Tidig upptäckt av cancerdebut baserat på avkännande fältcancerisering på organnivå i matsmältningskanalen med hjälp av en integrerad stimulerad Raman/spridningsmodalitet för endoskopiska realtidsmätningar in vivo (SENSITIVE)

Esofagusadenokarcinom och kolorektalt karcinom är vanliga tillstånd som är ansvariga för höga dödligheter bland den globala befolkningen. Patienter med Barretts esofagus och Lynch syndrom är kända för att löpa risk att utveckla dessa dödliga tillstånd. Därför är dessa patienter föremål för regelbunden endoskopisk övervakning för att screena för förekomsten av dessa maligniteter för att upptäcka lesionerna under deras premaligna stadier. De intervall med vilka dessa screeningundersökningar har stratifierats har dock en empirisk grund med en godtycklig tidsrymd som leder till många onödiga invasiva undersökningar hos majoriteten av dessa patienter. Företrädesvis tillämpas en skräddarsydd strategi för patienter som har en etablerad risk att utveckla en cancerskada. För att uppnå detta tillvägagångssätt kan upptäckt av cancer i fält spela en nyckelroll. Innan histopatologiska manifestationer av sjukdom utvecklas, inträffar subtila förändringar i celler och vävnad som element i fältcancer. Om dessa förändringar kan observeras in vivo i realtid kan fältcancerbildning diagnostiseras. Därefter kunde patienter stratifieras mer exakt i hög- och lågriskkohorter och intervall för övervakningsundersökningar kunde anpassas. Vidare, om fältcancerbildning skulle identifieras i realtid under endoskopi, skulle den kunna användas under terapeutiska endoskopier för bedömning av (resterande) vävnad. För detektering av fältcancer krävs avancerade biomedicinska optiska tekniker som kan visualisera biomarkörer i nanoskala. Därför utvecklade utredarna en integrerad Raman/spridningsmodalitet som kan utföra sondbaserade mätningar av matslemhinnan under GI-endoskopi. Ramanspektroskopi ger information om vävnadens biomolekylära sammansättning samtidigt som spridningsegenskaperna mäts ger strukturell information i nanoskala.

Under våra prekliniska studier undersökte forskarna genomförbarheten av Raman- och spridningsmätningar för att detektera fältcancerbildning på mänskliga vävnadsprover (BE och kolon) och vävnadsprover från murina modeller (tarmmodell: villin-Cre/APCco/wt-möss och BE-modell : L2-IL1B/WT-möss, friska kontrollmodeller: WT-möss). Humana biopsier inkluderade BE och kolorektala prover av icke-misstänkt vävnad från organ utan en etablerad dysplastisk lesion (grupp A; utan förväntad fältcancerisering), och icke-misstänkt vävnad från organ med en etablerad dysplastisk lesion (grupp B; förväntad fältcancerisering). Dessutom erhölls prover från dysplastiska lesioner hos BE-patienter (Grupp C).

Icke-påverkade humana vävnadsprover från grupp B visade anmärkningsvärt koncentrerade resultat längs Raman-spektrumet, som verkade visa mer likhet med Raman-resultaten för de dysplastiska lesionsproverna snarare än de andra icke-påverkade vävnadsproverna från gruppen. A. Proverna från grupp A visade en stor variation av data längs deras Raman-spektrum. Denna variabilitet hindrade att fastställa signifikanta skillnader i de icke-påverkade vävnadsproverna från organ utan förväntad fältcancerisering till de från organen med förväntad fältcancerbildning. Intressant nog var ökningar av de tre parametrarna som mättes av spridningen (störningsstyrka, depolarisationshastighet och grovhetsfrekvens) alla diskriminerande för icke-påverkade vävnadsprover från BEs med etablerad fältcancerisering (Grupp B) från de icke-påverkade proverna från BEs utan förväntad fältcancerbildning (Grupp A). I ändtarmen gav endast störningsparametern signifikanta skillnader mellan icke-dysplastisk tjocktarmsvävnad kontra vävnad från tjocktarm med etablerad fältcancerisering.

I de murina modellerna som odlade EAC och tarmcancer visade Raman-mätningarna av dysplastiska vävnadsprover olika toppar av vågnummer i Raman-spektrumet jämfört med de normala vävnadsproverna i WT på olika organnivå (förmage, SCJ, mage, tarm). Dessutom möjliggjorde Raman-resultaten differentiering av icke-påverkade vävnadsprover från möss med fältcancer (dvs innehållande en etablerad tumör) jämfört med normala/icke-påverkade vävnadsprover från WT-möss (dvs. att inte ha cancer i fält). Dessutom resulterar kombinationen av parametrar för spridnings- och PWS-modaliteter i en känslig detekteringsmodalitet som kan användas på ett sätt som hjälpmedel till Raman-cancerscreeningen.

Således antar utredarna att en integrerad metod för Raman-spektroskopi och spridningsmätningar möjliggör detektering av fältcancerisering av matstrups- och kolorektal vävnad.

Därför syftar utredarna till att bedöma säkerheten för sondbaserad spridning och Raman-mätningar med det SENSITIVE systemet för matslemhinnan under GI-endoskopi.