Früherkennung des Krebsausbruchs basierend auf der Sensorfeldkanzerisierung auf Organebene im Verdauungstrakt unter Verwendung einer integrierten stimulierten Raman-/Streuungsmodalität für endoskopische Echtzeit-in-vivo-Messungen (SENSITIVE)

Adenokarzinome des Ösophagus und kolorektale Karzinome sind häufige Erkrankungen, die für hohe Sterblichkeitsraten in der Weltbevölkerung verantwortlich sind. Es ist bekannt, dass bei Patienten mit Barrett-Ösophagus und Lynch-Syndrom das Risiko besteht, diese tödlichen Erkrankungen zu entwickeln. Daher unterliegen diese Patienten einer regelmäßigen endoskopischen Überwachung, um das Vorliegen dieser bösartigen Erkrankungen festzustellen und die Läsionen im prämalignen Stadium zu erkennen. Die Abstände, in denen diese Screening-Untersuchungen geschichtet wurden, basieren jedoch auf einer empirischen Grundlage, wobei eine willkürliche Zeitspanne bei der Mehrzahl dieser Patienten zu vielen unnötigen invasiven Untersuchungen führt. Vorzugsweise wird eine maßgeschneiderte Strategie auf Patienten angewendet, bei denen ein nachgewiesenes Risiko für die Entwicklung einer Krebsläsion besteht. Um diesen Ansatz zu erreichen, könnte die Erkennung von Feldkanzerisierungen eine Schlüsselrolle spielen. Bevor sich histopathologische Krankheitsmanifestationen entwickeln, treten subtile Veränderungen in Zellen und Gewebe als Elemente der Feldkanzerisierung auf. Wenn diese Veränderungen in vivo in Echtzeit beobachtet werden können, kann eine Feldkanzerisierung diagnostiziert werden. Anschließend könnten Patienten genauer in Hoch- und Niedrigrisikokohorten stratifiziert und die Intervalle der Überwachungsuntersuchungen angepasst werden. Darüber hinaus könnte die Feldkanzerisierung, wenn sie während der Endoskopie in Echtzeit erkannt würde, bei therapeutischen Endoskopien zur Beurteilung von (Rest-)Gewebe verwendet werden. Zur Erkennung von Feldkanzerisierung sind fortschrittliche biomedizinische optische Techniken erforderlich, die nanoskalige Biomarker sichtbar machen können. Daher entwickelten die Forscher eine integrierte Raman-/Streuungsmodalität, die sondenbasierte Messungen der Verdauungsschleimhaut während der GI-Endoskopie durchführen kann. Die Raman-Spektroskopie liefert Informationen über die biomolekulare Zusammensetzung des Gewebes, während die Messung der Streueigenschaften Strukturinformationen im Nanomaßstab liefert.

Während unserer präklinischen Studien untersuchten die Forscher die Machbarkeit von Raman- und Streuungsmessungen zum Nachweis von Feldkanzerisierung an menschlichen Gewebeproben (BE und Dickdarm) und Gewebeproben aus Mausmodellen (Darmmodell: Villin-Cre/APCco/wt-Mäuse und BE-Modell). : L2-IL1B/WT-Mäuse, gesunde Kontrollmodelle: WT-Mäuse). Zu den menschlichen Biopsien gehörten BE- und kolorektale Proben von nicht verdächtigem Gewebe aus Organen ohne nachgewiesene dysplastische Läsion (Gruppe A; ohne erwartete Feldkanzerisierung) sowie nicht verdächtiges Gewebe von Organen mit nachgewiesener dysplastischer Läsion (Gruppe B; erwartete Feldkanzerisierung). Darüber hinaus wurden Proben aus dysplastischen Läsionen bei BE-Patienten (Gruppe C) entnommen.

Nicht betroffene menschliche Gewebeproben aus Gruppe B zeigten bemerkenswert konzentrierte Ergebnisse entlang des Raman-Spektrums, die offenbar mehr Ähnlichkeit mit den Raman-Ergebnissen der Proben dysplastischer Läsionen als mit den anderen nicht betroffenen Gewebeproben aus Gruppe aufwiesen. A. Die Proben aus Gruppe A zeigten eine große Variabilität der Daten entlang ihres Raman-Spektrums. Diese Variabilität erschwerte die Feststellung signifikanter Unterschiede zwischen den nicht betroffenen Gewebeproben von Organen ohne erwartete Feldkanzerisierung und denen von Organen mit erwarteter Feldkanzerisierung. Interessanterweise unterschieden sich die Erhöhungen der drei durch die Streuung gemessenen Parameter (Störungsstärke, Depolarisationsrate und Rauheitsfrequenz) alle nicht betroffenen Gewebeproben von BEs mit nachgewiesener Feldkanzerisierung (Gruppe B) von den nicht betroffenen Proben von BEs ohne erwartete Feldkanzerisierung (Gruppe A). Im Rektum ergaben allein die Störungsparameter signifikante Unterschiede zwischen nicht dysplastischem Dickdarmgewebe und Gewebe aus Dickdarm mit nachgewiesener Feldkanzerisierung.

In den Mausmodellen, in denen EAC und Darmkrebs gezüchtet wurden, zeigten die Raman-Messungen von dysplastischen Gewebeproben unterschiedliche Wellenzahlspitzen im Raman-Spektrum im Vergleich zu den normalen Gewebeproben des WT auf unterschiedlicher Organebene (Vormagen, SCJ, Magen, Darm). Darüber hinaus ermöglichten die Raman-Ergebnisse die Unterscheidung von nicht betroffenen Gewebeproben von Mäusen mit Feldkanzerisierung (d. h. mit einem etablierten Tumor) im Vergleich zu normalen/nicht betroffenen Gewebeproben von WT-Mäusen (d. h. keine Feldkanzerisierung zu haben). Darüber hinaus führt die Kombination der Parameter der Streu- und PWS-Modalität zu einer empfindlichen Detektionsmodalität, die ergänzend zum Raman-Krebsscreening eingesetzt werden kann.

Daher gehen die Forscher davon aus, dass ein integrierter Ansatz aus Raman-Spektroskopie und Streumessungen den Nachweis einer Feldkanzerisierung von Speiseröhren- und Darmgewebe ermöglicht.

Daher wollen die Forscher die Sicherheit sondenbasierter Streuung und Raman-Messungen unter Verwendung des SENSITIVE-Systems der Verdauungsschleimhaut während der GI-Endoskopie bewerten.