Udvikling af et fluorescerende visualiseringssystem til ikke-synlige lungekræftknuder (RECOGNISE)

Lungekræft er den førende årsag til kræftdødsfald i Den Europæiske Union (EU) (267.000 dødsfald/år) og den fjerdehyppigste kræftsygdom (321.000 nye tilfælde/år). Til dato er radikal kirurgi stadig den bedste helbredende mulighed hos patienter med tidligt stadie af lungekræft. Desuden har kræftscreeningsprogrammer ført til hyppige diagnoser af ubestemte lungelæsioner, hvoraf mange kræver kirurgisk biopsi til diagnose og intervention.

For eksempel viste tilgængelige data, at 5,9 % af den europæiske befolkning over 15 år indtog mindst 20 cigaretter om dagen (8,4 % i den mandlige befolkning), og omkring 12,6 % indtog mindre end 20. De seneste undersøgelser af lungekræftscreening dokumenterede en prævalens af ubestemte lungeknuder så høj som 50 % hos højrisikorygere, med en kræftopdagelsesrate i den samlede screenede population på 1 %. Fascinerende nok blev 69 % af screen-detekterede lungecancere opdaget i tidligt stadium IA eller IB.

Endelig viste undersøgelser af lungekræftscreening, ligesom NELSON-forsøget, en 26% reduktion i lungekræftdødsfald efter 10 år. Den potentielle sociale virkning af dette projekt er knyttet til etableringen af ​​dette screeningprogram i Europa. Man kunne anslå, at screeningen, hvis den anvendes i den europæiske højrisikobefolkning (dvs. højrygere), kunne identificere 3,5 millioner ubestemte lungeknuder, hvoraf 250.000 er lungekræft i tidligt stadie. [2] Derfor, ved at bruge NIR-trackeren, som efterforskerne foreslår, kunne samtykke til en minimalt invasiv operation i dette scenarie som en diagnostisk og terapeutisk procedure. Som følge heraf kunne det bestemme reduktionen af ​​tid til diagnose, morbiditet, dødelighed og omkostninger ved postoperativ pleje forbundet med mere invasive kirurgiske procedurer.

Til dato er lungeanatomisk resektion med lymfadenektomi stadig den bedste helbredende mulighed hos patienter med ikke-småcellet lungecancer i tidligt stadie. Desuden har kræftscreeningsprogrammer ført til hyppige diagnoser af ubestemte lunger, mange kræver kirurgisk biopsi til diagnose og intervention.

Ikke desto mindre forbliver stigningen i anvendelsen af ​​minimalt invasive procedurer (f.eks. videoassisteret thoraxkirurgi -VATS- og robotassisteret thoraxkirurgi -RATS-) obligatorisk for at reducere den betydelige morbiditet af klassisk kirurgi, det kirurgiske traume, til bevare organernes funktion og forbedre patientens livskvalitet. Ikke desto mindre repræsenterer minimalt invasiv kirurgi den foretrukne kirurgiske tilgang i mindre end 40 % af lungeanatomiske resektioner udført i Europa. Et af de væsentlige problemer, der hindrer anvendelsen af ​​VATS og ROTTER til de fleste NSCLC-patienter i tidlige stadier, er vanskeligheden ved at genkende lungeknuder, der er placeret dybt i lungeparenkymet og som følge heraf ikke er synlige med det traditionelle kamerasystem. Faktisk giver VATS og ROTTER ikke samtykke til manuel lungepalpering, hvilket gør lokalisering af den ikke overfladiske lungeknude problematisk.

Der er udviklet adskillige tilgange til at forbedre lokaliseringen af ​​ubestemte lungeknuder og reducere tiden til diagnose og konverteringshastigheden til åben kirurgi. Ikke desto mindre er ingen af ​​disse 100 % følsomme eller uden komplikationer, også af svær grad.

Talrige præoperative metoder anvendes, herunder perkutane CT-guidede anbringelsesteknikker, der omfatter brugen af ​​mikrospoler, krogtråde og spiraltråde. Disse enheder kan understøtte knudelokalisering under minimalt invasive lungeprocedurer; ikke desto mindre kunne de let forskydes under patienttransport og -positionering, intraoperativ atelektase, enkelt lungeventilation og kirurgmanipulation. Desuden nogle steder af lungen som apex, nær mellemgulvet, og i nærheden af ​​mediastinum og store kar. Desuden kræver alle disse præoperative lokaliseringsteknikker to forskellige procedurer, en til den CT-guidede henvisningsplacering og en til kirurgisk behandling. Endelig er frekvensen af ​​pneumothorax, blødning og subkutan emfysem ikke ubetydelig, og disse komplikationer er obligatoriske at undgå i flere undergrupper af patienter. Andre præoperative metoder omfatter brugen af ​​farvemærkning med methylenblåt eller fluorescerende. [8] Ikke desto mindre er nøjagtigheden af ​​farvningen af ​​det målrettede område stærkt påvirket af tiden mellem tumormarkering og thorakoskopi. Især er den betydelige indvirkning på vanskeligheden med at visualisere farvestof under operation, begrænset information om læsionsdybde og hurtig diffusion af farvestof til omgivende lungeparenkym mellem tidspunktet for injektion og operation. Det skal bemærkes, at methylenblåt har begrænset anvendelse hos patienter med antrakotisk pigmentering. Desuden kræver disse teknikker to procedurer til diagnose og behandling. Til sidst forbliver disse procedurer komplicerede af risikoen for pneumothorax, blødning, luftemboli med farvestof og cerebrovaskulær ulykke og tilfælde af dødelig anafylaksi til det valgte farvestof.

På den anden side er klinisk præoperativ iscenesættelse og kirurgisk planlægning baseret på præoperative billeder taget før operation, enten ved computertomografi (CT), positronemissionstomografi (PET) eller magnetisk resonansbilleddannelse (MRI). Disse præoperative billeddiagnostiske vurderinger undervurderer ofte lymfeknudepåvirkning og sekundære lokaliseringer. Dette resulterer i en upstage efter kirurgisk resektion, der spænder fra 9 til 24 % i klinisk fase I lungecancer. [10, 11] Ikke desto mindre viste det nuværende system for intraoperativ billeddannelse, baseret på direkte injektion af en tracker i den primære tumormasse, en væsentlig begrænsning i lungekræft. Dette skyldes primært den dybere placering af lymfeknuden, som normalt er dybt engageret i normalt fedtvæv, og det uregelmæssige lymfeknudedrænsystem i luftvejsregionen.

I denne sammenhæng kan intraoperativ fluorescensbilleddannelse forbedre realtidsidentifikationen af ​​cancerceller under minimalt invasive kirurgiske procedurer. Dette kunne overvinde vanskeligheden ved at finde kræftknuder placeret dybt i lungeparenkymet, som ikke er synlige på overfladen af ​​normalt, uinvolveret væv. Nær-infrarød (NIR) fluorescens (700-1.000 nm) detektion undgår den naturlige baggrundsfluorescensinterferens fra biomolekyler, hvilket giver høj kontrast mellem mål- og baggrundsvæv i små dyr. NIR-fluoroforer har et mere omfattende dynamisk område og minimal baggrundsfluorescens på grund af reduceret spredning sammenlignet med synlig fluorescensdetektion. Imidlertid demonstrerede den konventionelle nær-infrarøde (NIR) indocyaningrøn (ICG) metode en betydelig begrænsning i dyb cancergenkendelse, hovedsageligt på grund af dens iboende vævsgennemtrængning i lav dybde. Tilsvarende viste den lymfeknude-sentinel-tilgang, der blev udført ved ICG-metoden, at være ineffektiv, hovedsageligt på grund af trackerens uspecificitet og den uregelmæssige vej af pulmonal lymfeknudedrænage.

IRDye® 800CW er en indocyanin-type NIR-fluorofor med maksimal absorption ved 775 nm og maksimal excitationsemission ved 796 nm. Det giver et kvanteudbytte på 9% med en ekstinktionskoefficient på 242.000 M-1cm-1. Det har en molekylvægt på 962 Da. IRDye® 800CW demonstrerede forbedret vævsgennemtrængning sammenlignet med andre NIR-farvestoffer.

Epidermal vækstfaktor (EGF) er et 53-aminosyre cytokin (6,2 kDa), der udskilles af ektodermiske celler, monocytter, nyrer og duodenale kirtler. EGF stimulerer væksten af ​​epidermale og epitelceller. EGF og mindst syv andre vækstfaktorer og deres transmembrane receptorkinaser spiller væsentlige roller i celleproliferation, invasion, metastase, neovaskularisering, adhæsion, migration, differentiering og inhibering af apoptose. EGF-receptor (EGFR) familien består af fire transmembrane receptorer, som omfatter EGFR (HER1/erbB-1), HER2 (erbB-2/neu), HER3 (erbB-3) og HER4 (erbB-4); og er almindeligvis overudtrykt i lungekræft. Cetuximab er et monoklonalt antistof, der er i stand til at hæmme og nedbryde EGFR. Givet ved intravenøs infusion (IV), binder Cetuximab til EGFR og stopper bindingen og aktiveringen af ​​nedstrøms signalveje. Desuden, som efterforskerne tidligere har offentliggjort, er EGFR-mutation forbundet med spring-metastase-fænomener (dvs. patologisk bevist involvering af mediastinal lymfeknude i fravær af intrapulmonal eller hilar lymfeknudesygdom).

Kombinationen med det klinisk godkendte monoklonale antistof anti-epidermal vækstfaktor EGFR Cetuximab (Cetuximab-IRDye800) har vist lovende resultater som en specifik tracker i andre cancertyper (dvs. hjerne, bugspytkirtel, hoved og hals). Efterforskerne antager, at brug af Cetuximab-IRDye800 under minimalt invasive kirurgiske procedurer for lungekræft kunne overvinde begrænsningen, der er påvist af ICG og de traditionelle lokaliseringsstrategier (f.eks. spiral, krog, farvestof intratumoral injektion). Efterforskerne forventer at validere ved hjælp af en optimal tracker, der let kan anvendes intraoperativt under minimalt invasive lungekirurgiske procedurer. Efterforskerne forventer at definere det optimale tidsvindue og den optimale dosis for administration af trackeren. Forskerne forventer at opdage neoplastisk lokalisering i lymfeknuder og lungeparenkym, som ikke kan forudsiges præoperativt.