Tumore-Immagine: le immagini mostrano gruppi di cellule tumorali del colon-retto metastatizzate al fegato, resecate da un paziente del Massachusetts General Hospital (MGH). Le cellule sono visibili in rosso, il che significa una maggiore durata, su uno sfondo di tessuto epatico normale in blu/verde. Credito: Generale Brigham-
Rimuovere il tumore di un paziente risparmiando il tessuto sano richiede una precisione estrema, ma spesso i chirurghi devono fare affidamento sui propri occhi e sulle proprie mani per determinare dove tagliare.
Un team guidato da ricercatori del Mass General Brigham ha sviluppato uno strumento di imaging che combina telecamere ad alta velocità e iniezione fluorescente per distinguere il tessuto tumorale dal tessuto normale. Il team ha valutato la nuova tecnologia di imaging, nota come imaging a fluorescenza (FLT), utilizzando campioni di oltre 60 pazienti sottoposti a intervento chirurgico per vari tumori.
In un articolo pubblicato su Nature Biomedical Engineering, il team ha riferito che la tecnica era accurata oltre il 97% per tutti i tipi di tumore, con il potenziale di migliorare l’accuratezza degli interventi chirurgici contro il cancro.
“Questa collaborazione è stata entusiasmante“, ha affermato l’autore corrispondente Anand Kumar, Ph.D., del Centro Athinoula A. Martinos per l’imaging biomedico presso il Massachusetts General Hospital (MGH). “Il nostro laboratorio studia l’imaging a fluorescenza dal 2002, ma questa è la prima volta che qualcuno la combina con l’imaging di tumori e coloranti iniettabili negli esseri umani. In questo modo, abbiamo sviluppato una tecnica per distinguere con precisione il tessuto tumorale dal tessuto sano in diversi tipi di cancro“.
Kumar ha lavorato a stretto contatto con i colleghi del Mass Eye and Ear, un altro membro del sistema sanitario Mass General Brigham, dove i pazienti vengono curati per il cancro alla testa e al collo.
“Questa tecnologia ci ha portato sull’orlo di una rivoluzione nella chirurgia dei tumori solidi”, ha affermato Mark Varvares, MD, capo del reparto di Otorinolaringoiatria-Chirurgia della testa e del collo presso il Mass Eye and Ear. “Utilizzando le tecniche di imaging avanzate combinate con il colorante, i chirurghi nel prossimo futuro avranno la capacità di rimuovere in modo più completo tutte le cellule maligne durante la chirurgia del tumore e allo stesso tempo, con sicurezza, risparmiando il tessuto normale, migliorando la funzione postoperatoria e in alcuni casi casi, l’aspetto del paziente“.
Il Mass General Brigham riunisce 16 istituzioni membri, tra cui Centri Medici Accademici, Ospedali specialistici di alto livello, Ospedali comunitari, una rete di riabilitazione e altro ancora. La ricerca che abbraccia più di una di queste entità è più della somma delle sue parti, poiché aiuta a fornire approfondimenti e prospettive uniche da molteplici contesti e aree di competenza.
Sono state perseguite molte tecnologie per migliorare la visualizzazione dei tumori durante l’intervento chirurgico, tra cui l’imaging a fluorescenza e la microscopia avanzata, ma tali tecnologie non sono state ancora ampiamente adottate e la maggior parte è limitata a tipi o sottotipi specifici di cancro.
L’imaging a fluorescenza può utilizzare coloranti per colpire molecole specifiche del cancro, ma le tecniche di imaging standard possono avere una precisione limitata nel rilevare i margini del tumore o i bordi del tessuto normale che circondano un tumore, poiché l’espressione di queste molecole può variare ampiamente all’interno e tra i tipi di tumore.
La tecnica utilizzata da Kumar e colleghi, nota come imaging FLT, ha un aspetto diverso. Invece di fare affidamento solo sui coloranti per colpire il cancro, la tecnica utilizza telecamere ad alta velocità per rilevare i cambiamenti nelle proprietà della luce emessa dai tessuti.
In studi precedenti su modelli preclinici, Kumar e colleghi hanno scoperto che i tumori nei topi a cui era stato iniettato un colorante noto come verde indocianina (ICG) avevano una durata di fluorescenza più lunga rispetto al tessuto normale. Questa differenza ha permesso ai ricercatori di distinguere con precisione tra tessuto tumorale e tessuto normale.
Nel loro studio attuale, il team ha applicato lo stesso principio ai campioni dei pazienti. Il team ha iniziato analizzando campioni di pazienti sottoposti a chirurgia del fegato presso l’MGH e ad interventi di chirurgia della testa e del collo presso il Mass Eye and Ear. I pazienti avevano ricevuto un’iniezione di ICG almeno un giorno prima dell’intervento.
Basandosi su questo lavoro iniziale, il team ha collaborato in più istituzioni e ha valutato campioni di oltre 60 pazienti che rappresentavano diversi tipi di cancro, tra cui cancro al fegato, cervello, lingua, pelle, ossa e tessuti molli, che sono stati trattati presso MGH, Mass Eye and Ear, L’Università della Pennsylvania, l’Università di Newcastle nel Regno Unito e l’Università di Leiden nei Paesi Bassi.
Il team è stato in grado di rilevare uno spostamento FLT a livello cellulare che era coerente tra i tipi di tumore e in più pazienti. La tecnica è stata anche in grado di distinguere i linfonodi benigni da quelli metastatici. Nel complesso, la sua precisione nel distinguere il tessuto tumorale dal tessuto sano è stata superiore al 97% .
Gli autori notano che, sebbene l’ICG sia approvato dalla Food and Drug Administration per altre indicazioni, non è ancora stato approvato per l’uso clinico come agente di marcatura tumorale. Il prossimo passo dei ricercatori sarà quello di eseguire uno studio clinico su scala più ampia per testare la sicurezza e l’efficacia dell’imaging a fluorescenza in vivo con ICG, per l’identificazione del tumore durante gli interventi chirurgici.
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“Il nostro lavoro suggerisce che la combinazione dell’imaging a fluorescenza con l’ICG potrebbe migliorare le resezioni chirurgiche con un impatto negativo sulla vita dei pazienti”, ha affermato Kumar. “Siamo entusiasti di compiere questi prossimi passi per avvicinare le nostre scoperte all’impatto clinico”.
