Un nuovo sistema di imaging ottico sviluppato presso la Columbia University utilizza la luce rossa e vicino all’infrarosso per identificare i pazienti affetti da cancro al seno che risponderanno alla chemioterapia.

Il sistema di imaging potrebbe essere in grado di prevedere la risposta alla chemioterapia già a due settimane dall’inizio del trattamento.

I risultati di un primo studio pilota del nuovo sistema di imaging – un metodo non invasivo per misurare le dinamiche del flusso sanguigno in risposta a un singolo respiro – sono stati pubblicati oggi in Radiologia.

Il sistema di imaging ottico è stato sviluppato nel laboratorio di Andreas Hielscher, professore di ingegneria biomedica e ingegneria elettrica presso la Columbia Engineering e professore di radiologia presso l’Irving Medical Center della Columbia University.

NIR light may identify breast cancer patients who will benefit most from chemotherapy

Queste serie di immagini sono sezioni trasversali di un petto con un tumore, preso durante una pausa di respiro. Mentre un paziente trattiene il respiro, la concentrazione ematica aumenta fino al 10 percento (osservata in rosso).

I ricercatori della Columbia hanno scoperto che l’analisi dell’aumento e della diminuzione delle concentrazioni ematiche all’interno di un tumore potrebbe aiutarli a determinare quali pazienti risponderebbero alla chemioterapia. Credito: Andreas Hielscher / Columbia Engineering
“Attualmente non esiste un metodo in grado di prevedere l’esito del trattamento della chemioterapia nelle prime fasi del trattamento, quindi questo è un grande passo avanti”, dice Hielscher, co-leader dello studio, che è anche membro del Breast Cancer Program presso Herbert Irving Centro oncologico completo presso il Centro medico Irving NewYork-Presbyterian / Columbia University.

Il suo sistema di imaging mammografico tomografico ottico dinamico genera simultaneamente immagini 3D di entrambi i seni.

Le immagini consentono ai ricercatori di guardare il flusso sanguigno nel seno, vedere come cambia la vascolatura e come il sangue interagisce con il tumore. Aggiunge,

“Questo ci aiuta a distinguere i tessuti maligni da quelli sani e ci dice come il tumore risponde alla chemioterapia prima di quanto possano fare altre tecniche di imaging”.

La chemioterapia neoadiuvante, somministrata da cinque a sei mesi prima dell’intervento chirurgico, è il trattamento standard per alcune donne con tumore al seno invasivo, ma operabile, appena diagnosticato.

Lo scopo della chemioterapia neoadiuvante è eliminare le cellule tumorali attive, producendo una risposta completa prima dell’intervento chirurgico.

Coloro che ottengono una risposta completa hanno un rischio più basso di recidiva del cancro rispetto a quelli che non lo fanno.

Tuttavia, meno della metà delle donne trattate con chemioterapia neoadiuvante ottiene una risposta completa.

“I pazienti che rispondono alla chemioterapia neoadiuvante hanno risultati migliori rispetto a quelli che non lo fanno, quindi è importante determinare il trattamento precoce che avrà maggiori probabilità di avere una risposta completa”, afferma Dawn Hershman, MD, leader del Breast Cancer Program a l’Herbert Irving Comprehensive Cancer Center presso NewYork-Presbyterian / Columbia e co-leader dello studio.

“Se sappiamo presto che un paziente non ha intenzione di rispondere al trattamento che stanno ricevendo, potrebbe essere possibile cambiare trattamento ed evitare effetti collaterali”.

I ricercatori avevano sospettato che osservare il sistema vascolare nei seni potesse essere un indizio.

I tumori al seno hanno una rete più densa di vasi sanguigni rispetto a quelli che si trovano in un seno sano.

Il sangue scorre liberamente attraverso i seni sani, ma nei seni con tumori, il sangue viene assorbito dal tumore, inibendo il flusso sanguigno.

I farmaci chemioterapici uccidono le cellule tumorali, ma influenzano anche la vascolarizzazione all’interno del tumore.

Il team ha pensato che potrebbe essere in grado di raccogliere indizi ottici di questi cambiamenti vascolari, dal momento che il sangue è un forte assorbitore di luce.

I ricercatori hanno analizzato i dati di imaging di 34 pazienti con carcinoma mammario invasivo tra giugno 2011 e marzo 2016. I pazienti hanno posizionato confortevolmente il proprio seno nel sistema ottico, dove, a differenza dei mammogrammi, non c’era compressione.

Gli investigatori hanno catturato una serie di immagini durante una pausa di almeno 15 secondi, che ha inibito il riflusso del sangue attraverso le vene ma non l’afflusso attraverso le arterie.

Altre immagini sono state catturate dopo che il respiro è stato rilasciato, permettendo al sangue di fuoriuscire dalle vene del seno.

Le immagini sono state ottenute prima e due settimane dopo l’inizio della chemioterapia.

I ricercatori hanno poi confrontato le immagini con i risultati dei pazienti dopo cinque mesi di chemioterapia.

Hanno scoperto che vari aspetti dell’afflusso e del deflusso del sangue potrebbero essere usati per distinguere tra i pazienti che rispondono e quelli che non rispondono alla terapia.

Ad esempio, il tasso di deflusso del sangue può essere utilizzato per identificare correttamente i responder nel 92,3% dei pazienti, mentre l’aumento iniziale della concentrazione ematica all’interno del tumore può essere utilizzato per identificare i non responder nel 90,5% dei pazienti.

“Se possiamo confermare questi risultati nello studio più ampio che stiamo pianificando di iniziare presto, questo sistema di imaging potrebbe consentirci di personalizzare il trattamento del tumore al seno e offrire il trattamento che è più probabile a beneficio dei singoli pazienti”, dice Hershman, che è anche un professore di medicina ed epidemiologia alla Columbia University Irving Medical Center.

I ricercatori stanno anche studiando altre tecnologie di imaging per il monitoraggio del trattamento del carcinoma mammario, come la risonanza magnetica, l’imaging a raggi X e l’ecografia, ma Hielscher nota che questi non hanno ancora dimostrato la stessa promessa di questa nuova tecnologia.

“L’imaging a raggi X utilizza radiazioni dannose e quindi non è adatto per il monitoraggio del trattamento, che richiede sessioni di imaging ogni due o tre settimane”, afferma.

“Le risonanze magnetiche sono costose e richiedono molto tempo, da 30 a 90 minuti, per esibirsi. Poiché il nostro sistema acquisisce immagini in meno di 10 minuti e utilizza luce innocua, può essere eseguito con maggiore frequenza rispetto alla risonanza magnetica. “

Hielscher e Hershman stanno attualmente perfezionando e ottimizzando il sistema di imaging e pianificando uno studio clinico multicentrico più ampio.

Sperano di commercializzare la loro tecnologia nei prossimi tre-cinque anni.

Ulteriori informazioni: “Tomografia ottica diffusa dinamica per il monitoraggio della chemioterapia neoadiuvante nei pazienti con carcinoma mammario” Radiologia DOI: 10.1148 / radiol.2018161041
Riferimento alla rivista: ricerca radiologica e più informazioni sul sito web

Fornito da: ricerca della Columbia University School of Engineering and Applied Science e ulteriori informazioni sul sito web

CategoryCure, Patologie, Salute

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