Mediamente ogni giorno oltre 258 persone muoiono in Italia a causa di un tumore. I dati dell’Istituto nazionale di statistica (ISTAT) indicano i tumori come la seconda causa di morte (17% di tutti i decessi) dopo le malattie cardio-circolatorie (20%). Uno dei tumori che maggiormente colpisce la popolazione è il tumore del polmone. I ricercatori dell’Abramson Center dell’Università della Pennsylvania hanno trovato un modo per ovviare a uno dei più grandi problemi che caratterizza questa malattia, ovvero la tempestività della diagnosi, permettendo di rilevare la presenza di un tumore in tempo reale e senza necessità di analisi aggiuntive.
Cosa è il tumore al polmone
Il tumore al polmone è una delle malattie oncologiche più diffuse che si forma a causa di alterazioni genetiche del DNA delle cellule dei bronchi, bronchioli o alveoli. Queste alterazioni conferiscono alle cellule la capacità di riprodursi e crescere in modo incontrollato, facendo in modo che si creino delle masse in grado di diffondersi in altre parti del corpo, dando luogo alle metastasi.
Come si diagnostica il tumore
Uno degli esami principali per la diagnosi del tumore al polmone è la broncoscopia. Essa consiste nel prelievo del tessuto polmonare per mezzo del broncoscopio, che il medico introduce dalla bocca o dal naso e conduce fino a livello dei polmoni. Generalmente si effettua una biopsia per la diagnosi tumorale, in quanto con una semplice visita da parte del medico non è possibile verificare se un nodulo o una nuova formazione siano effettivamente dei tumori.
I problemi dell’attuale tecnologia medica
Oggi i limiti principali che caratterizzano le biopsie sono 1) la bassa resa diagnostica, relativamente al caso di piccoli noduli, e 2) il non riuscire a fornire informazioni diagnostiche in tempo reale, richiedendo quindi un’analisi istopatologica che spesso necessita diversi giorni per poter essere completata. Ciò comporta non solo un incremento di ansia per il paziente e i familiari, ma anche un aumento dei costi sanitari dovuti ad ulteriori procedure aggiuntive.
La soluzione proposta dall’Abramson Center
I ricercatori dell’Abramson Center dell’Università della Pennsylvania hanno trovato un modo per identificare il cancro ai polmoni in tempo reale durante la biopsia, individuando con una precisione del 96% le cellule tumorali. La nuova metodologia introdotta è l’endomicroscopia laser confocale a base di ago nel vicino infrarosso (NIR-nCLE). Questa tecnica rappresenta l’integrazione di due tecnologie già esistenti:
- Imaging in frequenza NIR utilizzando Pafolacianina
- Imaging nCLE
Si integra un tracciante nel vicino infrarosso (NIR), mirato al cancro con un sistema di endomicroscopia laser confocale (needle-based confocal laser endomicroscopy, nCLE) a base di ago, per rilevare il segnale NIR proveniente dalla massa tumorale.
Di seguito, un breve excursus tecnico sull’accoppiamento delle due tecniche.
Imaging in frequenza NIR utilizzando Pafolacianina
L’imaging in frequenza NIR consiste nella somministrazione per via sistemica di traccianti ottici mirati al tumore prima dell’intervento chirurgico. L’Intraoperative Molecular Imaging (IMI), utilizzando il tracciante pafolacianina, ha mostrato efficacia nel discriminare il tessuto tumorale dal tessuto normale, ma non è stata valutata la sua capacità di localizzare il cancro a livello cellulare.
Imaging nCLE
Il CLE basato su fibra fa uso di un laser a bassa potenza che illumina il tessuto di interesse e trasmette la luce riflessa dal tessuto tramite un fascio di fibre ottiche flessibili per generare immagini di tessuto ad alta risoluzione, a livello cellulare.
La nuova tecnica combina l’imaging nel vicino infrarosso (NIR) con tracciante di pafolacianina, insieme a un sistema nCLE ultrasottile e flessibile. Ciò avviene per sfruttare sia la specificità del tracciante del cancro NIR sia la risoluzione a livello cellulare di CLE.
Il principio alla base della nuova tecnologia
La nuova metodica consiste nel somministrare il tracciante a base di pafolacianina sotto forma di iniezione endovenosa prima dell’intervento chirurgico. Si tratta di un farmaco di imaging progettato per incrementare la capacità di localizzazione del tessuto canceroso. È costituito da un colorante fluorescente NIR (S0456) coniugato a un analogo del folato, che segnala le cellule maligne che sovra-esprimono il recettore del folato alfa.
Successivamente, un laser a bassa potenza illumina il tessuto di interesse e trasmette la luce riflessa dal tessuto tramite un fascio di fibre ottiche flessibili, per generare immagini di tessuto ad alta risoluzione.
Tale abbinamento consente l’imaging dell’autofluorescenza e l’imaging a contrasto inverso dei tessuti.
Questa tecnologia ha una risoluzione tale da poter rilevare le cellule tumorali nei tumori umani di diametro inferiore a 2 cm.
Un altro importante contributo che viene aggiunto dall’introduzione di questa nuova metodica è la possibilità di effettuare una diagnosi in tempo reale, riducendo quindi i tempi di attesa. I risultati sono quindi istantanei, permettendo la visione immediata delle eventuali cellule tumorali rappresentate nel referto da una fluorescenza.
Tale tecnologia fornisce quindi immagini facilmente interpretabili, che consentono una discriminazione altamente accurata tra tumore e tessuto normale da parte di osservatori non esperti. Ciò è possibile in quanto mira direttamente alle cellule tumorali e fornisce immagini con una lettura binaria (presenza o assenza di cellule fluorescenti), che può essere interpretata da non esperti.
Esperimenti condotti
Sono stati svolti diversi esperimenti dal gruppo di ricercatori dell’Abramson Center, condotti con linee cellulari primarie di cancro del polmone, colorate con il tracciante. Si è potuto constare la capacità di rilevare singole cellule maligne anche se co-coltivate con normali fibroblasti polmonari, fino a un rapporto di 1:1000.
Questa è una scoperta che risulta essere particolarmente importante, poichè i tumori polmonari sono costituiti anche da una quantità significativa di cellule non maligne che compongono il microambiente tumorale.
Tramite microscopia confocale si è potuta notare la capacità di differenziare i due tipi di cellule (tumorali e non tumorali), in quanto le singole cellule tumorali hanno mostrato un’intensità di fluorescenza nettamente superiore rispetto alle normali cellule di sfondo.
Figura 3. A sinistra: microscopia confocale accoppiata. A destra: immagini NIR-nCLE di cellule di adenocarcinoma polmonare. Le frecce bianche indicano le cellule tumorali, distinguibili dal resto della popolazione cellulare (non tumorale) di fibroblasti polmonari normali. La freccia rossa indica una fluorescenza discordante. Credits: Nature
Limiti riscontrati
Si evidenzia un’elevata concordanza tra la fluorescenza NIR-nCLE e la fluorescenza GFP, ma con una leggera sovrastima del numero di cellule maligne da parte di NIR-nCLE. Ciò risulta essere uno dei limiti che caratterizza questa tecnica, in quanto implica una possibile diagnosi di alcuni falsi positivi.
Tale errore di diagnosi potrebbe essere dovuto al fatto che l’uso del segnale di intensità della fluorescenza per distinguere tra tumore e tessuto normale è intrinsecamente limitato da una serie di elementi, tra cui l’eterogeneità dei tessuti e la profondità di penetrazione del segnale. Risulta dunque importante la determinazione di una soglia di intensità di fluorescenza che può in definitiva ovviare alla necessità di un’interpretazione soggettiva dell’immagine da parte degli osservatori umani.
Conclusioni
Ad oggi la tecnica NIR-nCLE possiede ancora delle limitazioni e dovrà essere con il tempo perfezionata, ma per il momento risulta essere sicuramente una buona base in grado di diagnosticare in maniera più accurata lesioni anche molto piccole che potrebbero essere cancerose.
Il rilevamento ottico in tempo reale su paziente con tumore polmonare consente di effettuare una diagnosi precoce agendo a livello cellulare e con accuratezza, risultando quindi significativamente importante per la salute del paziente. La tecnologia, una volta perfezionata, potrebbe essere utilizzata per il rilevamento di ulteriori tipologie di cancro e questo risulterebbe particolarmente importante
“La possibilità di illuminare una singola cellula che altrimenti potrebbe risultare invisibile agli occhi offre ai pazienti l’opportunità di una diagnosi precoce prima che il cancro si diffonda. Questo approccio possiede il potenziale per migliorare le informazioni che otteniamo dalle biopsie e può aumentare le nostre possibilità di identificare precocemente il cancro”.
Gregory T. Kennedy, PhD – Autore della ricerca
Fonti e approfondimenti
- Nature – Targeted detection of cancer at the cellular level during biopsy by near-infrared confocal laser endomicroscopy
- Istat – Statistiche Istat
- Salutarmente – Broncoscopia: Guida Completa all’Esame
- b92 – Osam ranih znakova pokazuju da imate rak pluća
- UPSalute – Tumore ai Polmoni (credits for the cover picture of the news on this page)
