证实采用PIRL-MS技术可以对异种移植瘤进行5~10秒采样，可有效区分SHH亚型、group3髓母细胞瘤，该技术的临床应用价值仍需进一步开展人体样本验证。

　　案例来源：

　　James T Rutka et al.Rapid determination of medulloblastoma subgroup affiliation with mass spectrometry using a handheld picosecond infrared laser desorption probe.Chemical Science,2017,8,6508.