Multimodaalne optiline kujutis, mis on valmis särama kolorektaalse vähi varajasel avastamisel

Kolorektaalne (soolevähk) on vähisurmade teine ​​põhjus Euroopas – igal aastal sureb umbes 160,000 20 inimest – ning sellega kaasnevad majanduse üldkulud ligikaudu XNUMX miljardit eurot aastas – pool sellest, mis on seotud esmatasandi tervishoiuga seotud mõjudega. ravi ja patsiendi järelravi. Need arvud – võetud alates Euroopa vähi infosüsteem (ECIS), vähinäitajate ja -trendide andmehoidla, suurendab varajase avastamise tähtsust. Kui kolorektaalne vähk avastatakse varakult (st enne, kui kasvaja kasvab käär- või pärasoole seintest väljapoole ümbritsevatesse kudedesse), tõuseb patsientide viieaastane elulemus 90%-ni (võrreldes ainult 14%-ga hilise diagnoosi korral). Praegu avastatakse haiguse esialgses lokaliseeritud faasis siiski vaid umbes neli 10-st kolorektaalse vähi juhtumist.

Siin peitub biofotoonika uuendajate kliiniline ja äriline võimalus pakkuda varases staadiumis otsest sekkumist – lühidalt öeldes paradigma muutust kolorektaalse vähi sõeluuringu, diagnoosimise ja ravi osas. Mõelge optilisele biopsiale: endoskoopiliselt edastatavate täiendavate optiliste kuvamisviiside kasutamine, et selgitada morfoloogilisi, funktsionaalseid ja molekulaarseid teadmisi vähkkasvaja soolekoest, ilma et oleks vaja seda kudet välja lõigata.

Selle translatiivse uurimis- ja arendustegevuse eesotsas on Peter Andersen, rühma juht biofotooniline pildistamine at DTU Health Tech, tervishoiutehnoloogia osakond aadressil Taani Tehnikaülikool (DTU) Kongens Lyngbys Kopenhaageni põhjaosas.

Optilised võimalused

Viimased kolm aastat on Andersen ja tema DTU Health Tech kolleegid töötanud selle nimel, et muuta kolorektaalse vähi narratiivi paremaks. 6 miljoni euro koordinaatorina PROSKOOP algatus – mida rahastatakse Euroopa Liidu teadus- ja innovatsiooniprogrammi Horisont 2020 raames – juhib Andersen viie Euroopa riigi teadlaste, tööstusinseneride ja arstide valdkondadevahelist koostööd. Nende ühine eesmärk: töötada välja multimodaalse fiiberoptilise kujutise platvormi ehitusplokid, mis sillutab teed kolorektaalse vähi varajaseks diagnoosimiseks, saavutades spetsiifilisuse ja tundlikkuse üle 90%, vähendades samal ajal poole võrra ekstsisioonibiopsiatele suunatud patsientide arvu. mis on aeganõudvad ja võivad põhjustada proovivõtuvigu, mis jätavad kahtlaste kahjustuste vahele).

"Optiline pildistamine avab paljutõotava tee varasemaks diagnoosimiseks ja haiguse paremaks lokaliseerimiseks, " selgitab Andersen. "Vähi diagnoosimise parandamisega saame vähendada kordumist ja vajadust kulukate järelkontrolliprotseduuride järele kliinikus – see kõik tähendab paremaid ravitulemusi ja patsientide elukvaliteedi paranemist."

Tänapäeval kontrollivad onkoloogid soolestikku tavapäraste kolonoskoopiasüsteemide abil, mis põhinevad näiteks kõrge eraldusvõimega valge valgusega videol või optilisel kitsaribalisel pildil. Kuigi sellised lähenemisviisid võimaldavad arstidel varajases staadiumis vähikahjustusi eristada ja iseloomustada, on sügavuse jaotumise ja tundlikkuse osas piiranguid.

"Seda silmas pidades," lisab Andersen, "PROSCOPE eelistab unikaalset kombinatsiooni etiketivabadest [ilma süstimata värvainete või biomarkeriteta], mitteioniseerivatest ja tõestatud optiliste kujutiste modaalsustest, millel on ruumiline eraldusvõime, spetsiifilisus ja tundlikkus, mis täiendavad väljakujunenud kliinilisi uuringuid. pildistamisprotseduure ning vähendada ekstsisioonibiopsia ja histopatoloogia vajadust.

Teisisõnu viivad PROSCOPE partnerid kolonoskoopiat kaardistamata territooriumile. Töövoo osas kasutatakse standardset valge valgusega valgustust (koos sisseehitatud videokaameraga), et märgistada kahtlased kahjustused, mis väärivad täiendavat uurimist arsti poolt, misjärel tuleb mängu täiustatud optilise pildistamise meetodite portfell. Alustuseks on olemas optiline koherentstomograafia (OCT), mis kasutab madala koherentsusega lähiinfrapuna-interferomeetriat, et kaardistada peegeldusi koe erinevatest sügavustest (st sügavuslõikamine). Need peegeldused annavad mikroni eraldusvõimega ristlõikepildid soole seina pinnaaluste kahjustuste kohta, samuti uute mikroskoopiliste verekapillaaride kasvust, mis toidavad vähikudet.

"Ma võrdlen PROSCOPE-i kujutise kontseptsiooni kolonoskoopiate Google Earthiga," selgitab Andersen. "Alustame riigi kaardiga ja seejärel suumime linna, siis tänavat ja seejärel hoonet." Andersen viitab siin tõsiasjale, et vähirakkudel on aktiivsem ainevahetus kui külgnevatel mittevähirakkudel, mis tähendab kahjustuste kahtluse korral suuremat verevoolu ja veresoonte kasvu. Sellisena kasutab PROSCOPE kujutise sond multifotoonmikroskoopiat (MPM), et pildistada huvipakkuvat kahjustust raku pikkuse skaalal – mõõtes näiteks verevoolu ja metaboolset aktiivsust –, samas kui Ramani spektroskoopia suumib veelgi, et tuvastada vähi biomarkereid molekulaarsel tasemel. .

Kuigi PROSCOPE partnerid keskenduvad praegu oma multimodaalse kolonoskoobi disaini iteratsiooni, miniaturiseerimise ja süsteemide integreerimise aspektidele, on plaan järgmise aasta alguses väikesemahulises kliinilises uuringus (20 inimesest koosnev kohort) viia läbi tehnoloogia demonstraator. –30 patsienti) juures Viini meditsiiniülikool, Austria. "PROSCOPE'i lõppmäng on kliiniline tõlge," ütleb Andersen. „Me ei arenda seda tehnoloogiat, sest saame; arendame seda, et pakkuda varasemat vähidiagnoosi ja parandada patsientide tulemusi.

Edu sünnitab edu

Kui aga PROSCOPE on seotud biofotoonilise pildistamise küsimusega, mis saab järgmiseks, tugineb konsortsiumi edusammud kliinilise rakenduse suunas kahtlemata sellega seotud ja nüüdseks täieliku üleeuroopalise projekti edule. MIB (multimodaalne, endoskoopiline biofotooniline kujutis põievähi kohta hoolduspunkti diagnoosimiseks). Projekti koordinaatoriks oli ka DTU Health Tech. MIB-i uurimiskonsortsium lõi tsüstoskoopiga ühilduva optilise kujutise süsteemi, et parandada põievähi diagnoosimisvõimalusi – lõppeesmärk on parandada patsiendi prognoosi varajase avastamise, varasema ravi alustamise ja omakorda. , vähendas haiguse kordumist (praegu 50% pärast 12-kuulist jälgimist).

Märkimisväärsed MIB-tulemused hõlmavad robustsete ja kompaktsete valgusallikate optimeerimist (osa taustaseadmetest) ja mitme kiire optilise kujutise sondi (ühendades OCT, MPM ja Ramani spektroskoopia) integreerimist tsütoskoopilise kohaletoimetamise mooduli prototüübiks (koos bioühilduva seadmega). kate). Kuigi jätkuv teadus- ja arendustegevus jätkub väljaspool MIB-i raamistikku, astus konsortsium ka esimesi samme valideerimise suunas laboritestide kaudu (ex vivo ja vitro) ja varases staadiumis in vivo kliiniline uuring, milles osales 20 patsienti.

Optilise füüsika koostöö on suunatud söögitoruvähi varajasele diagnoosimisele

"MIB ja PROSCOPE on väga sarnased," märgib Andersen. Mõlemad projektid käsitlevad näiteks kõrge esinemissagedusega vähktõbe ja mõlemad tuginevad endoskoopilisele kohaletoimetamisele – tegurid, mis võimaldasid ulatuslikku teadmiste edasiandmist ja põhiplatvormitehnoloogiate portfelli, et hõlmata MIB ja PROSCOPE tööprogramme.

"Veelgi enam," järeldab Andersen, "tänu koostööle Viini Meditsiiniülikooli ja meie tööstuspartneritega on meil tekkinud ka üksikasjalik arusaam regulatiivsest keskkonnast. Tegelikult moodustab PROSCOPE nüüd osa laiemast innovatsiooniökosüsteemist, mis võimaldab meil tarnida täiustatud meditsiiniseadmeid, mis vastavad kliinilise tõlke jaoks vajalikele regulatiivsetele kinnitustele ja lõpuks ka rutiinseks kasutuselevõtuks diagnostilises keskkonnas.

• Lisateabe saamiseks vaadake projekti lehekülgi PROSKOOP (toetusleping nr 871212) ja MIB (toetusleping nr 667933).

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/multimodal-optical-imaging-ready-to-shine-in-the-early-detection-of-colorectal-cancer/