Микрография 1665 — Роберт Гук оставляет след в мировой истории с помощью микроскопа
В этой статье
В январе 1665 года в Лондоне с разрешения Королевского общества была напечатана книга: Micrographia. В ней были рисунки блохи, вши и глаза мухи в масштабе, которого до того никто не видел, — а на срезе пробки маленькие камеры. Роберт Гук назвал эти камеры «клетками». Триста шестьдесят лет спустя выбор лечения онкологического пациента по-прежнему зависит от того, как кто-то, посмотрев в микроскоп, назовет эти клетки.
Эта статья делает две вещи. Во-первых, она исправляет шесть ошибок, распространенных в турецкоязычных источниках о Micrographia, приводя источники: от того, кто изготовил микроскоп Гука, до последовательности открытий Левенгука и Мальпиги. Во-вторых, что важнее, она объясняет, что этот микроскоп делает сегодня в онкологической патологии: почему рак по-прежнему диагностируют под микроскопом, как работают системы градации и что происходит, когда два патолога по-разному читают одно стекло.
Главное противоречие статьи таково: микроскоп по-прежнему является бесспорным стандартом диагностики рака. Но одновременно часть того, что он измеряет, — интерпретация человека. При оценке атипии в биопсиях молочной железы согласованность патологов с консенсусным диагнозом составляет 48% — то есть меньше половины. У тех же патологов согласованность при инвазивной карциноме составляет 96%. Микроскоп почти безупречен на крайних точках и действительно неоднозначен посередине. Это одна из наименее обсуждаемых проблем современной онкологии.
Сначала шесть исправлений
| Распространенное утверждение | Как правильно |
|---|---|
| «Составной микроскоп, который Роберт Гук в 1665 году разработал » | Гук не изобрел и не изготовил сам составной микроскоп. Использованный им прибор был произведен лондонским изготовителем инструментов Кристофером Коком. Гук описал оптическую схему — по его словам, «маленькое объективное стекло, более тонкое глазное стекло и одно очень глубокое» — и для мелких деталей работал, убирая среднюю линзу. 1665 — дата книги, а не изобретения. |
| «Первые микроскопы появились в Нидерландах в конце 16 века» | В общих чертах верно, но изобретатель неизвестен, а утверждение спорно. Изобретение приписывают Захарию Янсену, однако его сын выдвинул это утверждение через 35 лет, а сам Захарий, вероятно, родился в 1585 году. Его отец Ханс Мартенс и соперник Ханс Липперсгей также среди кандидатов. Самый ранний задокументированный составной микроскоп — прибор Корнелиса Дреббеля, 1621 год; увидев его в 1624 году, Галилей сделал улучшенную версию. |
| «Гук увидел камеры в растительной ткани и назвал их клетками» | Неполно — и это упущение важно. Гук рассматривал срез пробки и увидел не живые клетки, а пустые стенки мертвых растительных клеток. Увеличения не хватало, чтобы увидеть содержимое, и он не распознал в них живые структуры. По его словам, ткань «была вся в отверстиях и порах, как пчелиные соты»; он назвал их «эти поры, или клетки». |
| «В 1673 году Левенгук описал микроорганизмы в капле прудовой воды» | Дата и содержание не совпадают. 1673 — год первого письма, темой которого были плесень, пчелы и вши. Впервые в 1674 году он наблюдал протистов («маленьких зверьков»). Первое наблюдение бактерий состоялось в 1683 году на образце изо рта человека. |
| «Наблюдения Левенгука за капиллярами были подтверждены Мальпиги» | Последовательность обратная. Первым капилляры увидел Марчелло Мальпиги: 1661 год, в легком лягушки (De pulmonibus observationes anatomicae). Левенгук — один из первых, кто увидел кровоток в капиллярах, но Мальпиги и Сваммердам наблюдали эти структуры раньше. Особый вклад Левенгука — первое распознавание того, что находившиеся там объекты были эритроцитами. |
| «Мазок Pap smear распространился около 1943 года; до этого рак шейки матки был ведущей причиной смерти женщин в США» | 1943 — дата публикации монографии, а не распространения метода. Папаниколау впервые представил свою работу в 1928 году и столкнулся с сомнениями и сопротивлением. Метод не получил широкого признания до 1940-х годов, а масштабное испытание было проведено в начале 1950-х годов. Утверждение «ведущая причина смерти женщин в США» не подтверждено — в лучшем случае следует писать «ведущая причина смерти от рака ». |
Micrographia: почему эта книга так важна
| Полное название | Micrographia: or Some Physiological Descriptions of Minute Bodies made by Magnifying Glasses, with Observations and Inquiries thereupon |
|---|---|
| Автор | Роберт Гук, член Королевского общества |
| Публикация | Январь 1665 года, Лондон |
| Типография | Jo. Martyn и Ja. Allestry — печатники Королевского общества |
| Разрешение | Разрешение Королевского общества от 23 ноября 1664 года, подписанное президентом общества лордом Браункером |
| Микроскоп | Изготовлен Кристофером Коком в Лондоне; увеличение около 50 раз. |
| Знаменитые гравюры | Блоха, вошь, комар, глаз мухи. Гравюра вши была напечатана в размере, вчетверо превышавшем книгу, на складном листе. |
Книга состояла не только из рисунков. В ней Гук изложил волновую теорию света, разработанную на основе исследований преломления и колебательных узоров, наблюдавшихся в стеклянных пластинах. И, возможно, еще более поразительная тема — окаменелости.
Аргумент Гука об окаменелостях намного опередил свое время. В то время преобладало представление, что окаменелости — «минеральные игры природы», самопроизвольно возникающие в камне формы. Гук же утверждал, что такие окаменевшие предметы, как древесина и аммониты, — останки когда-то живших существ, окаменевшие путем замещения минералами. Это рассуждение проложило путь теории эволюции и было записано за два столетия до Дарвина.
Влияние книги не ограничилось академическими кругами. Сэмюэл Пипс записал в дневнике, что это «самая гениальная книга, которую я когда-либо читал». Micrographia стала одним из первых крупных событий, донесших науку до широкой публики, и моментом открытия силы визуальных образов в научном убеждении.
Кем был Гук и почему мы не знаем его лица?
Роберт Гук (18 июля 1635 года, Фрешуотер, остров Уайт — 3 марта 1703 года, Лондон) был куратором экспериментов Королевского общества: 11 января 1665 года он был назначен пожизненно с оплатой 80 фунтов стерлингов в год. Его задачей было каждую неделю готовить новые эксперименты к заседаниям общества — одна из самых изнурительных работ в истории науки.
Подтвержденного портрета Гука не существует. Возможно, существовал портрет работы Мэри Бил; этот портрет был утрачен при переезде Королевского общества в 1710 году под руководством Ньютона. Недавние предположения, что картина Бил с неизвестным математиком изображает Гука, спорны.
Но внимание: рассказ «Ньютон намеренно велел уничтожить портрет» широко распространен и не подтверждается источниками — документально известно только исчезновение портрета при переезде. Между Ньютоном и Гуком действительно была вражда: спор о приоритете обратноквадратичной формы закона тяготения. Гук утверждал, что идея принадлежит ему; Ньютон говорил, что независимо разработал математическое доказательство и что между интуитивным пониманием факта и строгим доказательством есть разница. Вражда реальна, а убийство портрета не подтверждено — их нужно различать.
Срез пробки: самое плодотворное недоразумение в истории науки
Гук срезал тонкий слой пробки и поместил его под микроскоп. Он увидел упорядоченную сотовую структуру. По его словам: «Я мог чрезвычайно ясно заметить, что она вся в отверстиях и порах, точно пчелиные соты, но поры были неравномерными». Он назвал эти структуры, напоминавшие монашеские кельи, cellula — от латинского «маленькая комната», дав им название «клетка».
Но живых клеток Гук не видел. Пробка — мертвая растительная ткань; увиденное им было пустыми клеточными стенками. Увеличения не хватало, чтобы увидеть содержимое клетки, и он не распознал эти структуры как основную единицу жизни: для него это была пористая структура материала. Иными словами, самый фундаментальный термин биологии был дан при взгляде на пустоту.
Это не недостаток, а описание развития науки: дать правильное имя по неправильной причине, а затем два столетия выяснять, что оно означает. Представление о клетке как единице жизни появилось через 174 года после Гука.
Оптический парадокс: почему развитый прибор отстал?
Здесь одна из самых поучительных ироний истории науки. Имевшийся у Гука составной микроскоп — с объективом и окуляром, то есть «развитый», — давал увеличение примерно в 50 раз. А изготовленные вручную торговцем тканями из Делфта Антони ван Левенгуком однолинзовые простые микроскопы, судя по измерениям сохранившихся образцов, давали увеличение до 275 раз.
| Составной микроскоп Гука | Простой микроскоп Левенгука | |
|---|---|---|
| Число линз | Три (для мелких деталей число уменьшалось до двух) | Одна |
| Увеличение | ~50 раз | До 275 раз |
| Использование | Относительно простое, широкое поле зрения | Трудоемкое: требовалось подносить к глазу и неподвижно удерживать |
| Распространение | Быстро распространился вместе с книгой | Левенгук не делился секретом изготовления |
И эта цифра говорит обо всем: составным микроскопам понадобилось около 150 лет, чтобы достичь качества изображения, которое Левенгук получал одной линзой. Решение в 1830 году предложил Джозеф Джексон Листер: в работе «Об усовершенствовании ахроматических составных микроскопов», представленной Королевскому обществу, он нашел схему, при которой изменение расстояния между элементами линз лучше исправляло цветовые искажения (хроматическую аберрацию) и одновременно сводило к минимуму сферическую аберрацию. Это закон апланатических фокусов.
Урок таков: более сложный прибор автоматически не дает лучшего результата. Каждая линза — источник ошибки; добавление линз без умения исправлять ошибки не улучшает изображение. Этот принцип применим и к стремлению назначать больше исследований в онкологии.
Левенгук и Мальпиги: правильная последовательность
| Год | Кто | Что |
|---|---|---|
| 1661 | Марчелло Мальпиги (1628–1694) | Капилляры в легком лягушки. Он восполнил недостающее звено теории кровообращения Гарвея. В 1660 году пытался исследовать овцу, но не смог из-за слишком малых размеров структур. |
| 1665 | Роберт Гук (1635–1703) | Micrographia; «клетка» на срезе пробки |
| 1673 | Антони ван Левенгук (1632–1723) | Королевскому обществу первое письмо: плесень, пчелы, вши |
| 1674 | Левенгук | Первое наблюдение протистов — вывод о том, что движущиеся объекты являются «маленькими зверьками» |
| 1683 | Левенгук | Первые задокументированные бактерии: крупные селеномонады в образце изо рта человека |
| — | Левенгук | Один из первых, кто увидел кровоток в капиллярах; но его подлинный особый вклад — распознавание в находившихся там объектах эритроцитов. Точный год подтверждения им капилляров установить не удалось. |
И еще исправление имени: Частое в турецкоязычных источниках написание «Anton Philips van Leeuwenhoek» неверно. Правильно — Antonie van Leeuwenhoek; второе имя «Philips», происходящее от имени отца, необязательно и обычно не используется. Сам он после 1685 года остановился на написании «Antonie van Leeuwenhoek».
От клетки к клеточной патологии: цепочка, ведущая к онкологии
Гук дал имя. Его значение стало понятно через два столетия — и в этот момент медицина изменилась.
Эта гипотеза 1863 года через сто шестьдесят лет по-прежнему остается одним из самых плодотворных направлений исследований в онкологии. Повышение риска рака при хроническом воспалении — от гепатита к раку печени, от Helicobacter pylori к раку желудка, от язвенного колита к колоректальному раку — сегодня установленный факт. Микроокружение опухоли и иммунные методы лечения происходят из того же корня. Единственным прибором Вирхова был микроскоп: подсчитывая клетки, он выдвинул гипотезу, и она подтвердилась. Гук дал имя, Вирхов связал с ним понятие болезни — и родилась патология.
Сегодня: что микроскоп делает в онкологической клинике?
В эпоху молекулярных тестов, визуализации и искусственного интеллекта возникает вопрос: рак по-прежнему диагностируют под микроскопом? Ответ Национального института рака состоит из одной фразы: «Патологическое заключение обеспечивает окончательный диагноз рака».
| Идентификационные данные пациента и дата биопсии |
| Из какой части тела и как взят образец |
| Макроскопическое описание — «визуальное описание образца таким, каким его видят невооруженным глазом» |
| Микроскопическое описание |
| Окончательный диагноз |
| Раздел комментария патолога |
| Степень злокачественности опухоли — «насколько аномальными выглядят клетки» |
| При подозрении на рак молочной железы — результаты эстрогенового и прогестеронового рецепторов и HER2/neu исследований |
| Молекулярные и генетические тесты (включая флуоресцентную гибридизацию in situ) |
По NCI, патолог обычно направляет заключение врачу в течение 10 дней после биопсии или операции. Подробнее о диагностических понятиях — в нашей статье что такое карцинома.
В операционной: frozen section
Если хирург ожидает ответа во время операции, ткань замораживают, нарезают и сразу окрашивают. По определению NCI, frozen section готовят, «когда нужен срочный ответ о тканевом образце», и он дает хирургу пока пациент на операционном столе быстрый диагноз. Это занимает примерно 15–20 минут. Метод был разработан в 1905 году Луисом Б. Уилсоном в Mayo Clinic по просьбе Уильяма Мейо.
| Применение | Ограничение |
|---|---|
| Оценка хирургического края — осталась ли опухоль на краю удаленной ткани? | Качество изображения замороженных срезов ниже, чем у ткани, фиксированной формалином и залитой в парафин. Окончательный диагноз во время операции ставят редко. Кокрейновский обзор 2016 года сообщил, что точность хороша для явно доброкачественных или злокачественных опухолей, но ниже для пограничных (borderline) опухолей и что примерно пятая часть из них впоследствии подтверждалась как рак. |
| Сторожевой лимфатический узел — если результат положительный, переходят к дополнительной лимфодиссекции, а если доброкачественный, этого вмешательства избегают | |
| Быстрый ориентирующий диагноз |
Системы градации: взгляд в микроскоп, превращённый в правило
Почти все наиболее широко используемые в онкологии инструменты прогноза, по сути, представляют собой перевод того, что человек видит в микроскоп, в числа.
| Система | Кто и когда | Что измеряет | Диапазон |
|---|---|---|---|
| Шкала Глисона рак предстательной железы |
Дональд Глисон и коллеги, госпиталь для ветеранов в Миннеаполисе, 1960-е годы | Не столько внешний вид клетки, сколько архитектуру желёз и её рисунок | 2–10; с Группами градации ISUP 2014 года 1–5 — новый диапазон |
| Ноттингемская степень (Блум—Ричардсон) рак молочной железы |
Скарфф—Блум—Ричардсон 1957; Ноттингемская модификация Элстона—Эллиса 1991 | Три компонента, каждый оценивается в 1–3 балла: образование тубул, ядерный плеоморфизм, число митозов | Сумма 3–9: 3–5 — степень I, 6–7 — степень II, 8–9 — степень III |
| Толщина по Бреслоу меланома |
Александр Бреслоу, Университет Джорджа Вашингтона, 1970 | От зернистого слоя эпидермиса до самой глубокой точки инвазии, в миллиметрах как единицах измерения | Пороговые значения в стадировании AJCC: 1 mm, 2 mm, 4 mm |
| Опухоли ЦНС по ВОЗ 2021 глиобластома |
Всемирная организация здравоохранения, 5-е издание (CNS5) | Морфология плюс молекулярные изменения | От римских цифр отказались; 1–4 арабскими цифрами |
Толщина по Бреслоу — самый наглядный пример того, насколько мощным может быть одно микроскопическое измерение. Значение в миллиметрах, измеренное окулярным микрометром перпендикулярно коже, тесно связано с пятилетней выживаемостью: при толщине менее 1 mm — 95–100%, 1–2 mm — 80–96%, 2,1–4 mm — 60–75%, более 4 mm — около 50%. То же измерение предсказывает риск метастазов в лимфоузлы и до сих пор остаётся одним из краеугольных камней TNM-стадирования меланомы. Линейка, микроскоп и патолог.
Иммуногистохимия: добавление молекулярной информации к микроскопии
Иммуногистохимия (ИГХ) по-прежнему является микроскопией, но путём связывания антител с тканью и окрашивания делает видимыми белки, которые невозможно увидеть по одной морфологии. Несколько примеров, непосредственно определяющих лечение в онкологии:
| Маркер | Как интерпретируется | Клиническое следствие |
|---|---|---|
| HER2 | 0, 1+, 2+, 3+ — по интенсивности и полноте окрашивания клеточной мембраны | 3+ считается положительным результатом. 2+ — «сомнительный» результат, при котором рефлекторно выполняют гибридизацию in situ (FISH), поскольку прогностическая ценность оценки 2+ низка и выражена вариабельность между наблюдателями. |
| ER / PR | Окрашивание рецепторов эстрогена и прогестерона | Основа решения об эндокринной терапии; по NCI, стандартный компонент патоморфологического заключения при раке молочной железы |
| PD-L1 | TPS: процент окрашенных жизнеспособных опухолевых клеток. CPS: число окрашенных опухолевых клеток + лимфоцитов + макрофагов, делённое на число жизнеспособных опухолевых клеток и умноженное на 100 | При раке лёгкого — TPS (пороги ≥1% и ≥50%); при раке шейки матки, уротелиальном раке, раке головы и шеи, пищевода и тройном негативном раке молочной железы — CPS. 22C3 — клон, являющийся одобренным FDA сопутствующим диагностическим тестом для пембролизумаба. |
Процентные пороги для HER2 со временем изменялись (обновления ASCO/CAP); поскольку точную формулировку актуальных порогов для этой статьи подтвердить не удалось, проценты в таблице не приведены. Подтверждённых данных по Ki-67 получить не удалось, поэтому этот маркер здесь не рассматривается.
История HER2-low сама по себе показывает сегодняшнюю силу микроскопа. 5 августа 2022 года FDA одобрило трастузумаб дерукстекан (Enhertu) для HER2-low рака молочной железы. Определение HER2-low таково: ИГХ 1+ или ИГХ 2+/ISH-отрицательный результат — то есть часть пациентов, которых раньше объединяли в одну группу «HER2-отрицательных».
В исследовании DESTINY-Breast04 (557 пациентов) в HR-положительной когорте медиана выживаемости без прогрессирования составила 10,1 месяца против 5,4 месяца (HR 0,51), а общая выживаемость — 23,9 месяца против 17,5 месяца (HR 0,64). То есть то, назовёт ли патолог результат на ИГХ-стекле «0» или «1+», определяет, получит ли пациент этот препарат. Две опухоли, выглядящие одинаково при окраске H&E, расходятся по разным путям лечения из-за одной ступени в оценке окрашивания. Расширяющуюся область HER2-направленной терапии мы рассмотрели в статьях о HER2-мутантном раке лёгкого и анбенитамабе.
Редко обсуждаемая проблема: если два патолога по-разному прочитали одно стекло?
Микроскоп — не измерительный прибор, а инструмент зрения. Часть того, что он измеряет, — человеческая интерпретация, и степень её согласованности можно измерить. Это уже сделано.
Биопсии молочной железы: исследование B-Path
JAMA в 2015 году опубликовал исследование, в котором 115 патологов, оценили 240 случаев биопсии молочной железы; всего было сделано 6900 интерпретаций. Каждую интерпретацию сравнивали с экспертным консенсусным диагнозом.
| Диагностическая категория | Согласованность | Гипердиагностика | Гиподиагностика |
|---|---|---|---|
| Инвазивная карцинома | 96% (94–97) | — | 4% |
| Доброкачественные изменения без атипии | 87% (85–89) | 13% | — |
| DCIS | 84% (82–86) | 3% | 13% |
| Атипия | 48% (44–52) | 17% | 35% |
| В целом | 75,3% (73,4–77,0) | — | |
Меланома: восемь дерматопатологов, 792 очага
Nature Communications 17 января 2025 года опубликовал проспективное многоцентровое исследование, в котором из восьми университетских больниц Германии восемь сертифицированных дерматопатологов независимо оценили 792 очага, подозрительных на меланому.
| Случаи, в которых все восемь были согласны | 53,5% (424/792) |
|---|---|
| Случаи с консенсусом большинства (не менее пяти) | 90,9% (720/792) |
| Общая каппа Флейсса | 0,701 (0,693–0,710) |
| Каппа для невусов | 0,742 |
| Каппа для инвазивных меланом | 0,725 |
| Каппа для неинвазивных меланом | 0,428 (0,415–0,441) |
| Случаи, в которых экспертная панель не согласилась с местным патологом | 14,9% (118/792) |
| Случаи, в которых экспертная панель не согласилась с впечатлением клинициста-дерматолога | 33,3% (264/792) |
Оба исследования говорят об одном и том же, и это стоит объяснять пациенту: микроскоп на крайних полюсах почти безупречен — 96% согласованности при инвазивной карциноме, каппа 0,725 при инвазивной меланоме. В середине же действительно есть неопределённость — 48% при атипии, каппа 0,428 при неинвазивной меланоме.
Практический вывод таков: при пограничном результате патологии запросить второе мнение — не недоверие, а обоснованное данными требование. При формулировках «атипия», «подозрительно», «не удалось различить» в заключении рассмотрение вторым патологом — шаг со статистически высокой вероятностью изменить результат. Напротив, при заключении «инвазивная карцинома» второе мнение не приносит столько же информации. Второе мнение следует запрашивать для правильного заключения, а не для каждого.
Цифровая патология и искусственный интеллект
| Дата | Продукт | Что делает? |
|---|---|---|
| 12 апреля 2017 | Philips IntelliSite Pathology Solution | Первая система, которой FDA разрешило визуализацию целого стекла для первичной диагностики. Она позволяет патологам изучать стекло не под микроскопом, а на экране. Примерно на 2000 случаях хирургической патологии было показано, что цифровые интерпретации сходны с выполненными по предметным стёклам. |
| 21 сентября 2021 | Paige Prostate (Paige.AI) | Разрешён по процедуре De Novo. На изображении биопсии предстательной железы отмечает область с наибольшей вероятностью наличия рака, и патолог смотрит туда. |
| 10 февраля 2025 | Ibex Prostate Detect | Одобрение 510(k). Отмечает опухоли, которые патолог мог пропустить; выдаёт предупреждения на уровне случая и стекла и тепловую карту. |
Самая важная деталь здесь скрывается в формулировках самого FDA. Paige Prostate «как вспомогательный инструмент для рассмотрения (adjunct)» получил разрешение; он не заменяет патолога, окончательный диагноз по-прежнему «профессиональной оценки квалифицированного патолога» требует. Его эффективность следует интерпретировать в этих рамках: выявление рака на отдельных изображениях стёкол по сравнению с самостоятельным чтением патологами он улучшил в среднем на 7,3%, не повлияв на чтение доброкачественных стёкол.
И два ограничения, указанные самим FDA: «Потенциальные риски включают ложноотрицательные и ложноположительные результаты» и исследование «не оценивало влияние на окончательный диагноз пациента, обычно основанный на нескольких биопсиях». То есть регулятор одобрил помощника при чтении и того, что он меняет окончательный диагноз, явно не показал. Место искусственного интеллекта в медицинских публикациях и исследованиях мы обсуждали в статье о правилах JAMA 2026 года и Paper2Agent.
То, чего микроскоп не видит: молекулярный слой
Документ, наиболее ясно показывающий предел микроскопа, — классификация опухолей центральной нервной системы Всемирной организации здравоохранения 2021 года (CNS5). Эта классификация официально признаёт, что одной морфологии недостаточно.
| Ситуация | Прежний подход | В CNS5 |
|---|---|---|
| Диагноз глиобластомы | Под микроскопом некроз и микроваскулярную пролиферацию необходимо было увидеть | Эти признаки больше не обязательны: диагноз ставят при наличии мутации промотора TERT, амплификации EGFR или приобретения 7-й хромосомы/потери 10-й хромосомы |
| Градация IDH-мутантной астроцитомы | По микроскопической картине | Гомозиготная потеря CDKN2A/B при её наличии, независимо от вида стекла, степень 4 |
| Олигодендроглиома | Морфологический диагноз | Само название молекулярное: «олигодендроглиома, IDH-мутантная, с коделецией 1p/19q» |
| Срединная глиома | — | «диффузная срединная глиома, H3 K27-изменённая, степень 4 по ВОЗ» |
Смысл этой таблицы таков: опухоль, которая под микроскопом выглядит низкозлокачественной, может быть классифицирована как глиобластома из-за молекулярных находок. То есть традиция «посмотри и опиши», начавшаяся в 1665 году, официально достигла своего предела в 2021 году — но не заменила её, поверх добавился слой. Патолог по-прежнему смотрит в микроскоп, но теперь к заключению прилагаются PCR и результаты секвенирования. Значение того, в какой части гена находится мутация, — слой информации, который морфология никогда не сможет увидеть.
Используется ли ещё электронный микроскоп?
Да — по определённым показаниям. Согласно программе диагностической электронной микроскопии Управления здравоохранения ветеранов США, основные области: болезни почек (наиболее веское показание; иммунные комплексы, аномалии базальной мембраны), новообразования (определение дифференцировки в низкодифференцированных карциномах; различение карциномы–лимфомы–меланомы–саркомы), инфекционные болезни (возбудители, которые трудно увидеть при световой микроскопии), метаболические болезни (амилоидоз, митохондриальная миопатия) и состояния с неизвестной причиной.
Пап-мазок: момент, когда микроскоп стал инструментом общественного здравоохранения
Самое масштабное влияние микроскопа на медицину было связано скорее не с диагностикой, а со скринингом. Георгиос Папаниколау (13 мая 1883, Кими – 19 февраля 1962, Майами) показал, что микроскопическое исследование клеток, взятых с шейки матки, позволяет выявлять предраковые изменения.
| 1928 | Папаниколау представляет свою работу на медицинской конференции в Батл-Крике, Мичиган. Медицинское сообщество встречает её с сомнением и сопротивлением. |
|---|---|
| 1943 | Diagnosis of Uterine Cancer by the Vaginal Smear публикуется — Папаниколау и Herbert F. Traut, The Commonwealth Fund, New York. Некоторые источники указывают 1942 год; библиографические данные публикации и рецензии того времени подтверждают 1943 год. |
| 1940-е годы | Только в этот период метод начинает получать признание |
| Начало 1950-х годов | Проводится масштабное испытание; основное распространение начинается после него |
Сегодня скрининг сместился от изучения клетки к изучению нуклеиновой кислоты вируса — это мы рассмотрели в статьях о раке шейки матки и PCR. Об истории Папаниколау и подробностях теста можно прочитать в наших статьях «Джордж Папаниколау, спасший жизни миллионов женщин с помощью Пап-мазка» и «Что означает аномальный результат Пап-мазка».
Комментарий DROZDOGAN Академии
Эта статья началась как представление книги, а закончилась критическим разбором патоморфологического заключения. Связь между ними неслучайна: метод, начатый Гуком в 1665 году, — посмотри, опиши, назови — и сегодня лежит в основе диагностики рака. И именно поэтому необходимо знать пределы метода.
⚡ Почему это важно
Потому что большинство пациентов думает, что диагноз рака возникает из точного числа, как результат анализа. На самом деле диагноз ставится, когда человек смотрит на стекло и описывает увиденное. По формулировке Национального института рака, «патоморфологическое заключение обеспечивает окончательный диагноз рака»; а строка «степень злокачественности опухоли» в этом заключении означает, «насколько аномально выглядят клетки». Выглядеть — не то же действие, что быть измеренным, и эту разницу стоит объяснять пациенту.
✅ Сильная сторона
Микроскоп остаётся востребованным спустя триста шестьдесят лет, потому что на крайних полюсах почти безупречен. При инвазивной карциноме согласованность патологов с экспертным консенсусом составляет 96%; при инвазивной меланоме каппа — 0,725. Одно микроскопическое измерение, например толщина по Бреслоу, настолько мощно, что разделяет пятилетнюю выживаемость от 95% до 50%. Замороженный срез даёт хирургу ответ за 15–20 минут, пока пациент на операционном столе. Ни один молекулярный тест не обеспечивает такой скорости и такой стоимости. То, что метод старый, не означает, что он утратил силу.
⚠️ Слабая сторона
В середине неопределённость реальна и измерена: при атипии молочной железы согласованность составляет 48%, при неинвазивной меланоме каппа — 0,428. Низкая прогностическая ценность оценки HER2 2+ и необходимость рефлекторного FISH также являются институциональным признанием той же проблемы — система предусмотрела предохранитель, потому что знает о собственной неопределённости. Искусственный интеллект претендует на заполнение этого пробела; но продукт, разрешённый FDA, — вспомогательный инструмент, и регулятор прямо пишет, что он не продемонстрировал изменения окончательного диагноза. Наконец, классификация опухолей ЦНС ВОЗ 2021 года официально признала, что одной морфологии для диагноза недостаточно.
🩺 Что сказать пациенту
(1) Патоморфологическое заключение — окончательный диагноз; визуализация им не является. До получения заключения лечение не планируют, и это ожидание — не потерянное время. (2) Строка «степень» в заключении описывает внешний вид клеток — её не следует путать со стадией. (3) Если заключение содержит формулировки «атипия», «пограничный», «не удалось различить», запрос второго патоморфологического мнения — обоснованное данными требование; при чётком заключении «инвазивная карцинома» он не приносит столько же информации. (4) При раке молочной железы оценка HER2 как 0 или 1+ сегодня определяет доступ к препарату; о заключении можно спросить. (5) При опухолях мозга информация о степени без ожидания молекулярных результатов неполна.
❓ Открытые вопросы
Действительно ли чтение с поддержкой искусственного интеллекта повышает согласованность между патологами в средней, неопределённой зоне — при атипии и пограничных очагах? Одобренные FDA продукты при раке предстательной железы улучшают выявление; но больше всего нужна не выявляемость, а классификация. Второй вопрос: с распространением цифровой патологии получать второе мнение технически проще — уменьшит ли это гипердиагностику или усилит её? Третий и, возможно, самый фундаментальный: что побеждает при противоречии морфологии и молекулярных данных? ВОЗ ответила для глиом в 2021 году (молекулярные данные), но для других типов опухолей вопрос остаётся открытым.
Вывод: Micrographia внесла долговечный вклад не прибором или открытием, а методом: увеличь невидимое глазу, внимательно опиши, нарисуй, назови. При этом Гук даже не видел живую клетку — глядя на пустые стенки мёртвой пробки, он дал правильное название по неверной причине. Сегодня онкологическая патология применяет гораздо более совершенную форму того же метода и живёт с тем же структурным ограничением: видеть — не то же самое, что измерять. Нет технологии, которая сделает микроскоп ненужным, но есть слои, которые не оставят его в одиночестве, — иммуногистохимия, молекулярная патология и, возможно, искусственный интеллект. Правильная фраза — не «микроскоп остался в прошлом», а «микроскоп больше не работает в одиночку».
Часто задаваемые вопросы
- Гук изобрёл микроскоп?
- Нет. Составной микроскоп существовал до Гука; самый ранний документированный пример принадлежит Корнелису Дреббелю (1621). Прибор, которым пользовался Гук, тоже изготовил лондонец Кристофер Кок. Вклад Гука — не изобретение прибора, а книга, показывающая, что можно сделать с его помощью.
- Действительно ли Гук увидел клетки?
- Нет — пустые клеточные стенки в мёртвой пробковой ткани он увидел. Увеличения не хватало, чтобы рассмотреть содержимое клеток, и он не распознал эти структуры как единицы жизни. Название «клетка» дал из-за сходства с монашескими кельями. Идея о клетке как основной единице жизни появилась в 1839 году благодаря Шлейдену и Шванну.
- Диагноз рака по-прежнему ставят с помощью микроскопа?
- Да. По формулировке NCI, «патоморфологическое заключение обеспечивает окончательный диагноз рака». Визуализация вызывает подозрение, анализы крови направляют; но для окончательного диагноза необходимо получить ткань и исследовать её у патолога. Молекулярные тесты не заменяют микроскоп, а дополняют его.
- Сколько времени занимает получение патоморфологического заключения?
- По NCI, патолог обычно отправляет заключение врачу в течение 10 дней после биопсии или операции. Если во время операции нужен срочный ответ, выполняют исследование замороженного среза и получают результат примерно за 15–20 минут; однако качество замороженного среза ниже, и окончательный диагноз во время операции ставят редко.
- Могут ли два патолога поставить разные диагнозы по одной биопсии?
- Да, и это измерено. В исследовании, где 115 патологов оценивали 240 биопсий молочной железы, согласованность с экспертным консенсусом при инвазивной карциноме составляла 96%, а при атипии — 48%. В исследовании, где восемь дерматопатологов оценивали 792 очага, подозрительных на меланому, все восемь были согласны только в 53,5% случаев. То есть неопределённость реальна и сосредоточена в определённых диагностических категориях.
- Нужно ли мне запросить второе патоморфологическое мнение?
- Если ваше заключение содержит формулировки «атипия», «пограничный», «не удалось различить», «подозрительно», второе мнение — статистически значимый шаг. При чётком заключении «инвазивная карцинома» оно не приносит столько же информации. Это не недоверие, а практика, на которую указывают сами данные. Обсудите решение с лечащей командой.
- Степень злокачественности опухоли и стадия — одно и то же?
- Нет, это два понятия, которые путают чаще всего. Степень описывает, насколько аномально выглядят клетки под микроскопом (например, Глисон, Ноттингем). Стадия описывает, насколько распространилась опухоль. При одной стадии могут быть разные степени, а при одной степени — разные стадии.
- Почему важна разница между HER2 «0» и «1+»?
- Потому что с 5 августа 2022 года FDA одобрило трастузумаб дерукстекан для HER2-low (ИГХ 1+ или 2+/ISH-отрицательного) рака молочной железы. Часть пациентов, которых раньше относили к группе «HER2-отрицательных», теперь подходит для этого препарата. В HR-положительной когорте DESTINY-Breast04 общая выживаемость составила 23,9 месяца против 17,5 месяца. То есть одна ступень в оценке окрашивания меняет путь лечения.
- Заменит ли искусственный интеллект патолога?
- Сегодняшняя регуляторная ситуация этого не допускает. Paige Prostate, разрешённый FDA в 2021 году, определён как «вспомогательный инструмент»; окончательный диагноз по-прежнему требует «профессиональной оценки квалифицированного патолога». FDA также прямо указывает, что исследование не оценивало влияние на окончательный диагноз пациента.
- Используется ли ещё электронный микроскоп?
- Да, по определённым показаниям: прежде всего при болезнях почек, для различения низкодифференцированных опухолей, при некоторых инфекционных болезнях, метаболических состояниях, таких как амилоидоз и митохондриальные болезни, и состояниях с неизвестной причиной.
Словарь
- Составной микроскоп
- Микроскоп, использующий не менее двух групп линз — объектив и окуляр. Общее увеличение равно произведению увеличений линз.
- Простой микроскоп
- Микроскоп с одной линзой. Тип, которым пользовался Левенгук; в его эпоху давал более высокое разрешение, чем составной микроскоп.
- Хроматическая аберрация
- Цветная окантовка, возникающая из-за фокусировки линзой разных длин волн в разных точках. В значительной степени устранена Листером в 1830 году.
- Сферическая аберрация
- Размытие, возникающее из-за фокусировки лучей, проходящих через край и центр линзы, в разных точках.
- Гистопатология
- Постановка диагноза болезни путём микроскопического исследования ткани.
- Frozen section (замороженный срез)
- Замораживание, разрезание и окрашивание ткани для быстрой диагностики во время операции. Время — около 15–20 минут; качество ниже, чем у парафинового среза.
- Хирургический край
- Край удалённой ткани. Наличие или отсутствие опухолевых клеток в нём определяет, нужна ли дополнительная операция.
- Степень злокачественности опухоли
- Мера того, насколько аномально выглядят клетки под микроскопом. Не то же самое, что стадия.
- Число митозов
- Число делящихся клеток, подсчитанное в определённом количестве полей большого увеличения. Один из трёх компонентов Ноттингемской степени.
- Ядерный плеоморфизм
- Степень разнообразия клеточных ядер по размеру и форме.
- Толщина по Бреслоу
- Измерение при меланоме в миллиметрах от зернистого слоя эпидермиса до самой глубокой точки инвазии.
- Иммуногистохимия (ИГХ)
- Мечение определённых белков в ткани антителами, чтобы сделать их видимыми под микроскопом.
- TPS / CPS
- Два разных метода количественной оценки окрашивания PD-L1. TPS учитывает только опухолевые клетки, а CPS также иммунные клетки.
- Каппа Флейсса
- Статистика, измеряющая согласованность более чем двух наблюдателей с поправкой на случайность. Чем ближе к 1, тем выше согласованность.
- Визуализация целого стекла
- Сканирование стеклянного препарата в высоком разрешении, позволяющее изучать его на экране. FDA впервые разрешило её для первичной диагностики в 2017 году.
- Лимфоретикулярный инфильтрат
- Скопление иммунных клеток в опухолевой ткани. Находка, на которую опирался Вирхов, устанавливая связь рака и воспаления в 1863 году.
Примечание о прозрачности.
Что подтверждено: Микроскоп Гука был изготовлен Кристофером Коком, и Гук описал трёхлинзовую схему своими словами; изобретатель составного микроскопа неизвестен, и прибор Дреббеля относится к 1621 году; Micrographia опубликована в январе 1665 года, её типография, разрешение Королевского общества от 23 ноября 1664 года и подпись Брункера; высказывание Пипса; складная иллюстрация блохи; волновая теория света и утверждение, что окаменелости — остатки живых существ; даты жизни Гука, дата назначения куратором экспериментов и его оплата; утрата портрета при переезде 1710 года; спор с Ньютоном о законе обратных квадратов; наблюдавшиеся Гуком в пробке мёртвые клеточные стенки и выражение «соты / поры или клетки»; увеличение Гука ~50 раз, в сохранившихся приборах Левенгука — до 275 раз; отставание составных микроскопов примерно на 150 лет; ахроматическая работа Листера 1830 года и устранение им обеих аберраций; содержание первого письма Левенгука 1673 года, наблюдения протистов 1674 года и бактерий 1683 года; обнаружение Мальпиги капилляров в лёгком лягушки в 1661 году и основной вклад Левенгука в распознавание эритроцитов; даты жизни четырёх людей; Шлейден и Шванн 1839, Ремак 1852, Вирхов 1855 и 1858, связь рака и воспаления 1863; определение, содержание и срок 10 дней для патоморфологического заключения по NCI; определение замороженного среза, 15–20 минут, происхождение Wilson/Mayo в 1905 году, области применения и вывод Кокрейновского обзора 2016 года; основатели, даты и диапазоны систем Глисона, Ноттингема, Бреслоу и ВОЗ CNS5; показатели выживаемости по толщине Бреслоу; категории HER2 0/1+/2+/3+ и логика рефлекторной ISH при 2+; определение HER2-low, одобрение FDA от 5 августа 2022 года и результаты DESTINY-Breast04; определения и пороги TPS/CPS для PD-L1 и клон 22C3; данные согласованности B-Path (JAMA 2015) и дерматопатологии (Nature Communications 2025); регуляторные решения Philips IntelliSite 2017, Paige Prostate 2021 и Ibex 2025, а также акцент FDA на вспомогательном характере и формулировки ограничений; молекулярные критерии ВОЗ CNS5; показания к электронной микроскопии; выступление Папаниколау 1928 года, монография 1943 года и данные CDC и ACS CAN по раку шейки матки.
Что не подтверждено: Осветительная система Гука (масляная лампа, наполненный водой стеклянный шар, скотоскоп) — поэтому в тексте её нет; точный источник часто цитируемого выражения «маленькие коробочки или клетки, отделённые друг от друга»; нижняя граница увеличения Гука «30 раз»; то, что у отставания составного микроскопа на 150 лет названной причиной были аберрации (подтверждено, что Листер устранил аберрации в 1830 году); письмо Левенгука о перечной воде 1676 года и то, что образец 1683 года представлял собой зубной налёт; год, когда Левенгук подтвердил капилляры; Micrographia и общее число наблюдений в ней («60» не подтверждено); утверждение, что Ньютон намеренно уничтожил портрет; то, что до скрининга рак шейки матки был «ведущей причиной смерти» женщин США; датировка монографии Папаниколау—Траута 1942 или 1943 годом (1943 подтверждается лучше); актуальные процентные пороги ИГХ HER2 ASCO/CAP и пороги положительности ER/PR; Ki-67 и любые данные о нём (поэтому маркер не включён); значения каппа между наблюдателями для градации Глисона (поэтому числа не приведены); клоны PD-L1, кроме 22C3; название одобренного FDA сопутствующего диагностического теста для HER2-low; полный список одобренных FDA патоморфологических устройств с искусственным интеллектом; подтверждение показателей эффективности Ibex за пределами объявления компании; доступ к патоморфологическим услугам, практика второго мнения и возмещение расходов в Турции — по этим темам никаких утверждений не сделано.
Источник критических оценок: Оценки «Гук дал правильное имя по неверной причине», «более сложный прибор не даёт автоматически лучшего результата», «микроскоп безупречен на крайних полюсах и неопределён в середине», «второе мнение следует запрашивать для правильного заключения, а не для каждого» и «правило рефлекторной ISH при HER2 2+ институционализирует собственную неопределённость системы» принадлежат этой статье. Напротив, цифры согласованности B-Path и дерматопатологии, формулировки FDA о вспомогательном характере и ограничениях, молекулярные критерии ВОЗ CNS5 — формулировки самих источников.
Заявление о конфликте интересов: Мы не связаны ни с одним продуктом, тестом или компанией, упомянутыми в этой статье.
Источники
- Hooke R. Micrographia: or Some Physiological Descriptions of Minute Bodies made by Magnifying Glasses. Jo. Martyn и Ja. Allestry, Лондон, 1665. (Полный текст: Project Gutenberg.)
- Lens on Leeuwenhoek. "Hooke's Microscope." lensonleeuwenhoek.net
- National Museum of Health and Medicine. Обзор микроскопа Гука. medicalmuseum.health.mil
- Lister JJ. "On the Improvement of Achromatic Compound Microscopes." Представлено Королевскому обществу, 1830.
- Malpighi M. De pulmonibus observationes anatomicae. 1661.
- Virchow R. Die Cellularpathologie in ihrer Begründung auf physiologische und pathologische Gewebelehre. Berlin, 1858.
- National Cancer Institute. Информационный материал "Pathology Reports". cancer.gov
- Система градации Глисона и Группы градации ISUP 2014 года.
- Elston CW, Ellis IO. Ноттингемская модификация, Histopathology 1991;19:403. (Исходная система: Bloom HJG, Richardson WW, British Journal of Cancer 1957;11:359.)
- Breslow A. Толщина опухоли при меланоме, 1970.
- College of American Pathologists. "Updates in Glioma and Meningioma Classification: WHO 2021." cap.org
- U.S. Food and Drug Administration. "FDA approves fam-trastuzumab deruxtecan-nxki for HER2-low breast cancer." 5 августа 2022. DESTINY-Breast04, NCT03734029.
- Elmore JG, и соавт. "Diagnostic Concordance Among Pathologists Interpreting Breast Biopsy Specimens." JAMA 2015;313(11):1122–1132. (B-Path)
- Исследование согласованности между дерматопатологами. Nature Communications 2025;16:789, 17 января 2025.
- U.S. Food and Drug Administration. "FDA allows marketing of first whole slide imaging system for digital pathology." 12 апреля 2017.
- U.S. Food and Drug Administration. "FDA Authorizes Software that Can Help Identify Prostate Cancer." 21 сентября 2021; резюме решения De Novo DEN200080.
- Ibex Medical Analytics. Объявление об одобрении Prostate Detect 510(k), 10 февраля 2025. (Объявление компании.)
- Veterans Health Administration. "Diagnostic Indications for Electron Microscopy." va.gov
- Papanicolaou GN, Traut HF. Diagnosis of Uterine Cancer by the Vaginal Smear. The Commonwealth Fund, New York, 1943.
- Centers for Disease Control and Prevention. Скрининг рака шейки матки и показатели смертности, MMWR. cdc.gov
- Frozen section: Кокрейновский обзор, 2016.
Источники
Эта статья была полезна?
Ваш отзыв помогает нам улучшать материалы.
Комментарии читателей
Оставьте комментарий
Ваше имя и комментарий публикуются только после одобрения администратором. Ваш адрес электронной почты никогда не показывается посетителям.
Будьте первым, кто оставит комментарий.