Imaging ottico endoscopico per il trattamento oncologico di precisione applicato ai tumori colorettali (Elios-Color-on-Specimen)

L'Istituto di Chirurgia Guidata dalle Immagini (IHU) di Strasburgo è un Istituto di ricerca traslazionale che mira a sviluppare tecniche di chirurgia ibrida, meno invasive e guidate dalle immagini per migliorare i risultati terapeutici, nel contesto emergente della medicina di precisione.

Una di quelle tecniche in espansione è l'imaging a fluorescenza che può guidare la procedura chirurgica in modo molto accurato.

Presso l'IHU di Strasburgo è stata istituita l'unità di ricerca IHU-SPECTRA, interamente dedicata allo sviluppo della chirurgia guidata dalla fluorescenza. Attualmente rappresentato da una rete di scienziati di diversi campi e da partner industriali e accademici in Francia e all'estero, i suoi obiettivi a breve termine sono principalmente l'implementazione e la valutazione nella pratica clinica attuale delle tecniche già sviluppate. A lungo termine, si prevede di testare diverse innovazioni nell'ambito di un progetto su larga scala (ELIOS: Endoscopic Luminescent Imaging for Precision Oncology Surgery), finanziato dalla ARC Foundation for Cancer Research.

Il protocollo di ricerca proposto fa parte del progetto ELIOS e si rivolge in particolare ai tumori del colon.

Il Santo Graal nella chirurgia oncologica è la rimozione radicale delle cellule tumorali per ridurre il tasso di recidive tumorali e aumentare la sopravvivenza libera del tumore. Il coinvolgimento del tumore ai margini di resezione è il più importante predittore di recidiva del tumore, portando ad un alto tasso di recidiva.

Tuttavia, la chirurgia e altre procedure ablative minimamente invasive sono attualmente limitate da 1) la necessità di un'ampia rimozione di tessuto sano al fine di garantire margini negativi (che potrebbero portare a deficit funzionali e aumentare il rischio di complicanze) e 2) analisi di sezioni congelate per verificare i margini chirurgici. Richiedono tempo e risorse umane considerevoli.

La somministrazione di un anticorpo tumore-specifico, che emette fluorescenza nel vicino infrarosso e che potrebbe essere univocamente riconosciuto a livello cellulare tumorale, potrebbe fornire una valutazione rapida e accurata della rimozione radicale del tumore. Nel contesto della chirurgia di precisione, lo sviluppo di sonde fluorescenti tumore-specifiche ha compiuto notevoli progressi negli ultimi anni, con promettenti prove precliniche del concetto, consentendo una migliore identificazione dei residui tumorali e dei linfonodi metastatici. Recentemente, in un articolo pionieristico pubblicato su Nature, è stato segnalato il primo caso umano di chirurgia guidata dalla fluorescenza specifica per tumore. Gli autori sono riusciti a rimuovere efficacemente 34 impianti intraperitoneali di metastasi del cancro ovarico, che erano completamente invisibili ad occhio nudo. Questa impressionante prova del concetto evidenzia chiaramente il potenziale impatto dell'imaging di fluorescenza molecolare specifico del tumore intraoperatorio.

Vi è un numero crescente di sonde mirate che vengono sviluppate per visualizzare le cellule tumorali, consentendo il rilevamento del cancro in fase iniziale e una precisa resezione del tumore. Particolarmente interessante è la strategia di accoppiare un colorante fluorescente (IRDye800CW) con gli anticorpi monoclonali umanizzati, attualmente utilizzati nella terapia antitumorale.

L'University Medical Center Groningen (UMCG), che è un forte partner dell'unità IHU-SPECTRA, ha sviluppato un tracciante fluorescente che accoppia Bevacizumab (che mira al fattore di crescita dell'endotelio vascolare = VEGF) con l'IRDye800.

I primi risultati sull'uomo ottenuti insieme alla società Surgvision (Groningue, Pays-Bas) sono molto promettenti e non hanno riportato eventi avversi legati al fluorescente.

Bevacizumab-IRDye800CW può essere perfuso per via endovenosa o applicato localmente, essendo l'applicazione locale più efficiente della perfusione.

Parallelamente verrà testata una tecnica ottica alternativa che non richieda l'uso di un fluoroforo. Questa tecnologia, l'Hyperspectral Imaging (HSI), è un metodo relativamente nuovo utilizzato nella chirurgia guidata da immagini e di precisione, che ha mostrato risultati promettenti per il riconoscimento/caratterizzazione di tessuti/tumori e la valutazione completa dei parametri fisiologici dei tessuti, come perfusione, ossigenazione e contenuto di acqua. Pertanto, è stato applicato prevalentemente nell'imaging e nella gestione delle ferite nei trapianti di chirurgia plastica, chirurgia vascolare, ferite croniche e ustioni.

È stato acquisito il sistema HSI di una start-up tedesca (Diaspective Vision GmbH, Pepelw, Germania). L'azienda produce una telecamera HSI, il sistema TIVITA, che consente di ottenere informazioni spettrali dai tessuti. L'unica limitazione, se applicata alla chirurgia minimamente invasiva, è che TIVITA fornisce immagini e non video in tempo reale.

Il vantaggio principale dell'HSI rispetto all'imaging a fluorescenza è che si tratta di un imaging privo di contrasto e intrinsecamente quantitativo. Queste caratteristiche rendono l'HSI uno strumento molto promettente nella chirurgia guidata da immagini e aprono diverse finestre di opportunità in termini di programmi di ricerca verso la miniaturizzazione e l'ottimizzazione del flusso di immagini e degli algoritmi di intelligenza artificiale (AI) di riconoscimento dei tessuti.

Un'altra innovativa tecnologia di imaging ottico disponibile presso l'IHU è FF-OCT (Light-CT Scanner, LLTechSAS, Parigi, Francia). Questa tecnologia consente biopsie ottiche non distruttive e ad alta risoluzione senza trattamento dei tessuti. Le immagini sono generate misurando la luce retrodiffusa prodotta dall'interazione tra luce e tessuti di indici diversi. Questa tecnologia ha già mostrato il suo significativo potenziale in oncologia, in particolare per i tessuti ovarici, cerebrali, mammari e pancreatici. Se convalidato, potrebbe in futuro integrare o addirittura sostituire la patologia tradizionale, poiché fornisce immagini ad alta risoluzione in breve tempo, senza necessità di trattamento o colorazione.

L'ipotesi di lavoro è che la realtà aumentata della fluorescenza molecolare consenta una maggiore precisione nella differenziazione del tessuto tumorale e del tessuto sano nei pazienti con carcinoma del colon-retto rispetto all'immunoistochimica convenzionalmente utilizzata in anatomopatologia.

Parallelamente, questa tecnica verrà confrontata con l'imaging iperspettrale (sistema HSI TIVITA) e l'imaging ottico (sistema FF-OCT), due metodi potenzialmente più vantaggiosi per la rilevazione del tessuto tumorale.