KANSERLİ DOKULARIN LASER KÜTLE SPEKTROSKOPİSİ İLE GERÇEK ZAMANLI TEŞHİSİ VE GÖRÜNTÜLEMESİ
Konusunda Dünyada ilk ve tek in-vivo çalışma olarak ortaya konması planlanan bu proje oldukça üst düzey bir yüksek teknolojinin geliştirilmesini ön görmektedir.
Bu projenin amaç ve hedefleri klinik cerrahlarının ve onkoloji alanında uzmanlaşmış klinikçi patologların taleplerini karşılamaktır. Bu disiplinlere mensup ve proje ekibinde bulunacak arkadaşların yönlendirme talepleriyle projenin şekillendirilmesi sağlanacaktır.
Onkoloji cerrahlarıyla detaylıca yaptığımız tartışmalardan, cerrahi operasyon gerçekleştirildiğinde tümöral olgunun tamamen temizlenip temizlenemediği, diğer bir deyişle tümöral yapının kenarlarında/köşelerinden bir takım küçük tümöral kalıntıların hasta vücudunda kalıp kalmadığından emin olmalarının hemen hemen imkansız olduğu noktasındaki tereddütlerini algıladık. Bu proje çalışması ile yapılacak çalışmaların başarılı bir şekilde sonuçlandırılması durumunda bu ikilemin tamamen giderilmesi hedeflenmektedir. ‘KANSER TEŞHİS VE TEDAVİ TEKNOLOJİLERİ’ ile ilgili olan bu proje başarılı olması halinde kanser teşhisine dolayısıyla tedavisine büyük katkı sağlayacaktır.
Son yirmi yıl boyunca, bu projede çalışacak araştırmacılar ve bu araştırmacıların mensubu olduğu çalışma grupları, hidro karbon moleküller ve biyomoleküler iyonlarda, Laser Desorpsiyon İyonlaştırma-Kütle Spektroskopisi (LDI-MS), laser mikroprob kütle analizi (LAMMA) ve matris yardımlı laser desorpsiyon-iyonlaştırma kütle spektroskopisi (MALDI) çalışmaları yapmışlardır ve oldukça anlamlı yayınlar ortaya koymuşlardır. Dolayısıyla bu proje ekibi proje konusuyla ilgili oldukça iyi bir teknolojik ve bilimsel birikime sahiptirler.
Bu yüksek hedefli yüksek teknoloji geliştirilmesine yönelik projenin ana hedefleri
- Çeşitli laser sistemleri kullanarak, akciğer, böbrek, karaciğer ve göğüs gibi organlardan alınan sağlıklı ve hastalıklı dokuların kütle spektrumları belirlenecektir.
- Kütle spektrumundaki temel bileşenlerin grup içerisindeki değişimleri gruplar arası sonuçlarla karşılaştırılacaktır.
- İnsan dokusuyla ilgili laser ablasyon çalışmaları alanlarıyla ilgili daha önce yapılan çalışmalarda hem CW CO2 laserler hemde uzun sureli laser pulsları (µs) kullanılmıştır. Femtosaniye (fs) laser pulsları kullanılarak yapılan çalışmalarda elde edilen, ayrışma deseni daha az kompleks bir yapı ortaya koymaktadır. Bu durum diyagnoz çalışmalarını daha güçlü ve hassas hale getirecektir.
- Daha önce ortaya konan çalışmalarda, kanserli dokuların yakılması sonucu elde edilen dumanda laser kullanılarak elde edilen iyonlar analiz edilmiştir. Yıllardır iyi bilinen bu duruma gore, bu metodla üretilen birçok nötral yapı üretilen iyon sayısından daha yüksektir ve dolayısıyla bu çalışmada aynı zamanda üretilen nötral yapıların analizini ortaya koymayı hedeflemekteyiz.
- Projenin bu aşamasında, ex-vivo kanserli (malign), sağlıklı ve iyi huylu (benign) numuneler üzerinde ortaya konacaktır.
Kanserli dokuların diyagnoz hassasiyeti artırılırsa, tümörlü dokuların daha hassas bir şekilde belirlenmesini sağlayacaktır ve buna paralel olarak cerrahi operasyonlarda daha iyi ve daha kesin sonuçların alınması sağlanacaktır. Bu durum, hasta vücudunda kanserli dokunun kalmayacağı şeklinde hassas bir operasyonun yanı sıra, sağlıklı dokuların gereğinden fazla kesilmemesini sağlayacak oldukça özgün değeri yüksek ve yeni teknoloji üretilerek dünyaya transferine olanak sağlayacak özgün değere sahip sonuçlar ortaya koyacaktır.
Aşırı duyarlı laser kütle spektrometrinin altın dönemi 1980-1990’lı yıllarda yaşanmıştır ve bu projede çalışacak mevcut ekip bu alanda ve bu altın yıllar ve sonrasında atomik ve moleküler iz analiziyle alakalı olarak yüzün üzerinde yayın çalışması yapmıştır.
BU ÇALIŞMADA KULLANILACAK METOD
Çeşitli laser kütle spektrometri varyasyonları vardır ve aşağıdaki gibi tanımlanabilmektedir
1- Teknik 1: Laser İyonlaştırma Kütle Spektrometri (LIMA veya LAMMA): Bu sistemlerdeki farklı dizaynlar, üretici firmanın üretim aşamasında ortaya koyduğu dizayna bağlıdır. İyon (+/-) bulutu oluşturulması, laser radyasyonu veya ısıl sistemin kullanılmasına bağlı bir durum olarak ortaya konabilir. Bu (+/-) iyon bulutu yüksek çözünürlüğe sahip bir kütle spektrometresi ile analiz edilmektedir.
2- Teknik 2: Rezonans Laser Ablasyon (RLA) Tekniği: Laser dalgaboyunun atom veya moleküler numunelerle rezonansta olduğu bir durumda ortaya konan ve katı numunelerin analiz edilebildiği Rezonans Laser Ablasyon (RLA) tekniği kullanılacaktır.
3- Teknik 3: Resonans Olmayan Gecikmeli İyonlaştırma: Rezonansta olmayan laser veya ısı tarafından sökülen nötral numunelerin ölçülmesi ve incelenmesi ortaya konacaktır.
4- Teknik 4: Resonans Gecikmeli İyonlaştırma: Rezonans laser veya ısıl olarak sökülen nötraller incelenecektir.
Bu tekniklerden uygun olanları uygun deneysel düzenekler kullanılarak gerçekleştirilecektir. İngiltere’den hibe yoluyla gönderilen sistemler aşağıdaki düzeneğin kurulmasında oldukça hayati önem taşımaktadır.
Strathclyde Üniversitesi tarafından projede kullanılmak üzere Selçuk Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümüne hibe olarak transfer edilmiş olan Reflektron Time of Flight kütle spektrometresi ve birlikte kullanılan ekipmanların laboratuvarımızda kurulum, kalibrasyon ve çalıştırma süreci ile bu çalışma dalında Dünyada ilk ve tek olacak çalışmalar başlatılacaktır.
Sistem kurulumu tamamlandıktan sonra ve sistemin deneme çalışmaları tamamlandıktan sonra, bazı bilinen numuneler üzerinde veri toplama işlemleri gerçekleştirilecektir. Bu aşamada büyük organik molekülllerin karakterizasyonu yapılarak biyolojik moleküllerin çalışılmasına altyapı oluşturulacaktır. Bu aşamanın başarılı olması oldukça anlamlı bir başarı ölçütüdür.
Bu aşamada biyolojik numunelerin çalışılması ve veri toplanarak veri bankası oluşturulması tamamlanacaktır. Büyük biyolojik numunelerden sonra dokuların çalışması süreci başlatılacaktır. Gerek yapay hazırlanmış olan kanserli dokular gerekse gerçekte patologlar tarafından kullanılmış olan kanserli dokular üzerinde spektroskopik çalışmalar başlatılacaktır.
Transfer edilecek olan Re-TOF ve satın alınacak olan iyon trap sistemlerinin Selçuk Üniversitesi, İL-TEK merkezinde bulunan femtosaniye (fs) laser laboratuvarında bulunan fs laser sistemiyle birleştirilmesi çalışmaları ortaya konacaktır.
Bu çalışmalarda, büyük bir aksaklık olmadığı sürece temel deneysel çalışmaların yapılacağı temel bir ön çalışma sürecidir. Prof.Dr. Kenneth LEDINGHAM ve Prof.Dr. Hamdi Şükür KILIÇ’ın sahip oldukları bilgi birikimi ve tecrübeleri ışığında direk doğrudan biyomoleküler yapıların incelenmesi çalışmaları ile başlanacaktır.
Bütün bu çalışmalar sürdürülürken, diğer malzemeler (elektronikler, vakum bileşenleri, hizmet alım yoluyla yeni üretilecek kısımlar ve yerli yazılım çalışmaları) tamamlanıncaya kadar, laboratuvarımızda mevcut olan L-TOF-MS sistemi üzerinde eğitim çalışmaları ortaya konacaktır ve genç bilim insanları bu sistem kurulduğunda sistemi tamamen kullanabiliyor hale getirilmeye çalışılacaktır.
BU ÇALIŞMAYLA ÜLKE BİLİM HAYATINA YAPILACAK KATKILAR
Bu çalışmalarla, genç bilim insanlarının hem sistem üzerinde çalışma tecrübesi edinmek hem de bu tür numuneler üzerinde çalışma bilgi ve becerilerinin artırılması için gerekli eğitim ve altyapı çalışmalarının gerçekleştirilmesi yanı sıra, organik numuneler üzerine gerekli yayın çalışmalarının ve tez çalışmalarına katkı yapacak çalışmaların ortaya konması süreci yürütülecektir. Protein ve polimerler gibi saf büyük organik moleküler numuneler üzerinde çalışmalar ortaya konacaktır. Bazı büyük biyolojik moleküller üzerinde temel deneyler yaparak sistemin çalışma hassasiyet ve limitlerinin belirlenmesi gerçekleştirilecektir.
Bu çalışmanın akademik hayata etkileri gözle görülür derecede oldukça anlamlı ve önemli olacaktır. Grup olarak, moleküllerin fragmentasyon desenlerinin dalgaboyuna oldukça bağlı olduğunu göstermiş bulunmaktayız. Rezonans fragmentasyon çalışmaları ortaya koymaya çalışacağımızdan, bu çalışma ilgilenilen biyolojik moleküllerin yapılarıyla ilgili oldukça anlamlı ve önemli veriler ortaya koyacaktır ve aynı zamanda belirli bağların bağ yapıları ortaya konacaktır.
BU ÇALIŞMAYLA TEKNOLOJİYE YAPILACAK KATKILAR
Bu çalışmada elde edilmesi beklenen ekonomik etkiler oldukça gelecek vadeder boyuttadır. Laser cerrahi alanda oldukça yaygın bir kullanım alanı bulmaktadır ve eğer cerrahi müdahale esnasında müdahale süresince doku tanımlaması sisteme dahil edilirse, bu durumda cerrahi kazanımlar çok daha faydalı boyutlara taşınacaktır. Bu çalışmanın arkasında bulunan bilimsel altyapı oldukça erken bir aşamadadır ve projeye katkı yapacak bütün alt çalışma dalları ticari yapıya taşınabilecek özellikler taşımaktadır.
Çalışmanın sonuçlanmasıyla tamamen orijinal ve faydalı bir model ortaya konmuş olacak, gerekli patent çalışmaları ortaya konacak, bu sonuçlarla birlikte gerekli teknik rapor ve yayın çalışmaları ortaya konacaktır, bu çalışmaların katkısı oldukça anlamlı hale gelecektir.
Bu proje sonucunda faydalı bir model oluşturulacak ve bu projenin tamamlanmasından hemen sonraki aşamada sanayi-Üniversite işbirliği kurularak bir üretici firma ile bir protatip ve seri üretim projesi yapılacaktır.
BU ÇALIŞMAYLA İNSANLIK İÇİN SAĞLANACAK KATKILAR
Bu çalışmanın Türkiye’deki ve dünya genelindeki sosyal etkileri oldukça üst düzey olacağına inanılmaktadır. Bu etki tamamen sağlıklı ve hastalıklı dokuların birbirinden ve farklı doku tiplerinden ayırt edilmesi hassasiyetine bağlı olarak üstün bir etki oluşturacaktır. Kanser vakalarının ülkemizde hemen hemen her üç kişiden birinde ölümle sonuçlanması nedeniyle, kanserli dokuların erken teşhis edilebilmesi cerrahi müdahalenin sonuçlarını daha başarılı hale getirecektir ve tekrar müdahale ihtiyacını azaltacaktır.
Bu pencereden bakıldığında ve Ülkemizin önüne koyduğu Vizyon 2023 hedefine uygun olarak, ülkemizde oldukça az olan ve vizyon 2023 kapsamında geçilmesi istenen yüksek teknoloji üretim seviyesine oldukça anlamlı katkı yaparak belli ölçekte mental değişime katkı yapacağına inanılmaktadır. Dolayısıyla, hemen hemen her aile ve aile ferdini ilgilendiren bu hastalığın teşhis ve tedavisine yapılacak küçükte olsa katkının oldukça yaygın ve güçlü bir etki ortaya koyacağına tartışmasız bir şekilde inanılarak bu projenin yapılması kararlaştırılmıştır.
Hemen hemen kanserin etkin olarak gözlendiği temel organlardan alınacak dokular üzerinde yapılacak deneysel çalışmalar oldukça yoğun bir süreç önümüze koyacaktır. Sistem geliştirilmesinin yanında mevcut sistemle yapılacak analizler ve sonuçların yorumlanmasına yönelik olarak 8 adet lisansüstü tez çalışması yaptırılması planlanmaktadır.
BU ÇALIŞMAYLA SAĞLIK ALANINA SAĞLANACAK KATKILAR
Bu çalışmada, insan doku tiplerinin ayırt edilmesi ile birlikte bunların kanserli mi yoksa sağlıklı mı olduğu sorusunun cevaplanmasına konsantre olmuş durumdayız. Günümüzde sporcuların doping maddeleri nedeniyle sürekli test edilmekte oldukları gerçeği de dikkate alındığında, bu teknolojinin, özellikle bu alanda da eser miktarda moleküler yapıların tayini açısından da önemli katkılarda bulunacaktır.
Bu teknoloji aynı zamanda sınır güvenliği amaçlı olarak kullanılabilecek potansiyele sahiptir ve bu alanda bir proje üretilmesi de plan dahilindedir. Dolayısıyla bu teknoloji liman ve gümrük yüklemelerinde gerçek zamanlı ve sınır kapısından terörist amaçlarla geçirilmeye çalışılan kimyasal patlayıcı ve benzeri tehlikeli girişimlerde kullanılabilecek bir potansiyel vadettiğinin bilincindeyiz.
Bu projeden beklenen olumlu sonuçların elde edilmesi halinde laser tabanlı birçok diyagnoz/görüntüleme ve tedavi teknolojilerinin geliştirilebileceğine inanılmaktadır.
Benzer bir doku analiz çalışması ile gıda maddelerinin tespiti yapılarak katkı maddeli olarak üretilen gıda ürünlerindeki katkı malzemelerinin hücresel boyutta tespit edilmesi ve katkı oranlarının tespit edilmesi amaçlı olarak laser kütle spektroskopi tabanlı yeni teknikler geliştirilmesi de diğer (proje) hedeflerimizdendir.
