Sviluppo di un sistema di visualizzazione fluorescente per noduli di cancro polmonare non visibili (RECOGNISE)

Il cancro del polmone è la principale causa di morte per cancro nell’Unione Europea (UE) (267.000 decessi/anno) e il quarto tumore più comune (321.000 nuovi casi/anno). Ad oggi, la chirurgia radicale rimane la migliore opzione curativa nei pazienti con carcinoma polmonare in stadio iniziale. Inoltre, i programmi di screening del cancro hanno portato a frequenti diagnosi di lesioni polmonari indeterminate, molte delle quali richiedono la biopsia chirurgica per la diagnosi e l’intervento.

Ad esempio, i dati disponibili mostrano che il 5,9% della popolazione europea di età superiore ai 15 anni consuma almeno 20 sigarette al giorno (8,4% nella popolazione maschile) e circa il 12,6% ne consuma meno di 20. I recenti studi di screening del cancro al polmone hanno documentato una prevalenza di noduli polmonari indeterminati fino al 50% nei fumatori ad alto rischio, con un tasso di rilevamento del cancro nella popolazione complessiva sottoposta a screening dell’1%. Curiosamente, il 69% dei tumori polmonari rilevati dallo screening sono stati rilevati allo stadio iniziale IA o IB.

Infine, gli studi sullo screening del cancro al polmone, come lo studio NELSON, hanno mostrato una riduzione del 26% delle morti per cancro al polmone a 10 anni. Il potenziale impatto sociale del presente progetto è legato alla creazione di questo programma di screening in Europa. Si potrebbe stimare che, se applicato alla popolazione europea ad alto rischio (cioè forti fumatori), lo screening potrebbe identificare 3,5 milioni di noduli polmonari indeterminati, di cui 250.000 sono tumori polmonari in stadio iniziale. [2] Pertanto, l'utilizzo del tracker NIR proposto dai ricercatori potrebbe consentire un intervento chirurgico minimamente invasivo in questo scenario come procedura diagnostica e terapeutica. Di conseguenza, potrebbe determinare la riduzione dei tempi di diagnosi, della morbilità, della mortalità e dei costi delle cure postoperatorie associate a procedure chirurgiche più invasive.

Ad oggi, la resezione anatomica polmonare con linfoadenectomia rimane la migliore opzione curativa nei pazienti con carcinoma polmonare non a piccole cellule in stadio iniziale. Inoltre, i programmi di screening del cancro hanno portato a frequenti diagnosi di polmoni indeterminati, molti dei quali necessitano di biopsia chirurgica per la diagnosi e l’intervento.

Tuttavia, l’aumento dell’utilizzo di procedure minimamente invasive (ad esempio, chirurgia toracica video-assistita -VATS- e chirurgia toracica assistita da robot -RATS-) rimane obbligatorio al fine di ridurre la significativa morbilità della chirurgia classica, il trauma chirurgico, preservare la funzionalità degli organi e migliorare la qualità della vita del paziente. Tuttavia, la chirurgia mini-invasiva rappresenta l’approccio chirurgico di scelta in meno del 40% delle resezioni anatomiche polmonari condotte in Europa. Uno dei problemi significativi che ostacolano l’applicazione di VATS e RATS alla maggior parte dei pazienti con NSCLC in stadio iniziale è la difficoltà di riconoscere i noduli polmonari situati in profondità nel parenchima polmonare e, di conseguenza, non visibili con il tradizionale sistema di telecamere. Infatti, VATS e RATS non consentono la palpazione polmonare manuale, rendendo problematica la localizzazione del nodulo polmonare non superficiale.

Sono stati sviluppati diversi approcci per migliorare la localizzazione dei noduli polmonari indeterminati e ridurre il tempo necessario alla diagnosi e il tasso di conversione alla chirurgia a cielo aperto. Tuttavia nessuno di questi è sensibile al 100% o esente da complicazioni, anche di grado grave.

Vengono impiegati numerosi metodi preoperatori, comprese le tecniche di posizionamento percutaneo guidato da TC, che comprendono l'uso di microbobine, fili uncinati e fili spirale. Questi dispositivi possono supportare la localizzazione del nodulo durante le procedure polmonari minimamente invasive; tuttavia, potrebbero essere facilmente spostati durante il trasporto e il posizionamento del paziente, l'atelettasia intraoperatoria, la ventilazione polmonare singola e la manipolazione del chirurgo. Inoltre, alcune posizioni del polmone come l'apice, vicino al diaframma, e la prossimità del mediastino e dei grandi vasi. Inoltre, tutte queste tecniche di localizzazione preoperatoria richiedono due diverse procedure, una per il posizionamento di riferimento TC-guidato e una per il trattamento chirurgico. Infine, il tasso di pneumotorace, emorragia ed enfisema sottocutaneo non è insignificante e queste complicanze sono obbligatorie da evitare in diversi sottogruppi di pazienti. Altri metodi preoperatori comprendono l'uso della marcatura con blu di metilene o fluorescente. [8] Tuttavia, l'accuratezza della colorazione dell'area target è fortemente influenzata dal tempo che intercorre tra la marcatura del tumore e la toracoscopia. In particolare, l'impatto significativo riguarda la difficoltà nella visualizzazione del colorante durante l'intervento, le informazioni limitate sulla profondità della lesione e la rapida diffusione del colorante nel parenchima polmonare circostante tra il momento dell'iniezione e l'intervento chirurgico. Da notare che il blu di metilene ha un’applicazione limitata nei pazienti con pigmentazione antracotica. Inoltre, anche queste tecniche richiedono due procedure per la diagnosi e la terapia. Infine, queste procedure rimangono complicate dal rischio di pneumotorace, emorragia, embolia gassosa da colorante e accidente cerebrovascolare, nonché da casi di anafilassi letale al colorante scelto.

D'altro canto, la stadiazione clinica preoperatoria e la pianificazione chirurgica si basano su immagini preoperatorie scattate prima dell'intervento chirurgico, mediante tomografia computerizzata (CT), tomografia a emissione di positroni (PET) o risonanza magnetica (MRI). Queste valutazioni di imaging preoperatorie spesso sottostimano il coinvolgimento dei linfonodi e le localizzazioni secondarie. Ciò si traduce in un upstaging dopo resezione chirurgica che varia dal 9 al 24% nel cancro del polmone clinico in stadio I. [10, 11] Tuttavia, l'attuale sistema di imaging intraoperatorio, basato sull'iniezione diretta di un tracker nella massa tumorale principale, ha dimostrato una sostanziale limitazione nel cancro del polmone. Ciò è dovuto principalmente alla localizzazione più profonda del linfonodo, solitamente profondamente impegnato nel normale tessuto adiposo, e al sistema di drenaggio irregolare dei linfonodi nella regione respiratoria.

In questo contesto, l’imaging a fluorescenza intraoperatoria può migliorare l’identificazione in tempo reale delle cellule tumorali durante le procedure chirurgiche minimamente invasive. Ciò potrebbe superare la difficoltà di trovare noduli tumorali situati in profondità nel parenchima polmonare, non visibili sulla superficie del tessuto normale e non coinvolto. Il rilevamento della fluorescenza nel vicino infrarosso (NIR) (700-1.000 nm) evita l'interferenza naturale della fluorescenza di fondo delle biomolecole, fornendo un elevato contrasto tra il bersaglio e i tessuti di fondo nei piccoli animali. I fluorofori NIR hanno un intervallo dinamico più completo e una fluorescenza di fondo minima a causa della dispersione ridotta rispetto al rilevamento della fluorescenza visibile. Tuttavia, il metodo convenzionale del verde indocianina (ICG) del vicino infrarosso (NIR) ha dimostrato una limitazione significativa nel riconoscimento profondo del cancro, principalmente a causa della sua intrinseca penetrazione nei tessuti a bassa profondità. Allo stesso modo, l’approccio linfonodo sentinella condotto con il metodo ICG si è rivelato inefficace, principalmente a causa della non specificità del tracker e del percorso irregolare del drenaggio linfonodale polmonare.

IRDye® 800CW è un fluoroforo NIR di tipo indocianina con picco di assorbimento a 775 nm e picco di emissione di eccitazione a 796 nm. Fornisce una resa quantica del 9% con un coefficiente di estinzione di 242.000 M-1cm-1. Ha un peso molecolare di 962 Da. L'IRDye® 800CW ha dimostrato una maggiore penetrazione nei tessuti rispetto ad altri coloranti NIR.

Il fattore di crescita epidermico (EGF) è una citochina di 53 aminoacidi (6,2 kDa) secreta dalle cellule ectodermiche, dai monociti, dai reni e dalle ghiandole duodenali. L'EGF stimola la crescita delle cellule epidermiche ed epiteliali. L'EGF e almeno altri sette fattori di crescita e le loro chinasi del recettore transmembrana svolgono un ruolo essenziale nella proliferazione cellulare, invasione, metastasi, neovascolarizzazione, adesione, migrazione, differenziazione e inibizione dell'apoptosi. La famiglia dei recettori EGF (EGFR) è composta da quattro recettori transmembrana, che includono EGFR (HER1/erbB-1), HER2 (erbB-2/neu), HER3 (erbB-3) e HER4 (erbB-4); ed è comunemente sovraespresso nel cancro del polmone. Cetuximab è un anticorpo monoclonale in grado di inibire e degradare l'EGFR. Somministrato mediante infusione endovenosa (IV), Cetuximab si lega all'EGFR e interrompe il legame e l'attivazione delle vie di segnalazione a valle. Inoltre, come pubblicato in precedenza dai ricercatori, la mutazione dell'EGFR è collegata a fenomeni di skip-metastasi (vale a dire, coinvolgimento patologicamente dimostrato dei linfonodi mediastinici in assenza di malattia dei linfonodi intrapolmonari o ilari).

La combinazione con l’anticorpo monoclonale approvato clinicamente contro il fattore di crescita epidermico EGFR Cetuximab (Cetuximab-IRDye800) ha mostrato risultati promettenti come tracker specifico in altri tipi di cancro (cioè cervello, pancreas, testa e collo). I ricercatori ipotizzano che l'uso di Cetuximab-IRDye800 durante procedure chirurgiche minimamente invasive per il cancro del polmone potrebbe superare la limitazione dimostrata dall'ICG e dalle tradizionali strategie di localizzazione (ad esempio, bobina, uncino, iniezione intratumorale di colorante). I ricercatori si aspettano di validare l'utilizzo di un tracker ottimale che possa essere facilmente applicato in sede intraoperatoria durante le procedure chirurgiche polmonari minimamente invasive. I ricercatori si aspettano di definire la finestra temporale ottimale e la dose ottimale di somministrazione del tracker. I ricercatori si aspettano di scoprire una localizzazione neoplastica nei linfonodi e nel parenchima polmonare non prevedibile prima dell'intervento.