Endoskopické optické zobrazování pro přesnou onkologickou léčbu aplikovanou na kolorektální nádory (Elios-Color-on-Specimen)

Institute of Image-Guided Surgery (IHU) ve Štrasburku je translační výzkumný institut, jehož cílem je vyvinout hybridní chirurgické techniky, méně invazivní a řízené obrazem pro zlepšení terapeutických výsledků, v nově vznikajícím kontextu přesné medicíny.

Jednou z těchto rozšiřujících se technik je fluorescenční zobrazování, které může velmi přesně vést chirurgický zákrok.

Výzkumná jednotka IHU-SPECTRA, která se výhradně věnuje vývoji fluorescenčně řízené chirurgie, byla zřízena na IHU ve Štrasburku. V současné době zastoupená sítí vědců z různých oborů a průmyslovými a akademickými partnery ve Francii i v zahraničí, jejími krátkodobými cíli je především implementace a hodnocení již vyvinutých technik v současné klinické praxi. V dlouhodobém horizontu se plánuje testování několika inovací v rámci rozsáhlého projektu (ELIOS: Endoskopické luminiscenční zobrazování pro precizní onkologickou chirurgii), financovaného Nadací ARC pro výzkum rakoviny.

Navrhovaný výzkumný protokol je součástí projektu ELIOS a zaměřuje se zejména na nádory tlustého střeva.

Svatým grálem v onkologické chirurgii je radikální odstranění rakovinných buněk s cílem snížit míru recidivy nádoru a zvýšit volné přežití nádoru. Postižení tumoru na resekčních okrajích je nejdůležitějším prediktorem recidivy tumoru, což vede k vysoké míře recidivy.

Operace a další minimálně invazivní ablativní výkony jsou však v současnosti limitovány 1) potřebou širokého odstranění zdravé tkáně pro zajištění negativních okrajů (což může vést k funkčním deficitům a zvyšuje riziko komplikací) a 2) analýzou zmrazených řezů k ověření chirurgických okrajů. Jsou časově náročné a vyžadují značné lidské zdroje.

Podání nádorově specifické protilátky, která fluoreskuje v blízkém infračerveném pásmu a která by mohla být jednoznačně rozpoznána na nádorové buněčné úrovni, by mohla poskytnout rychlé a přesné vyhodnocení radikálního odstranění nádoru. V kontextu precizní chirurgie zaznamenal vývoj nádorově specifických fluorescenčních sond v posledních letech pozoruhodný pokrok se slibnými preklinickými důkazy tohoto konceptu, které umožňují lepší identifikaci reziduí nádoru a metastatických lymfatických uzlin. Nedávno byl v průkopnickém článku publikovaném na Nature popsán první lidský případ nádorově specifické fluorescenčně řízené chirurgie. Autoři dokázali účinně odstranit 34 intraperitoneálních implantátů metastáz rakoviny vaječníků, které byly pouhým okem zcela neviditelné. Tento působivý důkaz konceptu jasně zdůrazňuje potenciální dopad intraoperativního nádorově specifického molekulárního fluorescenčního zobrazování.

Existuje stále větší počet cílených sond, které jsou vyvíjeny pro vizualizaci rakovinných buněk, umožňujících včasnou detekci rakoviny a přesnou resekci tumoru. Zvláště zajímavá je strategie spojování fluorescenčního barviva (IRDye800CW) s humanizovanými monoklonálními protilátkami, které se v současnosti používají v protinádorové terapii.

University Medical Center Groningen (UMCG), které je silným partnerem jednotky IHU-SPECTRA, vyvinulo fluorescenční tracerovou vazbu Bevacizumab (která se zaměřuje na vaskulární endoteliální růstový faktor = VEGF) s IRDye800.

Počáteční výsledky u lidí získané společně se společností Surgvision (Groningue, Pays-Bas) jsou velmi slibné a nezaznamenaly žádné nežádoucí účinky spojené s fluorescencí.

Bevacizumab-IRDye800CW lze perfundovat intravenózně nebo lokálně, přičemž lokální aplikace je účinnější než perfuze.

Souběžně s tím bude testována alternativní optická technika, která nevyžaduje použití fluoroforu. Tato technologie, hyperspektrální zobrazování (HSI), je relativně nová metoda používaná v obrazem řízené a přesné chirurgii, která ukázala slibné výsledky pro rozpoznání/charakterizaci tkání/nádorů a komplexní hodnocení fyziologických parametrů tkáně, jako je perfuze, okysličení a obsah vody. Proto se používá především při zobrazování a léčbě ran při transplantacích plastické chirurgie, cévní chirurgii, chronických ranách a popáleninách.

Byl zakoupen systém HSI od německého start-upu (Diaspective Vision GmbH, Pepelw, Německo). Společnost vyrábí HSI kameru, systém TIVITA, umožňující získávat spektrální informace z tkání. Jediným omezením při aplikaci na minimálně invazivní chirurgii je to, že TIVITA poskytuje obrázky a nikoli videa v reálném čase.

Hlavní výhoda HSI oproti fluorescenčnímu zobrazování je v tom, že se jedná o zobrazování bez kontrastu a je skutečně kvantitativní. Tyto vlastnosti dělají z HSI velmi slibný nástroj v obrazem řízené chirurgii a otevírají několik příležitostí z hlediska výzkumných programů směrem k miniaturizaci a optimalizaci toku obrazu a algoritmů umělé inteligence (AI) rozpoznávání tkání.

Další inovativní technologií optického zobrazování dostupnou na IHU je FF-OCT (Light-CT Scanner, LLTechSAS, Paříž, Francie). Tato technologie umožňuje nedestruktivní optickou biopsii s vysokým rozlišením bez ošetření tkáně. Obrázky jsou generovány měřením zpětně rozptýleného světla produkovaného interakcí mezi světlem a tkáněmi různých indexů. Tato technologie již prokázala svůj významný potenciál v onkologii, zejména pro tkáně vaječníků, mozku, mléčné žlázy a slinivky břišní. Pokud bude ověřena, mohla by v budoucnu doplnit nebo dokonce nahradit tradiční patologii, protože poskytuje snímky s vysokým rozlišením v krátkém čase bez potřeby léčby nebo barvení.

Pracovní hypotéza je, že molekulární fluorescenční zesílená realita umožňuje větší přesnost v diferenciaci nádorové tkáně a zdravé tkáně u pacientů s kolorektálním karcinomem ve srovnání s imunohistochemií běžně používanou v anatomopatologii.

Paralelně bude tato technika srovnávána s hyperspektrálním zobrazením (systém HSI TIVITA) a optickým zobrazením (systém FF-OCT), dvěma potenciálně výhodnějšími metodami pro detekci nádorové tkáně.