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Dec 29, 2023

Il nuovo sistema di imaging del professore CI MED spinge l'endoscopia verso il "Santo Graal" nella chirurgia del cancro

Un professore del Carle Illinois College of Medicine (CI MED) e il suo gruppo di ricerca hanno percorso l'appagante viaggio dal banco di lavoro alla sala operatoria, osservando la loro nuova tecnologia nelle mani di

Un professore del Carle Illinois College of Medicine (CI MED) e il suo gruppo di ricerca hanno percorso l'appagante viaggio dal banco di lavoro alla sala operatoria, osservando la loro nuova tecnologia nelle mani dei chirurghi che curano pazienti affetti da cancro ai polmoni. I ricercatori del Cancer Center dell'Illinois (CCIL) hanno sviluppato un sistema di imaging endoscopico migliorato che raggiunge un miglioramento del 60% rispetto ai sistemi endoscopici esistenti approvati dalla FDA. Il lavoro si basa sul lavoro del Biosensors Lab, diretto dal professore di scienze biomediche e traslazionali del CI MED Viktor Gruev, che è anche professore di ingegneria elettrica e informatica presso l’Università dell’Illinois Urbana-Champaign.

L'endoscopia sta emergendo come standard di cura per le procedure oncologiche; tuttavia, la tecnologia endoscopica standard a “luce bianca” non è sufficiente quando si tratta di vedere le cellule tumorali. Per rimediare a questo problema, il team di Gruev ha progettato un sistema di imaging endoscopico guidato dalla fluorescenza che integra il sensore di immagine esacromatico ispirato alle canocchie, un nuovo endoscopio rigido personalizzato per l'imaging a colori nel vicino infrarosso (NIR) e un fascio di fibre di illuminazione personalizzato. I fluorofori – in questo caso i coloranti – sono composti chimici fluorescenti che marcano le cellule e poi rimandano la luce quando eccitati dai fotoni.

Il sistema bioispirato va oltre la tradizionale tecnologia di imaging endoscopico del cancro, completando un’impressionante tripletta. Utilizzando più fluorofori NIR, i nuovi sistemi immaginano più sonde mirate al tumore, quantificano le cellule tumorali e rilevano biomarcatori specifici del tumore in campioni ex vivo.

“Non ci accontentavamo semplicemente di migliorare la visione del chirurgo del panorama delle cellule tumorali. Abbiamo fatto un ulteriore passo avanti per identificare i biomarcatori nell'ambiente del tumore per fornire ai medici informazioni più preziose per un processo decisionale più forte", ha affermato Mebin Abu George, primo autore della ricerca pubblicata dai team.

Poiché molti tumori sono eterogenei anziché omogenei, la capacità di vedere e interpretare vari biomarcatori offre al sistema di imaging – e ai chirurghi – un reale vantaggio.

“Il Santo Graal negli interventi chirurgici contro il cancro è rimuovere tutte le cellule tumorali. Stiamo entrando in un’epoca in cui è necessario immaginare più farmaci mirati al tumore a questo scopo. Il nostro laboratorio è in prima linea nella progettazione della tecnologia di imaging per questo obiettivo; siamo gli unici in grado di visualizzare più biomarcatori nel vicino infrarosso. La sfida rimane con i chimici che cercano le approvazioni normative in modo che i farmaci possano entrare nella sala operatoria dove stiamo aspettando di immaginarli per sradicare tutto il tessuto tumorale”, ha affermato Gruev.

Il laboratorio di Gruev ha dimostrato successo per oltre un decennio nello sviluppo di telecamere multispettrali. Hanno visto i frutti del loro lavoro trasferirsi negli studi clinici; tuttavia, questa è la prima esperienza del team nel campo dei test minimamente invasivi con l'endoscopia. Con il finanziamento della CCIL, il gruppo di ricerca si è recato settimanalmente all'Università della Pennsylvania per collaborare con i collaboratori per implementare il nuovo sistema di imaging nella clinica.

“La ciliegina sulla torta è stato il nostro studio clinico presso l’Università della Pennsylvania, dove abbiamo portato il sistema in sala operatoria e abbiamo visto i chirurghi eseguire una resezione del cancro. Il chirurgo ci ha consegnato il campione. Ci ha ricordato il motivo per cui siamo qui: non stiamo solo sviluppando un sistema in teoria; vogliamo vedere la traduzione clinica”, ha detto George.

Cosa verrà dopo per il gruppo di ricerca?

“Grazie al contributo di sostegno della CCIL, come estensione di questo progetto, vogliamo portare la nostra tecnologia di imaging oltre gli ospedali comunitari e i centri oncologici negli Stati Uniti, in luoghi come il Benin, in Africa, dove abbiamo una partnership. Vogliamo innovare progetti intelligenti ed economici per coloro che dispongono di meno risorse", ha affermato Gruev.

Sebbene il team abbia raggiunto un traguardo importante con la progettazione, lo sviluppo e l'implementazione di questa nuova tecnologia, continuerà a portare avanti ulteriori studi clinici per affrontare altri tipi di cancro. La ricerca del team è pubblicata nell'articolo “Bioinspired Color-Near Infrared Endoscopic Imaging System for Molecular Guided Cancer Surgery” nel Journal of Biomedical Optics (JBO).