Le système d’imagerie par fluorescence jette les bases d’une meilleure élimination des tumeurs


Les chercheurs ont mis au point un système d’imagerie simple et peu coûteux qui utilise des molécules fluorescentes ciblant les tumeurs pour déterminer la profondeur des cellules tumorales dans le corps. Le système portable pourrait éventuellement aider les chirurgiens à faire la distinction entre les tissus sains et cancéreux avec une plus grande précision lors de l’ablation d’une tumeur.

Les médecins peuvent utiliser des molécules fluorescentes pendant la résection de la tumeur pour éclairer les cellules cancéreuses afin que le chirurgien puisse voir s’il reste du tissu cancéreux. Cependant, l’équipement nécessaire à cette technique n’est pas largement accessible et ne fournit généralement pas d’informations quantitatives sur la profondeur des cellules cancéreuses dans les tissus. L’accès à des informations approfondies aiderait les chirurgiens à retirer une couche complète de tissu sain autour de la tumeur, ce qui s’est avéré fournir les meilleurs résultats possibles pour les patients.

« Les quelques systèmes commerciaux qui fournissent des informations quantitatives approfondies sont volumineux et coûteux, ce qui limite leur utilisation en dehors des grands centres médicaux », a déclaré Christine M. O’Brien, chef de l’équipe de recherche du laboratoire de Samuel Achilefu à la faculté de médecine de l’Université de Washington à St. Louis. « Notre groupe s’est appuyé sur des travaux antérieurs dans ce domaine pour développer un système simple et peu coûteux capable de déterminer rapidement la profondeur des cellules tumorales à l’aide de sondes fluorescentes dans le proche infrarouge (NIR). »

Les chercheurs décrivent leur nouveau système dans la revue Optica Publishing Group Optique Biomédicale Express. Le système portable et facile à utiliser pourrait être utilisé dans des centres cliniques à faibles ressources, ce qui pourrait aider à minimiser les disparités en matière de santé.

« Des systèmes comme celui-ci pourraient être utilisés à l’avenir pour améliorer les résultats chirurgicaux des patients subissant une ablation de tumeur », a déclaré O’Brien. « Cela éviterait également d’avoir à attendre les résultats de la pathologie avant de confirmer si les cellules cancéreuses sont toujours présentes après l’ablation de la tumeur. »

Éclairer le cancer

La recherche a montré que les traitements chirurgicaux du cancer ont tendance à être plus efficaces si les chirurgiens enlèvent non seulement la tumeur, mais également une couche saine de tissu qui l’entoure complètement. Cependant, cela peut être difficile car il est difficile de déterminer les marges entre la fin de la tumeur et le début des tissus sains. De plus, l’épaisseur optimale de la couche saine dépend du type et de l’emplacement de la tumeur.

Pour aider à cette tâche, l’équipe de recherche d’Achilefu Lab dirigée par O’Brien a développé un nouvel instrument basé sur l’application d’un seul colorant fluorescent pendant la résection tumorale qui peut ensuite être excité par deux longueurs d’onde NIR différentes qui pénètrent à différentes profondeurs dans le tissu. La fluorescence NIR émise peut être imagée à travers les tissus, ce qui permet de détecter les cellules cancéreuses à 1 à 2 centimètres sous la surface.

La fluorescence d’excitation à double longueur d’onde utilise le fait que différentes couleurs, ou longueurs d’onde, de lumière parcourent différentes distances dans les tissus. En éclairant des molécules fluorescentes ciblant la tumeur avec différentes longueurs d’onde lumineuses et en comparant leurs réponses, il est possible de prédire à quelle profondeur les agents ciblant la tumeur sont situés dans le tissu.

« Plusieurs groupes de recherche ont contribué au développement de relations mathématiques qui relient la profondeur des fluorophores aux mesures de fluorescence ratiométriques », a déclaré O’Brien. « La montée en puissance des agents de contraste dans le proche infrarouge en cours de développement pour une utilisation en médecine nous a encouragés à nous appuyer sur les travaux antérieurs et à créer un système qui fonctionne dans le proche infrarouge et qui est également peu coûteux et simple à utiliser. »

Construire un système à double longueur d’onde

Le nouveau système d’imagerie par fluorescence utilise des LED de 730 nm et 780 nm pour fournir les deux longueurs d’onde de la lumière d’excitation et une caméra CMOS monochrome pour détecter la fluorescence résultante. Une LED de 850 nm a également été incorporée pour créer une image en fond clair qui permet de corréler les images de fluorescence avec la vue réelle du tissu. Les chercheurs ont décidé d’utiliser un agent expérimental appelé LS301, qui peut être administré pendant la résection tumorale, développé dans le laboratoire Achilefu, comme sonde infrarouge ciblant le cancer, car son large spectre d’excitation évite d’avoir à utiliser plus d’un fluorophore, ce qui aurait rendu l’application clinique plus complexe. Le LS301 fait actuellement l’objet d’essais cliniques chez des patientes atteintes d’un cancer du sein.

Après avoir testé le système sur des matériaux synthétiques en couches et des tranches de poulet, les chercheurs ont évalué sa capacité à prédire la profondeur d’une tumeur à partir de tumeurs mammaires cultivées chez la souris. Cela a été fait en injectant aux souris du LS301, puis en les imageant à l’aide du système. La capture des images nécessaires a pris 5 minutes. Les calculs basés sur ces images étaient bien corrélés avec la profondeur réelle de la tumeur, montrant une erreur moyenne de seulement 0,34 mm, ce qui est probablement acceptable pour une utilisation clinique.

Les chercheurs travaillent maintenant à rendre le système encore plus utile pour le guidage chirurgical en accélérant le traitement des données et en ajoutant une automatisation supplémentaire au système afin qu’il puisse balayer toute la surface des tissus.

Source de l’histoire :

Matériel fourni par OPTIQUE. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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