Endoskopisk optisk billeddannelse til præcision onkologisk behandling påført kolorektale tumorer (Elios-farve-på-prøve)

Institute of Image-Guided Surgery (IHU) i Strasbourg er et translationelt forskningsinstitut, der sigter på at udvikle hybride kirurgiske teknikker, mindre invasive og billedstyrede for at forbedre de terapeutiske resultater i den nye kontekst af præcisionsmedicinen.

En af disse ekspanderende teknikker er fluorescensbilleddannelse, der kan guide den kirurgiske procedure meget præcist.

IHU-SPECTRA forskningsenheden, der udelukkende er dedikeret til udviklingen af ​​fluorescensstyret kirurgi, blev oprettet ved IHU Strasbourg. I øjeblikket repræsenteret af et netværk af forskere fra forskellige områder og af industrielle og akademiske partnere i Frankrig og i udlandet, er dets kortsigtede mål hovedsageligt implementering og evaluering i den nuværende kliniske praksis af de allerede udviklede teknikker. På længere sigt planlægges det at teste flere innovationer som en del af et storstilet projekt (ELIOS: Endoscopic Luminescent Imaging for Precision Oncology Surgery), finansieret af ARC Foundation for Cancer Research.

Den foreslåede forskningsprotokol er en del af ELIOS-projektet og retter sig især mod colontumorer.

Den hellige gral i onkologisk kirurgi er den radikale fjernelse af kræftceller for at reducere frekvensen af ​​tumortilbagefald og øge tumorens frie overlevelse. Tumorinvolvering ved resektionskanterne er den vigtigste forudsigelse for tumortilbagefald, hvilket fører til høj recidivrate.

Imidlertid er kirurgi og andre minimalt invasive ablative procedurer i øjeblikket begrænset af 1) behovet for bred fjernelse af sundt væv for at sikre negative marginer (hvilket kan føre til funktionelle mangler og øger risikoen for komplikationer) og 2) analyse af frosne snit for at verificere de kirurgiske marginer. De er tidskrævende og kræver betydelige menneskelige ressourcer.

Administrationen af ​​et tumorspecifikt antistof, som fluorescerer i de nær-infrarøde områder, og som entydigt kunne genkendes på tumorcellulært niveau, kunne give en hurtig og nøjagtig evaluering af radikal tumorfjernelse. I forbindelse med præcisionskirurgi har udviklingen af ​​tumorspecifikke fluorescerende prober gjort bemærkelsesværdige fremskridt i de senere år med lovende prækliniske beviser for konceptet, hvilket muliggør en forbedret identifikation af tumorrester og metastatiske lymfeknuder. For nylig er det første menneskelige tilfælde af tumorspecifik fluorescensstyret kirurgi blevet rapporteret i et pionerpapir offentliggjort på Nature. Forfattere kunne effektivt fjerne 34 intraperitoneale implantater af ovariecancermetastaser, som var fuldstændig usynlige med det blotte øje. Dette imponerende bevis på konceptet fremhæver klart den potentielle virkning af intraoperativ tumorspecifik molekylær fluorescensbilleddannelse.

Der er et stigende antal målrettede prober, som er ved at blive udviklet til at visualisere kræftceller, hvilket muliggør tidlig kræftdetektion og præcis tumorresektion. Særligt interessant er strategien med at koble et fluorescerende farvestof (IRDye800CW) med de humaniserede monoklonale antistoffer, der i øjeblikket anvendes i anticancerterapi.

University Medical Center Groningen (UMCG), som er en stærk partner til IHU-SPECTRA-enheden, har udviklet en fluorescerende sporstofkobling Bevacizumab (som retter sig mod Vascular Endothelial Growth Factor = VEGF) med IRDye800.

De første humane resultater opnået sammen med virksomheden Surgvision (Groningue, Pays-Bas) er meget lovende og har ikke rapporteret nogen bivirkninger forbundet med fluorescensen.

Bevacizumab-IRDye800CW kan enten perfunderes intravenøst ​​eller lokalt, idet den lokale påføring er mere effektiv end perfusionen.

Parallelt hermed vil en alternativ optisk teknik, der ikke kræver brug af en fluorofor, blive testet. Denne teknologi, Hyperspectral Imaging (HSI), er en relativt ny metode, der anvendes i billedstyret og præcisionskirurgi, som har vist lovende resultater for genkendelse/karakterisering af væv/tumorer og omfattende vurdering af fysiologiske vævsparametre, såsom perfusion, iltning og vandindhold. Derfor er det overvejende blevet anvendt til billeddannelse og behandling af sår ved plastikkirurgiske transplantationer, karkirurgi, kroniske sår og forbrændingsskader.

HSI-systemet fra en tysk start-up (Diaspective Vision GmbH, Pepelw, Tyskland) er erhvervet. Virksomheden producerer et HSI-kamera, TIVITA-systemet, der gør det muligt at få spektral information fra vævene. Den eneste begrænsning, når den anvendes til minimalt invasiv kirurgi, er, at TIVITA leverer billeder og ikke realtidsvideoer.

Den største fordel ved HSI i forhold til fluorescensbilleddannelse er, at det er en kontrastfri billeddannelse og i sig selv kvantitativ. Disse egenskaber gør HSI til et meget lovende værktøj inden for billedstyret kirurgi og åbner flere muligheder i form af forskningsprogrammer til miniaturisering og optimering af billedflow- og kunstig intelligens (AI) algoritmer for vævsgenkendelse.

En anden innovativ optisk billedteknologi tilgængelig på IHU er FF-OCT (Light-CT Scanner, LLTechSAS, Paris, Frankrig). Denne teknologi tillader ikke-destruktiv og højopløsnings optisk biopsi uden vævsbehandling. Billederne genereres ved at måle det tilbagespredte lys produceret af interaktionen mellem lys og væv af forskellige indekser. Denne teknologi har allerede vist sit betydelige potentiale inden for onkologi, især for ovarie-, hjerne-, bryst- og bugspytkirtelvæv. Hvis det valideres, kan det i fremtiden supplere eller endda erstatte traditionel patologi, da det giver billeder i høj opløsning på kort tid uden behov for behandling eller farvning.

Arbejdshypotesen er, at molekylær fluorescens-forstærket virkelighed tillader større præcision i differentieringen af ​​tumorvæv og sundt væv hos patienter med kolorektal cancer sammenlignet med den immunhistokemi, der konventionelt anvendes i anatomopatologi.

Sideløbende vil denne teknik blive sammenlignet med hyperspektral billeddannelse (HSI TIVITA-system) og optisk billeddannelse (FF-OCT-system), to potentielt mere fordelagtige metoder til påvisning af tumorvæv.