Endoszkópos optikai képalkotás a vastagbéldaganatok precíziós onkológiai kezeléséhez (Elios-Color-on-Eximen)

A strasbourgi Képvezérelt Sebészeti Intézet (IHU) egy transzlációs kutatóintézet, amelynek célja, hogy a precíziós medicina feltörekvő kontextusában kevésbé invazív és képvezérelt hibrid sebészeti technikákat fejlesszen ki a terápiás eredmények javítása érdekében.

Az egyik ilyen bővülő technika a fluoreszcens képalkotás, amely nagyon pontosan tudja irányítani a műtéti eljárást.

A strasbourgi IHU-ban hozták létre az IHU-SPECTRA kutatóegységet, amely teljes egészében a fluoreszcenciavezérelt sebészet fejlesztésével foglalkozik. Jelenleg a különböző területekről érkező tudósok hálózata, valamint francia és külföldi ipari és tudományos partnerek által képviselt rövid távú céljai elsősorban a már kifejlesztett technikák megvalósítása és értékelése a jelenlegi klinikai gyakorlatban. Hosszú távon a tervek szerint több innovációt is kipróbálnának egy nagyszabású projekt (ELIOS: Endoscopic Luminescent Imaging for Precision Oncology Surgery) keretében, amelyet az ARC Rákkutatási Alapítvány finanszíroz.

A javasolt kutatási protokoll az ELIOS projekt része, és különösen a vastagbéldaganatokat célozza meg.

A Szent Grál az onkológiai sebészetben a rákos sejtek radikális eltávolítása a daganat kiújulási arányának csökkentése és a daganat szabad túlélése növelése érdekében. A reszekciós széleken lévő tumor érintettsége a daganat kiújulásának legfontosabb előrejelzője, ami magas kiújulási arányhoz vezet.

Mindazonáltal a műtétet és más minimálisan invazív ablatív eljárásokat jelenleg korlátozza 1) az egészséges szövetek széles körű eltávolításának szükségessége a negatív határok biztosítása érdekében (ami funkcionális hiányosságokhoz vezethet és növeli a szövődmények kockázatát) és 2) a fagyasztott metszetek elemzése. a műtéti szegélyek ellenőrzésére. Időigényesek és jelentős emberi erőforrást igényelnek.

A közeli infravörös tartományban fluoreszkáló, tumorsejtek szintjén egyértelműen felismerhető daganatspecifikus antitest beadása gyors és pontos értékelést biztosíthat a radikális daganat eltávolításáról. A precíziós sebészettel összefüggésben a daganatspecifikus fluoreszcens szondák fejlesztése az elmúlt években figyelemreméltó előrehaladást ért el, a koncepció ígéretes preklinikai bizonyítékaival, lehetővé téve a tumormaradványok és az áttétes nyirokcsomók fokozott azonosítását. A közelmúltban a Nature-en megjelent úttörő tanulmányban az első olyan esetről számoltak be, amikor humán daganatspecifikus fluoreszcencia-vezérelt műtétet végeztek. A szerzők hatékonyan tudtak eltávolítani 34 petefészekrák-áttét intraperitoneális implantátumát, amelyek szabad szemmel teljesen láthatatlanok voltak. A koncepciónak ez a lenyűgöző bizonyítéka egyértelműen rávilágít az intraoperatív tumorspecifikus molekuláris fluoreszcens képalkotás lehetséges hatására.

Egyre több célzott szondát fejlesztenek ki a rákos sejtek megjelenítésére, lehetővé téve a rák korai stádiumú kimutatását és a tumor pontos eltávolítását. Különösen érdekes a fluoreszcens festék (IRDye800CW) és a humanizált monoklonális antitestek összekapcsolásának stratégiája, amelyet jelenleg a rákellenes terápiában használnak.

A Groningeni Egyetemi Orvosi Központ (UMCG), amely az IHU-SPECTRA egység erős partnere, kifejlesztett egy fluoreszcens nyomjelzőt, amely a Bevacizumabot (amely a Vascularis Endothelial Growth Factor = VEGF célozza) az IRDye800-zal.

A Surgvision céggel (Groningue, Pays-Bas) együtt kapott kezdeti humán eredmények nagyon ígéretesek, és nem számoltak be a fluoreszcens lámpával kapcsolatos nemkívánatos eseményekről.

A Bevacizumab-IRDye800CW intravénásan perfundálható vagy helyileg alkalmazható, a helyi alkalmazás hatékonyabb, mint a perfúzió.

Ezzel párhuzamosan egy alternatív optikai technikát is tesztelnek, amely nem igényli fluorofor használatát. Ez a technológia, a Hyperspectral Imaging (HSI) egy viszonylag új, képvezérelt és precíziós sebészetben alkalmazott módszer, amely ígéretes eredményeket mutatott a szövetek/daganatok felismerésében/jellemzésében, valamint a fiziológiás szöveti paraméterek átfogó értékelésében, mint például a perfúzió, oxigénellátás, víztartalom. Ezért elsősorban a sebek képalkotásában és kezelésében alkalmazták plasztikai sebészeti átültetéseknél, érsebészetnél, krónikus sebeknél és égési sérüléseknél.

Megvásárolták a HSI rendszert egy német startuptól (Diaspective Vision GmbH, Pepelw, Németország). A cég egy HSI kamerát, a TIVITA rendszert gyárt, amely lehetővé teszi a szövetek spektrális információinak beszerzését. Az egyetlen korlátozás a minimálisan invazív műtéteknél az, hogy a TIVITA képeket és nem valós idejű videókat biztosít.

A HSI fő előnye a fluoreszcens képalkotással szemben, hogy kontrasztmentes és alapvetően kvantitatív. Ezek a jellemzők a HSI-t nagyon ígéretes eszközzé teszik a képvezérelt sebészetben, és számos lehetőséget nyitnak meg a kutatási programok szempontjából a szövetfelismerés képáramlási és mesterséges intelligencia (AI) algoritmusainak miniatürizálása és optimalizálása felé.

Az IHU-ban elérhető másik innovatív optikai képalkotó technológia az FF-OCT (Light-CT Scanner, LLTechSAS, Párizs, Franciaország). Ez a technológia roncsolásmentes és nagy felbontású optikai biopsziát tesz lehetővé szövetkezelés nélkül. A képeket a fény és a különböző indexű szövetek kölcsönhatása során keletkező visszaszórt fény mérésével állítják elő. Ez a technológia már megmutatta jelentős potenciálját az onkológiában, különösen a petefészek, az agy, az emlő és a hasnyálmirigy szöveteiben. Validálás esetén a jövőben kiegészítheti vagy akár felválthatja a hagyományos patológiát, hiszen rövid időn belül nagy felbontású képeket készít, kezelés és festés nélkül.

A munkahipotézis az, hogy a molekuláris fluoreszcenciával megnövelt valóság nagyobb pontosságot tesz lehetővé a tumorszövet és az egészséges szövet differenciálódásában vastag- és végbélrákos betegekben, mint az anatómopatológiában hagyományosan alkalmazott immunhisztokémia.

Ezzel párhuzamosan ezt a technikát összehasonlítjuk a hiperspektrális képalkotással (HSI TIVITA rendszer) és az optikai képalkotással (FF-OCT rendszer), amelyek két potenciálisan előnyösebb módszer a tumorszövet kimutatására.