Utvikling av et fluorescerende visualiseringssystem for ikke-synlige lungekreftknuter (RECOGNISE)

Lungekreft er den ledende årsaken til kreftdødsfall i EU (267 000 dødsfall/år) og den fjerde vanligste kreftsykdommen (321 000 nye tilfeller/år). Til dags dato er radikal kirurgi fortsatt det beste kurative alternativet hos pasienter med tidlig lungekreft. Dessuten har kreftscreeningsprogrammer ført til hyppige diagnoser av ubestemte lungelesjoner, mange som krever kirurgisk biopsi for diagnose og intervensjon.

For eksempel viste tilgjengelige data at 5,9 % av den europeiske befolkningen over 15 år konsumerte minst 20 sigaretter per dag (8,4 % i den mannlige befolkningen), og rundt 12,6 % konsumerte mindre enn 20. De nylige lungekreftscreeningsstudiene dokumenterte en prevalens av ubestemte lungeknuter så høy som 50 % hos høyrisikorøykere, med en kreftoppdagelsesrate i den totale screenede befolkningen på 1 %. Fascinerende nok ble 69 % av skjermoppdaget lungekreft oppdaget i tidlig stadium IA eller IB.

Til slutt viste studier på lungekreftscreening, som NELSON-studien, en 26% reduksjon i lungekreftdødsfall etter 10 år. Den potensielle sosiale effekten av dette prosjektet er knyttet til etableringen av dette screeningprogrammet i Europa. Man kan anslå at hvis den brukes i den europeiske høyrisikobefolkningen (dvs. høyrøykere), kan screeningen identifisere 3,5 millioner ubestemte lungeknuter, hvorav 250 000 er lungekreft i tidlig stadium. [2] Derfor kan bruk av NIR-trackeren etterforskerne foreslår samtykke til en minimalt invasiv kirurgi i dette scenariet som en diagnostisk og terapeutisk prosedyre. Følgelig kan det bestemme reduksjonen av tid til diagnose, sykelighet, dødelighet og kostnader ved postoperativ behandling forbundet med mer invasive kirurgiske prosedyrer.

Til dags dato er lungeanatomisk reseksjon med lymfadenektomi fortsatt det beste kurative alternativet hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft i tidlig stadium. Dessuten har kreftscreeningsprogrammer ført til hyppige diagnoser av ubestemte lunger, mange som krever kirurgisk biopsi for diagnose og intervensjon.

Ikke desto mindre er økningen i bruken av minimalt invasive prosedyrer (f.eks. videoassistert thoraxkirurgi -VATS- og robotassistert thoraxkirurgi -RATS-) obligatorisk for å redusere den betydelige sykeligheten ved klassisk kirurgi, det kirurgiske traumet, til bevare organfunksjonen og forbedre pasientens livskvalitet. Likevel representerer minimalt invasiv kirurgi den foretrukne kirurgiske tilnærmingen i mindre enn 40 % av lungeanatomiske reseksjoner utført i Europa. Et av de vesentlige problemene som hindrer bruken av VATS og ROTTER på de fleste NSCLC-pasienter i tidlig stadium, er vanskeligheten med å gjenkjenne lungeknuter som ligger dypt i lungeparenkymet og som følgelig ikke er synlige med det tradisjonelle kamerasystemet. VATS og RATS samtykker faktisk ikke til manuell lungepalpering, noe som gjør lokalisering av den ikke overfladiske lungeknuten problematisk.

Det er utviklet flere tilnærminger for å forbedre lokaliseringen av ubestemte lungeknuter og redusere tiden til diagnose og konverteringshastigheten til åpen kirurgi. Likevel er ingen av disse 100 % sensitive eller uten komplikasjoner, også av alvorlig grad.

Tallrike preoperative metoder blir brukt, inkludert perkutan CT-veiledet plasseringsteknikker, som omfatter bruk av mikrospoler, kroketråder og spiraltråder. Disse enhetene kan støtte knutelokalisering under minimalt invasive lungeprosedyrer; likevel kan de lett forskyves under pasienttransport og posisjonering, intraoperativ atelektase, enkeltlungeventilasjon og kirurgmanipulasjon. Videre noen steder av lungen som apex, nær diafragma, og nærhet til mediastinum og store kar. Videre krever alle disse preoperative lokaliseringsteknikkene to forskjellige prosedyrer, en for CT-veiledet henvisningsplassering og en for kirurgisk behandling. Til slutt er frekvensen av pneumothorax, blødning og subkutan emfysem ikke ubetydelig, og disse komplikasjonene er obligatoriske å unngå i flere undergrupper av pasienter. Andre preoperative metoder omfatter bruk av fargemerking med metylenblått eller fluorescerende. [8] Likevel er nøyaktigheten av fargingen av målområdet sterkt påvirket av tiden mellom tumormarkering og torakoskopi. Spesielt er den betydelige innvirkningen på vanskeligheten med å visualisere fargestoffet under operasjon, begrenset informasjon om lesjonsdybde og rask diffusjon av fargestoff til omkringliggende lungeparenkym mellom tidspunktet for injeksjon og operasjon. Merk at metylenblått har begrenset bruk hos pasienter med antrakotisk pigmentering. Dessuten krever også disse teknikkene to prosedyrer for diagnose og behandling. Til slutt forblir disse prosedyrene komplisert av risikoen for pneumothorax, blødning, luftemboli og cerebrovaskulær ulykke, og tilfeller av dødelig anafylaksi til det valgte fargestoffet.

På den annen side er klinisk preoperativ iscenesettelse og kirurgisk planlegging basert på preoperative bilder tatt før operasjon, enten ved computertomografi (CT), positronemisjonstomografi (PET) eller magnetisk resonanstomografi (MRI). Disse preoperative avbildningsvurderingene undervurderer ofte lymfeknuteinvolvering og sekundære lokaliseringer. Dette resulterer i en oppsving etter kirurgisk reseksjon som varierer fra 9 til 24 % i klinisk stadium I lungekreft. [10, 11] Ikke desto mindre viste det nåværende systemet for intraoperativ avbildning, basert på direkte injeksjon av en sporer i hovedtumormassen, en betydelig begrensning i lungekreft. Dette skyldes hovedsakelig den dypere plasseringen av lymfeknuten, vanligvis dypt engasjert i normalt fettvev, og det uregelmessige lymfeknutedreneringssystemet i luftveisregionen.

I denne sammenhengen kan intraoperativ fluorescensavbildning forbedre sanntidsidentifikasjonen av kreftceller under minimalt invasive kirurgiske prosedyrer. Dette kan overvinne vanskeligheten med å finne kreftknuter som ligger dypt i lungeparenkymet, som ikke er synlige på overflaten av normalt, uinvolvert vev. Nær-infrarød (NIR) fluorescens (700-1000 nm) deteksjon unngår den naturlige bakgrunnsfluorescensinterferensen til biomolekyler, som gir høy kontrast mellom mål- og bakgrunnsvevet hos små dyr. NIR-fluoroforer har et mer omfattende dynamisk område og minimal bakgrunnsfluorescens på grunn av redusert spredning sammenlignet med synlig fluorescensdeteksjon. Imidlertid demonstrerte den konvensjonelle nær-infrarøde (NIR) indocyaningrønn (ICG) metoden en betydelig begrensning i dyp kreftgjenkjenning, hovedsakelig på grunn av dens iboende vevpenetrasjon med lav dybde. Tilsvarende viste tilnærmingen til lymfeknutevakten utført ved hjelp av ICG-metoden seg å være ineffektiv, hovedsakelig på grunn av trackerens ikke-spesifisitet og den uregelmessige veien til pulmonal lymfeknutedrenasje.

IRDye® 800CW er en indocyanin-type NIR-fluorofor med toppabsorpsjon ved 775 nm og topp eksitasjonsemisjon ved 796 nm. Det gir et kvanteutbytte på 9 % med en ekstinksjonskoeffisient på 242 000 M-1cm-1. Den har en molekylvekt på 962 Da. IRDye® 800CW demonstrerte forbedret vevspenetrasjon sammenlignet med andre NIR-fargestoffer.

Epidermal vekstfaktor (EGF) er et 53-aminosyre cytokin (6,2 kDa) som skilles ut av ektodermiske celler, monocytter, nyrer og duodenalkjertler. EGF stimulerer veksten av epidermale og epitelceller. EGF og minst syv andre vekstfaktorer og deres transmembrane reseptorkinaser spiller essensielle roller i celleproliferasjon, invasjon, metastase, neovaskularisering, adhesjon, migrasjon, differensiering og hemming av apoptose. EGF-reseptorfamilien (EGFR) består av fire transmembranreseptorer, som inkluderer EGFR (HER1/erbB-1), HER2 (erbB-2/neu), HER3 (erbB-3) og HER4 (erbB-4); og er ofte overuttrykt i lungekreft. Cetuximab er et monoklonalt antistoff som er i stand til å hemme og bryte ned EGFR. Gitt ved intravenøs infusjon (IV), binder Cetuximab seg til EGFR og stopper bindingen og aktiveringen av nedstrøms signalveier. Videre, som etterforskerne tidligere har publisert, er EGFR-mutasjon knyttet til skip-metastase-fenomener (dvs. patologisk bevist mediastinal lymfeknute-involvering i fravær av intrapulmonal eller hilar lymfeknutesykdom).

Kombinasjonen med det klinisk godkjente monoklonale antistoffet anti-epidermal vekstfaktor EGFR Cetuximab (Cetuximab-IRDye800) har vist lovende resultater som en spesifikk sporer i andre krefttyper (dvs. hjerne, bukspyttkjertel, hode og nakke). Etterforskerne antar at bruk av Cetuximab-IRDye800 under minimalt invasive kirurgiske prosedyrer for lungekreft kan overvinne begrensningen demonstrert av ICG og de tradisjonelle lokaliseringsstrategiene (f.eks. spiral, krok, fargestoff intratumoral injeksjon). Etterforskerne forventer å validere ved hjelp av en optimal tracker som lett kan brukes intraoperativt under minimalt invasive lungekirurgiske prosedyrer. Etterforskerne forventer å definere det optimale tidsvinduet og den optimale dosen for administrasjon av trackeren. Etterforskerne forventer å oppdage neoplastisk lokalisering i lymfeknuter og lungeparenkym som ikke er forutsigbare preoperativt.