Imágenes ópticas multimodales listas para brillar en la detección temprana del cáncer colorrectal

El cáncer colorrectal (de intestino) es la segunda causa principal de muerte por cáncer en Europa (alrededor de 160,000 20 muertes cada año) y conlleva unos gastos generales económicos agregados de alrededor de XNUMX XNUMX millones de euros al año, la mitad de los relacionados con los impactos en la atención primaria de la salud. tratamiento y seguimiento de la atención al paciente. Esas cifras -tomadas de la Sistema Europeo de Información sobre el Cáncer (ECIS), un depósito de datos de indicadores y tendencias del cáncer, refuerzan la importancia de la detección temprana. Cuando el cáncer colorrectal se detecta temprano (es decir, antes de que el tumor crezca más allá de las paredes del colon o del recto hacia los tejidos circundantes), la tasa de supervivencia a cinco años para los pacientes aumenta al 90 % (en comparación con solo el 14 % para el diagnóstico en etapa tardía). Sin embargo, en este momento, solo alrededor de cuatro de cada 10 casos de cáncer colorrectal se detectan durante esa fase inicial y localizada de la enfermedad.

Aquí radica una oportunidad clínica y comercial para que los innovadores de la biofotónica brinden una intervención en el punto de atención en etapa temprana; en resumen, un cambio de paradigma en lo que respecta a la detección, el diagnóstico y el tratamiento del cáncer colorrectal. Piense en la biopsia óptica: el uso de modalidades de imágenes ópticas complementarias, administradas por vía endoscópica, para dilucidar los conocimientos morfológicos, funcionales y moleculares sobre el tejido intestinal canceroso sin la necesidad de extirpar ese tejido.

Al frente y en el centro de este esfuerzo de I+D traslacional se encuentra Peter Andersen, líder de grupo en imágenes biofotónicas at DTU Tecnología de la salud, el departamento de tecnología de la salud de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) en Kongens Lyngby, al norte de Copenhague.

Oportunidades ópticas

Durante los últimos tres años, Andersen y sus colegas de DTU Health Tech han estado trabajando para mejorar la narrativa sobre el cáncer colorrectal. Como coordinador de los 6 millones de euros PRÓSCOPO Andersen, financiada como parte del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, encabeza una colaboración interdisciplinaria de científicos, ingenieros industriales y médicos de cinco países europeos. Su objetivo colectivo: desarrollar los componentes básicos de una plataforma multimodal de imágenes de fibra óptica que allana el camino para el diagnóstico temprano, a escala, del cáncer colorrectal, logrando una especificidad y una sensibilidad superiores al 90 % y reduciendo a la mitad el número de pacientes remitidos para biopsias por escisión ( que consumen mucho tiempo y son propensos a errores de muestreo que pasan por alto lesiones sospechosas).

“Las imágenes ópticas abren un camino prometedor para un diagnóstico más temprano y una mejor localización de la enfermedad”, explica Andersen. “Al mejorar el diagnóstico del cáncer, podemos reducir la recurrencia y la necesidad de costosos procedimientos de seguimiento en la clínica, todo lo cual significa mejores resultados del tratamiento y una mejor calidad de vida para los pacientes”.

Hoy en día, los oncólogos inspeccionan el intestino utilizando sistemas de colonoscopia convencionales basados, por ejemplo, en video de luz blanca de alta resolución o imágenes ópticas de banda estrecha. Aunque tales enfoques permiten a los médicos diferenciar y caracterizar las lesiones cancerosas en etapa temprana, existen limitaciones en términos de sensibilidad y sección de profundidad.

“Con esto en mente”, agrega Andersen, “PROSCOPE está priorizando una combinación única de modalidades de imágenes ópticas probadas, no ionizantes y sin etiquetas [sin tintes inyectados ni biomarcadores] con una resolución espacial, especificidad y sensibilidad que complementarán las pruebas clínicas establecidas. procedimientos de imágenes y reducir la necesidad de biopsia por escisión e histopatología”.

Dicho de otra manera, los socios de PROSCOPE están llevando la colonoscopia a un territorio desconocido. En cuanto al flujo de trabajo, se utiliza la iluminación de luz blanca estándar (con una cámara de video integrada) para señalar las lesiones sospechosas que merecen una mayor investigación por parte del médico, momento en el que entra en juego una cartera de modalidades de imágenes ópticas avanzadas. Para empezar, está la tomografía de coherencia óptica (OCT), que utiliza interferometría de infrarrojo cercano de baja coherencia para mapear reflejos desde diferentes profundidades dentro del tejido (es decir, cortes en profundidad). Esos reflejos producen imágenes transversales de resolución micrométrica de lesiones subsuperficiales en la pared intestinal, también el crecimiento de nuevos capilares sanguíneos microscópicos que alimentan tejido canceroso.

“Comparo el concepto de imágenes de PROSCOPE con el Google Earth de las colonoscopias”, explica Andersen. “Comenzamos con un mapa del país y luego nos acercamos a una ciudad, luego a una calle, luego a un edificio”. A lo que Andersen se refiere aquí es al hecho de que las células cancerosas tienen un metabolismo más activo que las células no cancerosas adyacentes, lo que implica un mayor flujo sanguíneo y un mayor crecimiento de los vasos para sospechar lesiones. Como tal, la sonda de imágenes PROSCOPE utiliza microscopía multifotónica (MPM) para obtener imágenes de la lesión de interés a escalas de longitud celular (por ejemplo, midiendo el flujo sanguíneo y la actividad metabólica), mientras que la espectroscopia Raman se acerca aún más para identificar biomarcadores de cáncer a nivel molecular. .

Si bien los socios de PROSCOPE se están enfocando, por ahora, en la iteración del diseño, la miniaturización y los aspectos de integración de sistemas de su colonoscopio multimodal, el plan es poner a prueba un demostrador de tecnología a principios del próximo año en un ensayo clínico a pequeña escala (una cohorte de 20 –30 pacientes) en el Universidad médica de viena, Austria. “El final del juego para PROSCOPE es la traducción clínica”, dice Andersen. “No estamos desarrollando esta tecnología porque podemos; lo estamos desarrollando para ofrecer un diagnóstico de cáncer más temprano y mejores resultados para los pacientes”.

El éxito genera éxito

Sin embargo, si PROSCOPE tiene que ver con "lo que sigue" en imágenes biofotónicas, el progreso del consorcio hacia la aplicación clínica, sin duda, se basa en los éxitos de un proyecto paneuropeo relacionado, y ahora completo, llamado MIB (imágenes biofotónicas endoscópicas multimodales del cáncer de vejiga para el diagnóstico en el punto de atención). Con DTU Health Tech también como coordinador del proyecto, el consorcio de investigación MIB fue pionero en un sistema de imágenes ópticas compatible con cistoscopio para mejorar las capacidades de diagnóstico con respecto al cáncer de vejiga; el objetivo final es mejorar el pronóstico del paciente a través de la detección temprana, el inicio más temprano del tratamiento y, a su vez, , reducción de la recurrencia de la enfermedad (actualmente 50% después de 12 meses de seguimiento).

Los resultados notables de MIB incluyen la optimización de fuentes de luz robustas y compactas (parte de la instrumentación de back-end) y la integración de múltiples sondas de imágenes ópticas de alta velocidad (que combinan OCT, MPM y espectroscopia Raman) en un prototipo de módulo de administración citoscópica (con biocompatible). revestimiento). Aunque la I+D de seguimiento continúa más allá del marco MIB, el consorcio también dio los primeros pasos hacia la validación a través de pruebas de laboratorio (ex vivo y in vitro) y una etapa temprana in vivo estudio clínico con 20 pacientes.

La colaboración en física óptica se enfoca en el diagnóstico temprano del cáncer de esófago

“Hay un alto grado de similitud entre MIB y PROSCOPE”, señala Andersen. Ambos proyectos abordan cánceres con altos niveles de incidencia, por ejemplo, y ambos se basan en la administración endoscópica, factores que permitieron una amplia transferencia de conocimientos y una cartera de tecnologías de plataforma fundamentales para abarcar los programas de trabajo MIB y PROSCOPE.

“Más que eso”, concluye Andersen, “también hemos desarrollado una comprensión granular del entorno regulatorio gracias a nuestra colaboración con la Universidad Médica de Viena y nuestros socios de la industria. De hecho, PROSCOPE ahora forma parte de un ecosistema de innovación más amplio que nos permitirá ofrecer dispositivos médicos avanzados para cumplir con las aprobaciones regulatorias necesarias para la traducción clínica y, en última instancia, la implementación de rutina en un entorno de diagnóstico”.

• Para más información, consulte las páginas de proyectos de PRÓSCOPO (acuerdo de subvención no. 871212) y MIB (acuerdo de subvención no. 667933).

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/multimodal-optical-imaging-ready-to-shine-in-the-early-detection-of-colorectal-cancer/