Wczesne wykrywanie początku raka w oparciu o wykrywanie raka pola na poziomie narządów w przewodzie pokarmowym przy użyciu zintegrowanej modulacji stymulowanego Ramana/rozpraszania do endoskopowych pomiarów in vivo w czasie rzeczywistym (SENSITIVE)

Gruczolakorak przełyku i rak jelita grubego są częstymi schorzeniami odpowiedzialnymi za wysoką śmiertelność wśród światowej populacji. Odpowiednio wiadomo, że pacjenci z przełykiem Barretta i zespołem Lyncha są narażeni na ryzyko rozwoju tych śmiertelnych chorób. Dlatego ci pacjenci podlegają regularnemu nadzorowi endoskopowemu w celu skriningu obecności tych nowotworów w celu wykrycia zmian w ich stadiach przednowotworowych. Jednak odstępy czasu, w których te badania przesiewowe zostały podzielone, mają podstawę empiryczną z arbitralnym przedziałem czasu, co prowadzi do wielu niepotrzebnych badań inwazyjnych u większości tych pacjentów. Korzystnie, dostosowaną strategię stosuje się u pacjentów, u których istnieje ustalone ryzyko rozwoju zmiany nowotworowej. Aby osiągnąć to podejście, kluczową rolę może odegrać wykrywanie raka w terenie. Zanim rozwiną się histopatologiczne objawy choroby, pojawiają się subtelne zmiany w komórkach i tkankach jako elementy rakowatości polowej. Jeśli zmiany te można zaobserwować in vivo w czasie rzeczywistym, można zdiagnozować raka w terenie. Następnie pacjentów można by dokładniej podzielić na grupy wysokiego i niskiego ryzyka, a odstępy między badaniami obserwacyjnymi można by dostosować. Ponadto, jeśli rakotwórczość terenowa zostałaby zidentyfikowana w czasie rzeczywistym podczas endoskopii, można by ją wykorzystać podczas endoskopii terapeutycznych do oceny (resztkowej) tkanki. Do wykrywania raka w terenie wymagane są zaawansowane biomedyczne techniki optyczne, które umożliwiają wizualizację biomarkerów w nanoskali. Dlatego badacze opracowali zintegrowaną modalność Ramana/rozpraszania, która może wykonywać pomiary błony śluzowej przewodu pokarmowego za pomocą sondy podczas endoskopii przewodu pokarmowego. Spektroskopia Ramana dostarcza informacji dotyczących składu biomolekularnego tkanki, podczas gdy pomiar właściwości rozpraszania dostarcza informacji strukturalnych w nanoskali.

Podczas naszych badań przedklinicznych badacze zbadali wykonalność pomiarów ramanowskich i rozpraszania do wykrywania raka w terenie na próbkach tkanek ludzkich (BE i okrężnicy) oraz próbkach tkanek z modeli mysich (model jelitowy: myszy villin-Cre/APCco/wt i model BE : myszy L2-IL1B/WT, zdrowe modele kontrolne: myszy WT). Biopsje ludzkie obejmowały BE i próbki jelita grubego z niepodejrzewanej tkanki z narządów bez ustalonej zmiany dysplastycznej (grupa A; bez spodziewanego raka w terenie) oraz niepodejrzewanej tkanki z narządów z ustaloną zmianą dysplastyczną (grupa B; spodziewany rak w terenie). Ponadto pobrano próbki ze zmian dysplastycznych u pacjentów z BE (grupa C).

Próbki tkanek ludzkich nie dotkniętych chorobą z grupy B wykazały wybitnie skoncentrowane wyniki wzdłuż widma Ramana, które zdawały się wykazywać większe podobieństwo do wyników ramanowskich próbek zmian dysplastycznych niż innych próbek tkanek nie dotkniętych chorobą z grupy. A. Próbki z grupy A wykazały dużą zmienność danych wzdłuż ich widma ramanowskiego. Ta zmienność utrudniała ustalenie znaczących różnic w próbkach tkanek nie dotkniętych chorobą z narządów bez oczekiwanego raka w terenie do tych z narządów z oczekiwanym rakiem w terenie. Co ciekawe, wszystkie wzrosty trzech parametrów mierzonych przez rozpraszanie (siła zaburzenia, szybkość depolaryzacji i częstotliwość szorstkości) były dyskryminujące dla próbek tkanek nie dotkniętych chorobą z BE z ustalonym rakiem terenowym (grupa B) od próbek nie dotkniętych chorobą z BE bez oczekiwana rakotwórczość terenowa (grupa A). W odbytnicy sam parametr zaburzenia dał znaczące różnice między niedysplastyczną tkanką okrężnicy a tkanką z okrężnicy z ustalonym rakiem terenowym.

W mysich modelach, w których wyrósł EAC i rak jelit, pomiary ramanowskie próbek tkanek dysplastycznych wykazały różne piki liczb falowych w widmie Ramana w porównaniu z próbkami normalnych tkanek WT na różnych poziomach narządów (przedżołądek, SCJ, żołądek, jelito). Co więcej, wyniki Ramana umożliwiły rozróżnienie próbek tkanek nie dotkniętych chorobą od myszy z rakiem terenowym (tj. nie mieć raka pola). Ponadto połączenie parametrów modalności rozpraszania i PWS daje czułą metodę wykrywania, którą można stosować jako pomocniczą metodę ramanowskiego badania przesiewowego w kierunku raka.

Badacze wysuwają więc hipotezę, że zintegrowane podejście spektroskopii ramanowskiej i pomiarów rozpraszania umożliwia wykrycie polowej rakotwórczości tkanki przełyku i jelita grubego.

Dlatego badacze stawiają sobie za cel ocenę bezpieczeństwa rozpraszania sondy i pomiarów ramanowskich przy użyciu systemu SENSITIVE błony śluzowej przewodu pokarmowego podczas endoskopii przewodu pokarmowego.