Vývoj fluorescenčního vizualizačního systému pro neviditelné uzliny rakoviny plic (RECOGNISE)

Rakovina plic je hlavní příčinou úmrtí na rakovinu v Evropské unii (EU) (267 000 úmrtí/rok) a čtvrtou nejčastější rakovinou (321 000 nových případů/rok). K dnešnímu dni zůstává radikální chirurgie nejlepší léčebnou možností u pacientů s raným stádiem rakoviny plic. Navíc programy screeningu rakoviny vedly k častým diagnózám neurčitých plicních lézí, z nichž mnohé vyžadovaly chirurgickou biopsii pro diagnostiku a intervenci.

Dostupné údaje například ukázaly, že 5,9 % evropské populace starší 15 let konzumovalo alespoň 20 cigaret denně (8,4 % u mužské populace) a přibližně 12,6 % konzumovalo méně než 20 cigaret. Nedávné screeningové studie rakoviny plic dokumentovaly prevalenci neurčitých plicních uzlů až 50 % u vysoce rizikových kuřáků s mírou detekce rakoviny v celkové vyšetřované populaci 1 %. Fascinující je, že 69 % screeningově detekovaných karcinomů plic bylo detekováno v časném stadiu IA nebo IB.

Konečně studie o screeningu rakoviny plic, jako je studie NELSON, ukázaly 26% snížení úmrtí na rakovinu plic po 10 letech. Potenciální sociální dopad tohoto projektu souvisí se zavedením tohoto screeningového programu v Evropě. Dalo by se odhadnout, že pokud by se screening použil u vysoce rizikové evropské populace (tj. u vysoce kuřáků), mohl by identifikovat 3,5 milionu neurčitých plicních uzlů, z nichž 250 000 je rakovina plic v raném stádiu. [2] Použití NIR-trackeru, který výzkumníci navrhují, by tedy v tomto scénáři mohlo souhlasit s minimálně invazivním chirurgickým zákrokem jako diagnostickým a terapeutickým postupem. V důsledku toho by mohla určit zkrácení doby do diagnózy, morbiditu, mortalitu a náklady na pooperační péči spojenou s invazivnějšími chirurgickými postupy.

K dnešnímu dni zůstává anatomická resekce plic s lymfadenektomií nejlepší kurativní možností u pacientů s časným stadiem nemalobuněčného karcinomu plic. Navíc programy screeningu rakoviny vedly k častým diagnózám neurčitých plic, z nichž mnohé vyžadovaly chirurgickou biopsii pro diagnostiku a intervenci.

Nicméně zvýšení využívání minimálně invazivních postupů (např. videoasistovaná hrudní chirurgie -VATS- a roboticky asistovaná hrudní chirurgie -RATS-) zůstává nezbytností, aby se snížila významná morbidita klasické chirurgie, chirurgického traumatu. zachovat funkci orgánů a zlepšit kvalitu života pacienta. Nicméně minimálně invazivní chirurgie představuje chirurgický přístup volby u méně než 40 % plicních anatomických resekcí prováděných v Evropě. Jedním z významných problémů, které brání aplikaci VATS a RATS u většiny pacientů s NSCLC v časném stadiu, je obtížnost rozpoznání plicních uzlů umístěných hluboko v plicním parenchymu, a proto nejsou viditelné tradičním kamerovým systémem. VATS a RATS skutečně nesouhlasí s manuální palpací plic, což činí lokalizaci ne povrchového plicního uzlu problematickou.

Bylo vyvinuto několik přístupů ke zlepšení lokalizace neurčitých plicních uzlů a zkrácení doby do diagnózy a rychlosti konverze na otevřenou operaci. Žádná z nich však není 100% citlivá nebo bez komplikací, rovněž těžkého stupně.

Používá se řada předoperačních metod, včetně perkutánních CT naváděných technik umístění, zahrnujících použití mikrocívek, háčků a spirálových drátů. Tato zařízení mohou podporovat lokalizaci uzlu během minimálně invazivních plicních výkonů; nicméně mohly být snadno přemístěny během transportu a polohování pacienta, při intraoperační atelektáze, ventilaci jedné plíce a při manipulaci chirurgem. Navíc některá místa plic jako vrchol, blízko bránice a blízkost mediastina a velkých cév. Kromě toho všechny tyto předoperační lokalizační techniky vyžadují dva různé postupy, jeden pro umístění doporučení pomocí CT a druhý pro chirurgickou léčbu. A konečně, četnost pneumotoraxu, krvácení a subkutánního emfyzému není zanedbatelná a těmto komplikacím je nutné se u několika podskupin pacientů vyhnout. Jiné předoperační metody zahrnují použití barevného značení methylenovou modří nebo fluorescencí. [8] Přesto je přesnost barvení cílové oblasti značně ovlivněna dobou mezi označením nádoru a torakoskopií. Významný dopad má zejména na obtížnost vizualizace barviva během operace, omezené informace o hloubce léze a rychlou difúzi barviva do okolního plicního parenchymu mezi okamžikem injekce a operací. Je třeba poznamenat, že methylenová modř má omezené použití u pacientů s antrakotickou pigmentací. Navíc také tyto techniky vyžadují dva postupy pro diagnostiku a léčbu. A konečně, tyto postupy zůstávají komplikovány rizikem pneumotoraxu, krvácení, vzduchové embolie a cerebrovaskulární příhody a případy letální anafylaxe na barvivo volby.

Na druhé straně je klinický předoperační staging a chirurgické plánování založeno na předoperačních snímcích pořízených před operací, a to buď pomocí počítačové tomografie (CT), pozitronové emisní tomografie (PET) nebo magnetické rezonance (MRI). Tato předoperační zobrazovací vyšetření často podceňují postižení lymfatických uzlin a sekundární lokalizace. To vede k upstagingu po chirurgické resekci v rozsahu od 9 do 24 % u klinického karcinomu plic I. stadia. [10, 11] Nicméně současný systém intraoperačního zobrazování, založený na přímé injekci trackeru do hlavní nádorové hmoty, prokázal podstatné omezení u karcinomu plic. Důvodem je především hlubší umístění lymfatické uzliny, obvykle hluboce zapojené do normální tukové tkáně, a nepravidelný drenážní systém lymfatických uzlin v dýchací oblasti.

V tomto kontextu může intraoperační fluorescenční zobrazování zlepšit identifikaci rakovinných buněk v reálném čase během minimálně invazivních chirurgických zákroků. To by mohlo překonat potíže s nalezením rakovinných uzlů umístěných hluboko v plicním parenchymu, které nejsou viditelné na povrchu normální, nepostižené tkáně. Detekce blízké infračervené (NIR) fluorescence (700-1 000 nm) zabraňuje přirozené interferenci fluorescence pozadí biomolekul, což poskytuje vysoký kontrast mezi cílovou a pozadím tkání u malých zvířat. NIR fluorofory mají komplexnější dynamický rozsah a minimální fluorescenci na pozadí díky sníženému rozptylu ve srovnání s detekcí viditelné fluorescence. Nicméně konvenční metoda blízké infračervené (NIR) indocyaninové zeleně (ICG) prokázala významné omezení v hlubokém rozpoznání rakoviny, hlavně kvůli jejímu vnitřnímu pronikání do tkáně v nízké hloubce. Stejně tak se jako neefektivní ukázal sentinelový přístup lymfatických uzlin vedený metodou ICG, a to především z důvodu nespecifity trackeru a nepravidelné dráhy drenáže plicních lymfatických uzlin.

IRDye® 800CW je NIR fluorofor indocyaninového typu s maximální absorpcí při 775 nm a špičkovou excitační emisí při 796 nm. Poskytuje kvantový výtěžek 9 % s extinkčním koeficientem 242 000 M-1cm-1. Má molekulovou hmotnost 962 Da. IRDye® 800CW prokázalo zvýšenou penetraci tkání ve srovnání s jinými NIR barvivy.

Epidermální růstový faktor (EGF) je 53-aminokyselinový cytokin (6,2 kDa), který je vylučován ektodermickými buňkami, monocyty, ledvinami a duodenálními žlázami. EGF stimuluje růst epidermálních a epiteliálních buněk. EGF a alespoň sedm dalších růstových faktorů a jejich transmembránové receptorové kinázy hrají zásadní roli v buněčné proliferaci, invazi, metastázování, neovaskularizaci, adhezi, migraci, diferenciaci a inhibici apoptózy. Rodina receptorů EGF (EGFR) se skládá ze čtyř transmembránových receptorů, které zahrnují EGFR (HER1/erbB-1), HER2 (erbB-2/neu), HER3 (erbB-3) a HER4 (erbB-4); a je běžně nadměrně exprimován u rakoviny plic. Cetuximab je monoklonální protilátka schopná inhibovat a degradovat EGFR. Cetuximab podaný intravenózní infuzí (IV) se váže na EGFR a zastavuje vazbu a aktivaci downstream signálních drah. Navíc, jak výzkumníci dříve publikovali, mutace EGFR je spojena s fenoménem skip-metastázy (tj. patologicky prokázaným postižením mediastinálních lymfatických uzlin v nepřítomnosti intrapulmonárního nebo hilárního onemocnění lymfatických uzlin).

Kombinace s klinicky schválenou monoklonální protilátkou proti epidermálnímu růstovému faktoru EGFR Cetuximab (Cetuximab-IRDye800) ukázala slibné výsledky jako specifický sledovač u jiných typů rakoviny (tj. mozku, slinivky břišní, hlavy a krku). Výzkumníci předpokládají, že použití Cetuximabu-IRDye800 během minimálně invazivních chirurgických zákroků pro rakovinu plic by mohlo překonat omezení demonstrovaná ICG a tradičními lokalizačními strategiemi (např. spirálka, háček, intratumorální injekce barviva). Vyšetřovatelé očekávají ověření pomocí optimálního sledovače, který lze snadno aplikovat intraoperačně během minimálně invazivních chirurgických zákroků na plicích. Vyšetřovatelé očekávají definování optimálního časového okna a optimální dávky podání trackeru. Vyšetřovatelé očekávají, že objeví neoplastickou lokalizaci v lymfatických uzlinách a plicním parenchymu, kterou nelze před operací předvídat.