Vroege detectie van het begin van kanker op basis van detectieveldkankervorming op orgaanniveau in het spijsverteringskanaal met behulp van een geïntegreerde gestimuleerde Raman/verstrooiingsmodaliteit voor endoscopische real-time in vivo metingen (SENSITIVE)

Adenocarcinoom van de slokdarm en colorectaal carcinoom zijn veel voorkomende aandoeningen die verantwoordelijk zijn voor hoge sterftecijfers onder de wereldbevolking. Respectievelijk is bekend dat patiënten met de slokdarm van Barrett en het Lynch-syndroom het risico lopen deze dodelijke aandoeningen te ontwikkelen. Daarom worden deze patiënten regelmatig endoscopisch gecontroleerd om te screenen op de aanwezigheid van deze maligniteiten om de laesies tijdens hun premaligne stadia op te sporen. De intervallen waarmee deze screeningsonderzoeken zijn gestratificeerd, hebben echter een empirische basis met een willekeurige tijdspanne die bij de meeste van deze patiënten tot veel onnodige invasieve onderzoeken leidt. Bij patiënten met een vastgesteld risico op het ontwikkelen van een kankerlaesie wordt bij voorkeur een op maat gemaakte strategie toegepast. Om deze aanpak te bereiken, zou detectie van veldkankervorming een sleutelrol kunnen spelen. Voordat zich histopathologische manifestaties van ziekte ontwikkelen, treden subtiele veranderingen in cellen en weefsel op als elementen van veldkankervorming. Als deze veranderingen in real-time in vivo kunnen worden waargenomen, kan veldkanker worden gediagnosticeerd. Vervolgens zouden patiënten nauwkeuriger kunnen worden gestratificeerd in hoog- en laagrisicocohorten en zouden intervallen van surveillance-onderzoeken kunnen worden aangepast. Bovendien, als veldkankervorming tijdens endoscopie in real-time zou worden geïdentificeerd, zou dit tijdens therapeutische endoscopieën kunnen worden gebruikt voor beoordeling van (rest)weefsel. Voor de detectie van veldkanker zijn geavanceerde biomedische optische technieken vereist die biomarkers op nanoschaal kunnen visualiseren. Daarom ontwikkelden de onderzoekers een geïntegreerde Raman/verstrooiingsmodaliteit die op sondes gebaseerde metingen van het spijsverteringsslijmvlies kan uitvoeren tijdens GI-endoscopie. Raman-spectroscopie geeft informatie over de biomoleculaire samenstelling van het weefsel, terwijl het meten van de verstrooiingseigenschappen structurele informatie op nanoschaal oplevert.

Tijdens onze preklinische studies onderzochten de onderzoekers de haalbaarheid van Raman- en verstrooiingsmetingen voor het detecteren van veldkankervorming op monsters van menselijk weefsel (BE en colon) en weefselmonsters van muizenmodellen (darmmodel: villin-Cre/APCco/wt-muizen en BE-model : L2-IL1B/WT-muizen, gezonde controlemodellen: WT-muizen). Menselijke biopsieën omvatten BE- en colorectale monsters van niet-verdacht weefsel van organen zonder een vastgestelde dysplastische laesie (groep A; zonder verwachte veldkanker) en niet-verdacht weefsel van organen met een vastgestelde dysplastische laesie (groep B; verwachte veldkanker). Daarnaast werden monsters verkregen van dysplastische laesies bij BE-patiënten (Groep C).

Niet-aangetaste menselijke weefselmonsters van groep B vertoonden opmerkelijk geconcentreerde resultaten langs het Raman-spectrum, die meer gelijkenis leken te vertonen met de Raman-resultaten van de dysplastische laesie-monsters in plaats van de andere niet-aangetaste weefselmonsters van groep. A. De monsters van groep A vertoonden een grote variabiliteit van gegevens langs hun Raman-spectrum. Deze variabiliteit belemmerde het vaststellen van significante verschillen in de niet-aangetaste weefselmonsters van organen zonder verwachte veldkankervorming en die van de organen met verwachte veldkankervorming. Interessant is dat verhogingen van de drie parameters gemeten door de verstrooiing (stoornissterkte, depolarisatiesnelheid en ruwheidsfrequentie) allemaal discriminerend waren voor niet-aangetaste weefselmonsters van BE's met gevestigde veldkankervorming (groep B) van de niet-aangetaste monsters van BE's zonder verwachte veldkankervorming (groep A). In het rectum leverde alleen de stoornisparameter significante verschillen op tussen niet-dysplastisch karteldarmweefsel versus weefsel van karteldarmen met gevestigde veldkankervorming.

In de muizenmodellen die EAC en darmkanker groeiden, vertoonden de Raman-metingen van dysplastische weefselmonsters verschillende pieken van golfgetallen in het Raman-spectrum in vergelijking met de normale weefselmonsters van de WT op verschillende orgaanniveaus (voormaag, SCJ, maag, darm). Bovendien maakten de Raman-resultaten differentiatie mogelijk van niet-aangetaste weefselmonsters van muizen met veldkankervorming (d.w.z. met een gevestigde tumor) in vergelijking met normale/niet-aangetaste weefselmonsters van WT-muizen (d.w.z. geen veldkanker krijgen). Bovendien resulteert de combinatie van parameters van de verstrooiings- en PWS-modaliteiten in een gevoelige detectiemodaliteit die kan worden gebruikt als hulpmiddel bij de Raman-kankerscreening.

De onderzoekers veronderstellen dus dat een geïntegreerde benadering van Raman-spectroscopie en verstrooiingsmetingen de detectie van veldkankervorming van slokdarm- en colorectaal weefsel mogelijk maakt.

Daarom streven de onderzoekers ernaar de veiligheid van op sonde gebaseerde verstrooiing en Raman-metingen te beoordelen met behulp van het SENSITIVE-systeem van het spijsverteringsslijmvlies tijdens GI-endoscopie.