I ricercatori hanno sviluppato un semplice sistema di imaging 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 tra tessuto sano e canceroso con maggiore precisione durante la rimozione di un tumore.
“I pochi sistemi commerciali che forniscono informazioni di profondità quantitative sono grandi e costosi, limitando l’uso al di fuori dei grandi centri medici”, ha affermato la leader del team di ricerca Christine M. O’Brien del laboratorio di Samuel Achilefu presso la Washington University School of Medicine di St. Louis. “Il nostro gruppo si è basato sul lavoro precedente in questo campo per sviluppare un sistema semplice a basso costo in grado di determinare rapidamente la profondità delle cellule tumorali utilizzando sonde fluorescenti nel vicino infrarosso (NIR)”.
I ricercatori descrivono il loro nuovo sistema sulla rivista Biomedical Optics Express. Il sistema portatile e facile da usare potrebbe essere utilizzato in centri clinici con poche risorse, il che potrebbe aiutare a ridurre al minimo le disparità di salute. “Sistemi come questo potrebbero essere utilizzati in futuro per migliorare i risultati chirurgici dei pazienti sottoposti a rimozione del tumore”, ha affermato O’Brien. “Eviterebbe anche la necessità di attendere i risultati della patologia prima di confermare se le cellule tumorali sono ancora presenti dopo la rimozione del tumore”.
La ricerca ha dimostrato che i trattamenti chirurgici per il cancro tendono ad avere più successo se i chirurghi rimuovono non solo il tumore ma anche uno strato sano di tessuto che lo circonda completamente. Tuttavia, questo può essere difficile perché è difficile individuare i margini tra dove finisce il tumore e inizia il tessuto sano. Inoltre, lo spessore ottimale dello strato sano dipende dal tipo e dalla posizione del tumore. Per aiutare in questo compito, il team di ricerca di Achilefu Lab guidato da O’Brien ha sviluppato un nuovo strumento basato sull’applicazione di un singolo colorante fluorescente durante la resezione del tumore che può quindi essere eccitato da due diverse lunghezze d’onda NIR che penetrano a diverse profondità nel tessuto. La fluorescenza NIR emessa può essere ripresa attraverso il tessuto, consentendo di rilevare le cellule tumorali da 1 a 2 centimetri sotto la superficie. La fluorescenza di eccitazione a doppia lunghezza d’onda utilizza il fatto che diversi colori, o lunghezze d’onda, della luce percorreranno distanze diverse all’interno dei tessuti. Illuminando le molecole fluorescenti che prendono di mira il tumore con diverse lunghezze d’onda della luce e confrontando le loro risposte, è possibile prevedere la profondità degli agenti bersaglio del tumore all’interno del tessuto.
Il nuovo sistema di imaging a fluorescenza utilizza LED da 730 nm 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 del mondo 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 per il targeting del cancro perché il suo ampio spettro di eccitazione impedisce la necessità di utilizzare più di un fluoroforo, che avrebbe ha reso l’applicazione clinica più complessa. LS301 è attualmente in fase di sperimentazione clinica in pazienti con cancro al seno.
I ricercatori stanno ora lavorando per rendere il sistema ancora più utile per la guida chirurgica, accelerando l’elaborazione dei dati e aggiungendo ulteriore automazione al sistema in modo che possa scansionare l’intera superficie del tessuto.
Credit immagine: Christine M. O’Brien, Washington University in St. Louis
Biomed. Opt. Express, volume 13, issue 1qq, pp. 5628-5642 (2022). DOI: https://doi.org/10.1364/BOE.468059
