Ontwikkeling van een fluorescerend visualisatiesysteem voor niet-zichtbare longkankerknobbeltjes (RECOGNISE)

Longkanker is de belangrijkste oorzaak van sterfgevallen door kanker in de Europese Unie (EU) (267.000 sterfgevallen/jaar) en de vierde meest voorkomende vorm van kanker (321.000 nieuwe gevallen/jaar). Tot op heden blijft radicale chirurgie de beste curatieve optie bij patiënten met longkanker in een vroeg stadium. Bovendien hebben kankerscreeningsprogramma's geleid tot frequente diagnoses van onbepaalde longlaesies, waarvan vele een chirurgische biopsie vereisen voor diagnose en interventie.

Uit de beschikbare gegevens bleek bijvoorbeeld dat 5,9% van de Europese bevolking ouder dan 15 jaar minstens 20 sigaretten per dag consumeerde (8,4% onder de mannelijke bevolking), en ongeveer 12,6% minder dan 20. De recente screeningstudies naar longkanker documenteerden een prevalentie van onbepaalde longknobbels van wel 50% bij rokers met een hoog risico, met een kankerdetectiepercentage in de totale gescreende populatie van 1%. Fascinerend genoeg werd 69% van de door screening gedetecteerde longkankers gedetecteerd in een vroeg stadium IA of IB.

Ten slotte lieten onderzoeken naar longkankerscreening, zoals de NELSON-studie, een vermindering van 26% zien in het aantal sterfgevallen door longkanker na 10 jaar. De potentiële sociale impact van het huidige project houdt verband met het opzetten van dit screeningprogramma in Europa. Men zou kunnen schatten dat, indien toegepast bij de Europese bevolking met een hoog risico (d.w.z. veelrokers), de screening 3,5 miljoen onbepaalde longknobbeltjes zou kunnen identificeren, waarvan 250.000 longkanker in een vroeg stadium zijn. [2] Daarom zouden de onderzoekers met behulp van de NIR-tracker kunnen instemmen met een minimaal invasieve operatie in dit scenario als diagnostische en therapeutische procedure. Bijgevolg zou het de vermindering van de tijd tot diagnose, morbiditeit, mortaliteit en kosten van postoperatieve zorg in verband met meer invasieve chirurgische procedures kunnen bepalen.

Tot op heden blijft anatomische longresectie met lymfadenectomie de beste curatieve optie bij patiënten met niet-kleincellige longkanker in een vroeg stadium. Bovendien hebben kankerscreeningsprogramma's geleid tot frequente diagnoses van onbepaalde longen, waarvan vele een chirurgische biopsie vereisen voor diagnose en interventie.

Niettemin blijft de toename van het gebruik van minimaal invasieve procedures (bijvoorbeeld video-geassisteerde thoracale chirurgie -VATS- en robotgeassisteerde thoracale chirurgie -RATS-) noodzakelijk om de aanzienlijke morbiditeit van klassieke chirurgie, het chirurgische trauma, te verminderen. het behoud van de orgaanfunctie en het verbeteren van de levenskwaliteit van de patiënt. Niettemin vertegenwoordigt minimaal invasieve chirurgie de voorkeurschirurgische benadering bij minder dan 40% van de anatomische longresecties die in Europa worden uitgevoerd. Een van de belangrijke problemen die de toepassing van VATS en RATS bij de meeste NSCLC-patiënten in een vroeg stadium belemmeren, is de moeilijkheid om longknobbeltjes te herkennen die zich diep in het longparenchym bevinden en bijgevolg niet zichtbaar zijn met het traditionele camerasysteem. VATS en RATS stemmen inderdaad niet in met handmatige longpalpatie, waardoor het lokaliseren van de niet oppervlakkige longknobbel problematisch wordt.

Er zijn verschillende benaderingen ontwikkeld om de lokalisatie van onbepaalde longknobbeltjes te verbeteren en de tijd tot diagnose en de snelheid van conversie naar open chirurgie te verkorten. Niettemin is geen van deze 100% gevoelig of zonder complicaties, ook niet van ernstige aard.

Er worden talloze preoperatieve methoden gebruikt, waaronder percutane CT-geleide plaatsingstechnieken, waaronder het gebruik van microspiralen, haakdraden en spiraaldraden. Deze apparaten kunnen de lokalisatie van knobbeltjes ondersteunen tijdens minimaal invasieve longprocedures; niettemin kunnen ze gemakkelijk worden verplaatst tijdens het transport en de positionering van de patiënt, tijdens intraoperatieve atelectase, beademing met een enkele long en manipulatie door de chirurg. Bovendien zijn sommige locaties van de longen zoals de top, nabij het middenrif, en de nabijheid van mediastinum en grote bloedvaten. Bovendien vereisen al deze preoperatieve lokalisatietechnieken twee verschillende procedures: één voor de CT-geleide verwijzingsplaatsing en één voor chirurgische behandeling. Ten slotte is het aantal pneumothoraxen, bloedingen en subcutaan emfyseem niet onbelangrijk, en deze complicaties moeten bij verschillende subgroepen van patiënten absoluut worden vermeden. Andere preoperatieve methoden omvatten het gebruik van kleurstofmarkering door methyleenblauw of fluorescerend. [8] Niettemin wordt de nauwkeurigheid van de kleuring van het beoogde gebied sterk beïnvloed door de tijd tussen tumormarkering en thoracoscopie. De significante impact heeft met name te maken met de moeilijkheid bij het visualiseren van de kleurstof tijdens de operatie, de beperkte informatie over de diepte van de laesie en de snelle diffusie van de kleurstof in het omliggende longparenchym tussen het moment van injectie en de operatie. Merk op dat methyleenblauw een beperkte toepassing heeft bij patiënten met anthracotische pigmentatie. Bovendien vereisen ook deze technieken twee procedures voor diagnose en behandeling. Ten slotte blijven deze procedures gecompliceerd door het risico op pneumothorax, bloeding, kleurstof-luchtembolie en cerebrovasculair accident, en gevallen van dodelijke anafylaxie door de kleurstof naar keuze.

Aan de andere kant zijn klinische pre-operatieve stadiëring en chirurgische planning gebaseerd op pre-operatieve beelden die vóór de operatie zijn gemaakt, hetzij door computertomografie (CT), positronemissietomografie (PET) of magnetische resonantiebeeldvorming (MRI). Deze preoperatieve beeldvormingsbeoordelingen onderschatten vaak de betrokkenheid van de lymfeklieren en secundaire lokalisaties. Dit resulteert in een stijging na chirurgische resectie van 9 tot 24% bij klinische fase I-longkanker. [10, 11] Niettemin toonde het huidige systeem van intraoperatieve beeldvorming, gebaseerd op directe injectie van een tracker in de belangrijkste tumormassa, een substantiële beperking aan bij longkanker. Dit is voornamelijk te wijten aan de diepere ligging van de lymfeklier, die meestal diep verwikkeld is in normaal vetweefsel, en aan het onregelmatige afvoersysteem van de lymfeklieren in het ademhalingsgebied.

In deze context kan intraoperatieve fluorescentiebeeldvorming de realtime identificatie van kankercellen tijdens minimaal invasieve chirurgische procedures verbeteren. Dit zou de moeilijkheid kunnen overwinnen om kankerknobbeltjes te vinden die zich diep in het longparenchym bevinden en niet zichtbaar zijn op het oppervlak van normaal, niet-aangetast weefsel. De nabij-infrarood (NIR) fluorescentie (700-1.000 nm) detectie vermijdt de natuurlijke achtergrondfluorescentie-interferentie van biomoleculen, wat een hoog contrast oplevert tussen het doel- en achtergrondweefsel bij kleine dieren. NIR-fluoroforen hebben een uitgebreider dynamisch bereik en minimale achtergrondfluorescentie vanwege verminderde verstrooiing vergeleken met zichtbare fluorescentiedetectie. De conventionele nabij-infrarood (NIR) indocyanine groene (ICG) methode toonde echter een significante beperking aan in de diepe herkenning van kanker, voornamelijk vanwege de intrinsieke weefselpenetratie op lage diepte. Op dezelfde manier bleek de lymfeklier-schildwachtbenadering uitgevoerd door de ICG-methode inefficiënt te zijn, voornamelijk vanwege de niet-specificiteit van de tracker en het onregelmatige pad van pulmonale lymfeklierdrainage.

De IRDye® 800CW is een NIR-fluorofoor van het indocyaninetype met piekabsorptie bij 775 nm en piekexcitatie-emissie bij 796 nm. Het biedt een kwantumopbrengst van 9% met een uitdovingscoëfficiënt van 242.000 M-1cm-1. Het heeft een molecuulgewicht van 962 Da. De IRDye® 800CW vertoonde een verbeterde weefselpenetratie vergeleken met andere NIR-kleurstoffen.

Epidermale groeifactor (EGF) is een cytokine van 53 aminozuren (6,2 kDa) dat wordt uitgescheiden door ectodermische cellen, monocyten, nieren en klieren van de twaalfvingerige darm. EGF stimuleert de groei van epidermale en epitheelcellen. EGF en ten minste zeven andere groeifactoren en hun transmembraanreceptorkinasen spelen een essentiële rol bij celproliferatie, invasie, metastase, neovascularisatie, adhesie, migratie, differentiatie en remming van apoptose. De EGF-receptorfamilie (EGFR) bestaat uit vier transmembraanreceptoren, waaronder EGFR (HER1/erbB-1), HER2 (erbB-2/neu), HER3 (erbB-3) en HER4 (erbB-4); en komt vaak tot overexpressie bij longkanker. Cetuximab is een monoklonaal antilichaam dat de EGFR kan remmen en afbreken. Cetuximab wordt toegediend via intraveneuze infusie (IV) en bindt zich aan de EGFR en stopt de binding en activering van de stroomafwaartse signaalroutes. Bovendien is, zoals de onderzoekers eerder publiceerden, de EGFR-mutatie gekoppeld aan skip-metastase-verschijnselen (dat wil zeggen, pathologisch bewezen betrokkenheid van de mediastinale lymfeklieren bij afwezigheid van intrapulmonale of hilaire lymfeklierziekte).

De combinatie met de klinisch goedgekeurde monoklonale anti-epidermale groeifactor EGFR Cetuximab (Cetuximab-IRDye800) heeft veelbelovende resultaten opgeleverd als een specifieke tracker bij andere soorten kanker (d.w.z. hersenen, pancreas, hoofd en nek). De onderzoekers veronderstellen dat het gebruik van Cetuximab-IRDye800 tijdens minimaal invasieve chirurgische procedures voor longkanker de beperking zou kunnen overwinnen die wordt aangetoond door ICG en de traditionele lokalisatiestrategieën (bijv. spiraal, haak, intra-tumorale kleurstofinjectie). De onderzoekers verwachten te kunnen valideren met behulp van een optimale tracker die eenvoudig intraoperatief kan worden toegepast tijdens minimaal invasieve longchirurgische ingrepen. De onderzoekers verwachten het optimale tijdvenster en de optimale toedieningsdosis van de tracker te kunnen definiëren. De onderzoekers verwachten neoplastische lokalisatie in lymfeklieren en longparenchym te ontdekken die preoperatief niet voorspelbaar is.