Untersuchung der Signalveränderung in malignen und nicht-malignen Pleuraergüssen und Aszitesflüssigkeit mittels fTiR-Analyse (SPECTRA)

Lungenkrebs macht 13 % aller neuen Krebsfälle im Vereinigten Königreich aus und ist die dritthäufigste Krebsart. Lungenkrebs hat jedoch die höchste Sterblichkeitsrate, was teilweise auf eine späte Diagnose zurückzuführen ist. Pleuraergüsse entwickeln sich bei bis zu 40 % der Patienten mit Lungenkrebs und können das erste Anzeichen sein. Gegenwärtige Verfahren zur Analyse von Pleuraflüssigkeit basieren auf der Verwendung von Light-Kriterien, um zwischen Exsudaten und Transsudaten in Abhängigkeit von der Protein- und LDH-Komponente der Flüssigkeit zu unterscheiden. Dieses System unterscheidet jedoch nicht zwischen Ursachen von exsudativen Ergüssen, beispielsweise bösartigen Ergüssen gegenüber infektiösen Ursachen. Die Zytologie der Pleuraflüssigkeit kann bösartige Ergüsse identifizieren, ergibt jedoch eine durchschnittliche Ausbeute von 60 % durch einen arbeitsintensiven und zeitaufwändigen Prozess. Wenn die Zytologie der Pleuraflüssigkeit nicht diagnostisch ist, benötigen die Patienten weitere invasive Untersuchungen wie Thorakoskopie mit Lokalanästhesie, Lymphknotenbiopsien oder bildgeführte Biopsien, um eine Gewebediagnose zu erhalten. Daher würde die Bestimmung eines alternativen, genauen Verfahrens zur Diagnose von Krebs zum frühestmöglichen Zeitpunkt die Notwendigkeit weiterer invasiver Untersuchungen verringern und den Patienten mehr Behandlungsoptionen bieten, wodurch die Überlebensraten erhöht würden. Es gibt Unterschiede in der biochemischen Zusammensetzung von malignen und nicht-malignen Ergüssen, was eine Gelegenheit bietet, alternative Techniken zur Untersuchung der Ursache dieser Ergüsse zu entwickeln.

Aszites ist ein häufiges Symptom von Patienten mit verschiedenen zugrunde liegenden Krebsarten; am häufigsten Brustkrebs, Dickdarmkrebs, Magen-Darm-Krebs und Eierstockkrebs und ist oft mit einer erheblichen Morbidität verbunden. Bis zu 50 % der Patienten mit bösartigem Aszites weisen jedoch Aszites als erstes Merkmal auf. Dieses Symptom ist für keine Krebsart spezifisch; Aktuelle Untersuchungen, einschließlich der Verwendung von Serumtumormarkern, haben eine geringe diagnostische Spezifität, und es besteht ein Bedarf an neuen Techniken, um unsere diagnostischen Fähigkeiten zu verbessern.

Die Fourier-Transformations-Mittelinfrarot-Spektroskopie (FTIR) ist eine reproduzierbare und relativ einfache Untersuchung zur Analyse der strukturellen Bestandteile von Gewebe oder Zellen. Wenn Infrarotlicht durch eine Probe geleitet wird, wird ein Teil des Lichts absorbiert und ein Teil durchgelassen. Das resultierende Signal am Detektor präsentiert sich als Spektrum, das einen „molekularen Fingerabdruck“ der Probe darstellt. Jede chemische Struktur erzeugt einen einzigartigen spektralen Fingerabdruck, der FTIR zu einem nützlichen Werkzeug zur Identifizierung von Gewebe- oder Zellbestandteilen macht.

Attenuated Total Reflection Linear Variable Filter (ATR-LVF)-Spektroskopie ist eine Variante der IR-Spektroskopie, bei der Proben ohne Vorbereitung direkt untersucht werden können. Die ATR-LVF-Spektroskopie kann auf Benchtop-Spektrometern mit minimaler Bedienerschulung durchgeführt werden, und es kann ein sofortiges Ergebnis erzielt werden.

Sowohl FTIR als auch ATR-LVF sind nicht-invasiv, reproduzierbar, beschädigen die Probe nicht und haben den Vorteil, dass nur eine kleine Probengröße erforderlich ist, um Ergebnisse zu erzielen, was alles wünschenswerte Eigenschaften bei der Entwicklung einer neuen Untersuchung sind.

FTIR wurde verwendet, um erfolgreich zwischen malignem und nicht-malignem Lungengewebe zu unterscheiden6 und auch um spektrale Unterschiede in Pleuraflüssigkeitsproben von malignen und nicht-malignen Teilnehmern zu identifizieren. Derzeit laufen Arbeiten zur Untersuchung von FTIR bei der Diagnose von malignem Pleuramesotheliom, und erste Ergebnisse haben auch in dieser Population signifikante spektrale Unterschiede gezeigt. Es gibt nur sehr wenige Informationen über die Verwendung von FTIR bei der Beurteilung von Aszitesflüssigkeit. Trotz der Technologie ist er jedoch nicht als bettseitiger Point-of-Care-Test für Kliniker verfügbar. Die Unterschiede und Diskrimination des Modells wurden nicht prospektiv getestet, um die Sensitivität und Spezifität des FTIR-Tests zu bestimmen. Ein mobiles Point-of-Care-Gerät, das in der Lage sein kann, schnelle diagnostische Ergebnisse zu liefern. Diese Studie soll bestätigen, dass die spektralen Veränderungen zwischen malignen und nicht-malignen Proben in einer britischen Bevölkerung sowohl in Pleuraergüssen als auch in Aszites vorhanden sind.