Tidlig påvisning av kreftstart basert på sansefeltkreft på organnivå i fordøyelseskanalen ved bruk av en integrert stimulert Raman/spredningsmodalitet for endoskopiske sanntidsmålinger in vivo (SENSITIVE)

Esophageal adenokarsinom og kolorektal karsinom er vanlige tilstander som er ansvarlige for høy dødelighet blant verdens befolkning. Henholdsvis pasienter med Barretts øsofagus og Lynch syndrom er kjent for å ha risiko for å utvikle disse dødelige tilstandene. Derfor er disse pasientene gjenstand for regelmessig endoskopisk overvåking for å screene for tilstedeværelsen av disse malignitetene for å oppdage lesjonene i deres premaligne stadier. Imidlertid har intervallene som disse screeningundersøkelsene er stratifisert med et empirisk grunnlag med et vilkårlig tidsrom som fører til mange unødvendige invasive undersøkelser hos de fleste av disse pasientene. Fortrinnsvis brukes en skreddersydd strategi for pasienter som har en etablert risiko for å utvikle en kreftlesjon. For å oppnå denne tilnærmingen kan påvisning av feltkreft spille en nøkkelrolle. Før histopatologiske manifestasjoner av sykdom utvikler seg, forekommer subtile endringer i celler og vev som elementer i feltkreft. Hvis disse endringene kan observeres in vivo i sanntid, kan feltkreft bli diagnostisert. Deretter kan pasienter stratifiseres mer presist i høy- og lavrisiko-kohorter og intervaller for overvåkingsundersøkelser kan tilpasses. Videre, hvis feltkreft ville bli identifisert i sanntid under endoskopi, kan den brukes under terapeutiske endoskopier for vurdering av (rest)vev. For påvisning av feltkreft er det nødvendig med avanserte biomedisinske optiske teknikker som kan visualisere biomarkører i nanoskala. Derfor utviklet etterforskerne en integrert Raman/spredningsmodalitet som kan utføre probebaserte målinger av fordøyelsesslimhinnen under GI-endoskopi. Raman-spektroskopi gir informasjon om den biomolekylære sammensetningen av vevet, mens måling av spredningsegenskapene gir strukturell informasjon på nanoskala.

Under våre prekliniske studier undersøkte etterforskerne gjennomførbarheten av Raman og spredningsmålinger for å påvise feltkreft på prøver av humant vev (BE og kolon) og vevsprøver fra murine modeller (tarmmodell: villin-Cre/APCco/wt-mus og BE-modell : L2-IL1B/WT-mus, sunne kontrollmodeller: WT-mus). Humane biopsier inkluderte BE og kolorektale prøver av ikke-mistenkt vev fra organer uten en etablert dysplastisk lesjon (gruppe A; uten forventet feltkreftdannelse), og ikke-mistenkt vev fra organer med etablert dysplastisk lesjon (gruppe B; forventet feltkreftdannelse). I tillegg ble det tatt prøver fra dysplastiske lesjoner hos BE-pasienter (gruppe C).

Ikke-påvirkede humane vevsprøver fra gruppe B viste bemerkelsesverdig konsentrerte resultater langs Raman-spekteret, som så ut til å vise mer likhet med Raman-resultatene fra de dysplastiske lesjonsprøvene i stedet for de andre ikke-påvirkede vevsprøvene fra gruppen. A. Prøvene fra gruppe A viste en stor variasjon av data langs deres Raman-spekter. Denne variasjonen hindret å etablere signifikante forskjeller i de ikke-påvirkede vevsprøvene fra organer uten forventet feltkreft til de fra organene med forventet feltkreft. Interessant nok var økninger i de tre parametrene målt ved spredning (forstyrrelsesstyrke, depolarisasjonshastighet og ruhetsfrekvens) alle diskriminerende for ikke-påvirkede vevsprøver fra BE-er med etablert feltkreft (Gruppe B) fra de ikke-påvirkede prøvene fra BE-er uten forventet feltkreftdannelse (gruppe A). I endetarmen ga kun lidelsesparameteren signifikante forskjeller mellom ikke-dysplastisk tykktarmsvev vs vev fra tykktarm med etablert feltkreft.

I de murine modellene som vokste frem EAC og tarmkreft, viste Raman-målingene av dysplastiske vevsprøver forskjellige topper av bølgetall i Raman-spekteret sammenlignet med de normale vevsprøvene i WT på forskjellige organnivåer (formage, SCJ, mage, tarm). Dessuten muliggjorde Raman-resultater differensiering av ikke-påvirkede vevsprøver fra mus med feltkreft (dvs. inneholdende en etablert svulst) sammenlignet med normale/ikke-påvirkede vevsprøver fra WT-mus (dvs. ikke å ha feltkreft). I tillegg resulterer kombinasjonen av parametere for sprednings- og PWS-modaliteter i en sensitiv deteksjonsmodalitet som kan brukes på en hjelpemåte til Raman-kreftscreeningen.

Dermed antar etterforskerne at en integrert tilnærming av Raman-spektroskopi og spredningsmålinger muliggjør påvisning av feltkreft i spiserør og kolorektalvev.

Derfor tar etterforskerne sikte på å vurdere sikkerheten til probebasert spredning og Raman-målinger ved å bruke det SENSITIVE systemet for fordøyelsesslimhinne under GI-endoskopi.