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Il sistema di imaging portatile aiuta i chirurghi a distinguere i tessuti sani da quelli cancerosi durante l'asportazione del tumore

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La ricerca ha dimostrato che i trattamenti chirurgici per il cancro tendono ad avere il massimo successo se i chirurghi rimuovono non solo il tumore ma anche uno strato di tessuto sano che lo circonda completamente. Tuttavia, questo può essere difficile perché è difficile individuare i margini tra la fine del tumore e l'inizio del tessuto sano. Inoltre, lo spessore ottimale dello strato sano dipende dal tipo e dalla posizione del tumore

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I ricercatori hanno sviluppato un sistema di imaging semplice e a basso costo che utilizza molecole fluorescenti mirate al tumore per determinare la profondità delle cellule tumorali nel corpo. Il sistema portatile potrebbe aiutare i chirurghi a distinguere con maggiore precisione il tessuto sano da quello canceroso durante la rimozione di un tumore.

I medici possono utilizzare molecole fluorescenti durante la resezione del tumore per far illuminare le cellule tumorali, in modo che il chirurgo possa vedere se rimane del tessuto canceroso. Tuttavia, l'attrezzatura necessaria per questa tecnica non è ampiamente accessibile e di solito non fornisce informazioni quantitative sulla profondità del tessuto in cui risiedono le cellule tumorali. Il sistema portatile e facile da usare sviluppato dai ricercatori della Washington University di St. Louis (WUSTL, St. Louis, MI, USA) fornirebbe ai chirurghi informazioni sulla profondità per aiutarli a rimuovere un intero strato di tessuto sano intorno al tumore, che ha dimostrato di fornire i migliori risultati possibili per i pazienti.

Il team di ricerca ha sviluppato il nuovo strumento basandosi sull'applicazione di un singolo colorante fluorescente durante la resezione del tumore, che può essere eccitato da due diverse lunghezze d'onda nel vicino infrarosso (NIR) che penetrano a diverse profondità nel tessuto. La fluorescenza NIR emessa può essere visualizzata attraverso il tessuto, consentendo di rilevare le cellule tumorali da 1 a 2 centimetri sotto la superficie. La fluorescenza a doppia lunghezza d'onda sfrutta il fatto che colori diversi, o lunghezze d'onda, della luce percorrono distanze diverse all'interno dei tessuti. Illuminando le molecole fluorescenti mirate al tumore con diverse lunghezze d'onda e confrontando le loro risposte, è possibile prevedere a quale profondità si trovano gli agenti mirati al tumore all'interno del tessuto.

Il nuovo sistema di imaging a fluorescenza utilizza LED da 730 e 780 nm per fornire le due lunghezze d'onda della luce di eccitazione e una telecamera CMOS monocromatica per rilevare la fluorescenza risultante. È stato inoltre incorporato un LED da 850 nm per creare un'immagine in campo chiaro che consente di correlare le immagini di fluorescenza con la visione reale del tessuto. I ricercatori hanno deciso di utilizzare un agente sperimentale chiamato LS301, che può essere somministrato durante la resezione del tumore, come sonda a infrarossi mirata al cancro perché il suo ampio spettro di eccitazione evita la necessità di utilizzare più di un fluoroforo, che avrebbe reso più complessa l'applicazione clinica. LS301 è attualmente in fase di sperimentazione clinica su pazienti affetti da cancro al seno.

Dopo aver testato il sistema su materiali sintetici stratificati e su fette di pollo, i ricercatori hanno valutato la sua capacità di prevedere la profondità di un tumore da tumori al seno cresciuti in topi. Questo è stato fatto iniettando ai topi l'LS301 e poi eseguendo le immagini con il sistema. L'acquisizione delle immagini necessarie ha richiesto 5 minuti. I calcoli basati su queste immagini sono risultati ben correlati con la profondità reale del tumore, mostrando un errore medio di soli 0,34 mm, probabilmente accettabile per l'uso clinico. I ricercatori stanno ora lavorando per rendere il sistema ancora più utile per la guida chirurgica, accelerando l'elaborazione dei dati e aggiungendo un'ulteriore automazione al sistema in modo che possa scansionare l'intera superficie del tessuto.

"I pochi sistemi commerciali che forniscono informazioni quantitative sulla profondità sono grandi e costosi, il che ne limita l'uso al di fuori dei grandi centri medici", ha dichiarato Christine M. O'Brien, responsabile del gruppo di ricerca, del laboratorio di Samuel Achilefu della Washington University School of Medicine di St. "Il nostro gruppo si è basato su lavori precedenti in questo campo per sviluppare un sistema semplice e a basso costo in grado di determinare rapidamente la profondità delle cellule tumorali utilizzando sonde fluorescenti nel vicino infrarosso (NIR)"

"Sistemi come questo potrebbero essere utilizzati in futuro per migliorare i risultati chirurgici dei pazienti sottoposti a rimozione del tumore", ha aggiunto O'Brien. "Inoltre, eviterebbe la necessità di attendere i risultati della patologia prima di confermare se le cellule tumorali sono ancora presenti dopo la rimozione del tumore"

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