Endoskopowe obrazowanie optyczne w precyzyjnym leczeniu onkologicznym guzów jelita grubego (Elios-Color-on-Specimen)

Institute of Image-Guided Surgery (IHU) w Strasburgu to translacyjny instytut badawczy, którego celem jest rozwój hybrydowych technik chirurgicznych, mniej inwazyjnych i sterowanych obrazowo, w celu poprawy wyników terapeutycznych w powstającym kontekście medycyny precyzyjnej.

Jedną z tych rozwijających się technik jest obrazowanie fluorescencyjne, które może bardzo dokładnie pokierować zabiegiem chirurgicznym.

Jednostka badawcza IHU-SPECTRA, w całości poświęcona rozwojowi chirurgii pod kontrolą fluorescencji, została utworzona w IHU w Strasburgu. Obecnie reprezentowana przez sieć naukowców z różnych dziedzin oraz partnerów przemysłowych i akademickich we Francji i za granicą, jej krótkoterminowymi celami są głównie wdrażanie i ocena w bieżącej praktyce klinicznej już opracowanych technik. W dalszej perspektywie planowane jest przetestowanie kilku innowacji w ramach zakrojonego na szeroką skalę projektu (ELIOS: Endoscopic Luminescent Imaging for Precision Oncology Surgery), finansowanego przez ARC Foundation for Cancer Research.

Proponowany protokół badawczy jest częścią projektu ELIOS i dotyczy w szczególności nowotworów jelita grubego.

Świętym Graalem w chirurgii onkologicznej jest radykalne usuwanie komórek nowotworowych w celu zmniejszenia częstości nawrotów nowotworu i zwiększenia jego wolnego przeżycia. Zajęcie guza na marginesie resekcji jest najważniejszym predyktorem nawrotu guza, co prowadzi do wysokiego odsetka nawrotów.

Jednak chirurgia i inne małoinwazyjne zabiegi ablacyjne są obecnie ograniczone przez 1) konieczność szerokiego usunięcia zdrowej tkanki w celu zapewnienia ujemnych marginesów (co może prowadzić do ubytków czynnościowych i zwiększa ryzyko powikłań) oraz 2) analizę zamrożonych skrawków w celu weryfikacji marginesów chirurgicznych. Są czasochłonne i wymagają znacznych zasobów ludzkich.

Podawanie swoistego dla nowotworu przeciwciała, które fluoryzuje w zakresie bliskiej podczerwieni i które można jednoznacznie rozpoznać na poziomie komórkowym guza, może zapewnić szybką i dokładną ocenę radykalnego usunięcia guza. W kontekście chirurgii precyzyjnej, rozwój sond fluorescencyjnych specyficznych dla guza poczynił w ostatnich latach znaczące postępy, z obiecującymi przedklinicznymi dowodami koncepcji, pozwalając na lepszą identyfikację pozostałości guza i przerzutowych węzłów chłonnych. Niedawno w pionierskim artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature opisano pierwszy ludzki przypadek specyficznej dla nowotworu operacji sterowanej fluorescencją. Autorom udało się skutecznie usunąć 34 śródotrzewnowe implanty przerzutów raka jajnika, które były całkowicie niewidoczne gołym okiem. Ten imponujący dowód na słuszność tej koncepcji wyraźnie podkreśla potencjalny wpływ śródoperacyjnego obrazowania fluorescencji molekularnej swoistej dla guza.

Istnieje coraz więcej ukierunkowanych sond, które są opracowywane w celu wizualizacji komórek nowotworowych, umożliwiając wykrywanie raka we wczesnym stadium i precyzyjną resekcję guza. Szczególnie interesująca jest strategia sprzęgania barwnika fluorescencyjnego (IRDye800CW) z humanizowanymi przeciwciałami monoklonalnymi, stosowana obecnie w terapii przeciwnowotworowej.

Uniwersyteckie Centrum Medyczne w Groningen (UMCG), które jest silnym partnerem jednostki IHU-SPECTRA, opracowało fluorescencyjny znacznik łączący bewacyzumab (którego celem jest czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego = VEGF) z IRDye800.

Wstępne wyniki na ludziach uzyskane wspólnie z firmą Surgvision (Groningue, Pays-Bas) są bardzo obiecujące i nie wykazały żadnych działań niepożądanych związanych z fluorescencją.

Bevacizumab-IRDye800CW może być perfuzowany dożylnie lub stosowany miejscowo, przy czym aplikacja miejscowa jest bardziej wydajna niż perfuzja.

Równolegle testowana będzie alternatywna technika optyczna, która nie wymaga użycia fluoroforu. Technologia ta, Hyperspectral Imaging (HSI), jest stosunkowo nową metodą stosowaną w chirurgii sterowanej obrazem i precyzyjnej, która wykazała obiecujące wyniki w rozpoznawaniu/charakterystyce tkanek/guzów oraz wszechstronnej ocenie parametrów fizjologicznych tkanek, takich jak perfuzja, natlenienie i zawartość wody. W związku z tym jest stosowany głównie w obrazowaniu i leczeniu ran w przeszczepach chirurgii plastycznej, chirurgii naczyniowej, ranach przewlekłych i oparzeniach.

Zakupiono system HSI od niemieckiego start-upu (Diaspective Vision GmbH, Pepelw, Niemcy). Firma produkuje kamerę HSI, system TIVITA, umożliwiającą uzyskiwanie informacji spektralnej z tkanek. Jedynym ograniczeniem w przypadku chirurgii małoinwazyjnej jest to, że TIVITA dostarcza zdjęcia, a nie filmy w czasie rzeczywistym.

Główną zaletą HSI w porównaniu z obrazowaniem fluorescencyjnym jest to, że jest to obrazowanie bez kontrastu i samoistnie ilościowe. Te cechy sprawiają, że HSI jest bardzo obiecującym narzędziem w chirurgii sterowanej obrazem i otwiera kilka możliwości w zakresie programów badawczych w kierunku miniaturyzacji i optymalizacji algorytmów przepływu obrazu i sztucznej inteligencji (AI) do rozpoznawania tkanek.

Kolejną innowacyjną technologią obrazowania optycznego dostępną w IHU jest FF-OCT (Light-CT Scanner, LLTechSAS, Paryż, Francja). Technologia ta umożliwia nieniszczącą biopsję optyczną o wysokiej rozdzielczości bez leczenia tkanek. Obrazy są generowane przez pomiar światła rozproszonego wstecznie, wytwarzanego przez interakcję między światłem a tkankami o różnych wskaźnikach. Ta technologia pokazała już swój znaczący potencjał w onkologii, szczególnie w przypadku tkanek jajnika, mózgu, sutka i trzustki. Jeśli zostanie zwalidowany, może w przyszłości uzupełnić lub nawet zastąpić tradycyjną patologię, ponieważ zapewnia obrazy o wysokiej rozdzielczości w krótkim czasie, bez konieczności leczenia lub barwienia.

Hipoteza robocza jest taka, że ​​rzeczywistość wzmocniona fluorescencją molekularną pozwala na większą precyzję różnicowania tkanki nowotworowej i zdrowej u pacjentów z rakiem jelita grubego w porównaniu z immunohistochemią konwencjonalnie stosowaną w anatomopatologii.

Równolegle technika ta zostanie porównana z obrazowaniem hiperspektralnym (system HSI TIVITA) i obrazowaniem optycznym (system FF-OCT), dwiema potencjalnie korzystniejszymi metodami wykrywania tkanki nowotworowej.