Лучший способ вылечить большинство случаев рака – удалить опухоль хирургическим путем. Однако ахиллесова пята этого подхода заключается в том, что хирург может не удалить всю опухоль целиком, что приведет к локальному рецидиву.
С помощью новой техники исследователи из Пенсильванского университета разработали новую стратегию, чтобы помочь хирургам увидеть всю опухоль у пациента, увеличивая вероятность положительного результата. Этот подход основан на инъекционном красителе, который накапливается в раковых тканях гораздо больше, чем в нормальных тканях. Когда хирург направляет на опухоль инфракрасный свет, он светится, позволяя хирургу удалить всю злокачественную опухоль.
"У хирургов есть две вещи, которые определяют, где находится рак во время операции: их глаза и руки," сказал Дэвид Холт, первый автор исследования и профессор хирургии в Школе ветеринарной медицины Пенна. "Этот метод предлагает хирургам еще один инструмент для загорания опухолей во время операции."
Холт сотрудничал с командой из Медицинской школы Перельмана Пенна во главе с Сунил Сингхалом, доцентом хирургии. Их статья опубликована в журнале PLOS ONE.
От 20 до 50 процентов онкологических пациентов, перенесших операцию, в конечном итоге испытывают местный рецидив рака, что указывает на то, что хирург не смог извлечь всю больную ткань из этого места. Выявление краев опухоли во время процедуры может быть затруднительным, и обычно хирурги должны делать это, просто глядя на опухоль и ощущая различия пальцами.
В поисках альтернативы Холт, Сингхал и его коллеги обратились к визуализации в ближнем инфракрасном (NIR) диапазоне. Они решили протестировать единственный контрастный агент, одобренный Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, для NIR, краситель, называемый индоцианиновым зеленым, или ICG, который флуоресцирует ярко-зеленым цветом в ближнем инфракрасном диапазоне. ICG концентрируется в опухолевой ткани больше, чем в нормальной ткани, потому что кровеносные сосуды опухолей имеют так называемые "дырявый" стены от быстрого роста.
"С 1958 года, когда ICG был первоначально одобрен FDA, он использовался для изучения перфузии тканей и исследований клиренса," Сингхал сказал. "Однако наша группа экспериментирует с новыми стратегиями использования ICG для решения классической проблемы хирургической онкологии: предотвращения местных рецидивов. Наша работа использует старый краситель по-новому."
Чтобы увидеть, может ли визуализация ICG в NIR помочь им отличить злокачественные от незлокачественных тканей, команда под руководством Пенна сначала проверила этот подход на мышах. Они вводили ICG мышам с типом рака легких и обнаружили, что они могут использовать NIR для отличия опухолей от нормальной ткани легких уже через 15 дней после того, как мыши заболели раком. Эти опухоли были видны человеческому глазу через 24 дня.
Затем исследователи оценили эту технику на восьми принадлежащих клиенту собаках различных пород и размеров, у которых был естественный рак легких, и были доставлены в Penn Vet для операции. Они получили ICG внутривенно за день до операции, затем хирурги использовали NIR во время процедуры, чтобы попытаться визуализировать опухоль и отличить ее от нормальной ткани.
"Это сработало," Холт сказал, что опухоли флуоресцируют достаточно четко, чтобы хирург мог быстро отличить рак во время операции. "И поскольку это сработало на спонтанной модели крупных животных, мы смогли получить одобрение, чтобы начать пробовать его на людях."
Клинические испытания на людях были последним шагом. Пять пациентов с раком легких или грудной клетки участвовали в пилотном исследовании в больнице Пенсильванского университета. Каждый получил инъекцию ICG перед операцией. Во время процедуры хирурги удалили опухоли, которые затем были исследованы с помощью NIR-визуализации и биопсии.
Все опухоли сильно флуоресцируют в ближнем инфракрасном диапазоне, подтверждая, что методика работает при раковых заболеваниях человека.
У четырех пациентов хирург мог легко отличить опухоль от опухоли на вид и наощупь. Однако у пятого пациента, хотя компьютерная томография и ПЭТ показали, что опухоль представляет собой единичную массу, на снимке в ближнем инфракрасном диапазоне были обнаружены светящиеся области в тех частях легкого, которые считались здоровыми.
"Оказывается, у него был диффузный микроскопический рак в нескольких областях легкого," Холт сказал. "В противном случае мы могли бы назвать эту стадию I локальным заболеванием, и рак прогрессировал бы. Но из-за визуализации и последующего биошпионажа он прошел химиотерапию и выжил."
Некоторые другие исследовательские группы начали исследовать NIR для других применений в онкологической хирургии, но это первый раз, когда группа применила подход от модели на мышах к модели спонтанного заболевания на крупных животных и вплоть до клинических испытаний на людях.
Одним из недостатков метода является то, что ICG также всасывается в воспаленные ткани. Таким образом, у некоторых пациентов, у которых были воспаленные ткани вокруг опухолей, было трудно или невозможно отличить рак от воспаленной ткани. По словам Холта, исследователи из Пенсильвании работают над поиском альтернативного целевого контрастного вещества, специфичного для маркера опухолевых клеток, чтобы избежать этой проблемы.