DTI – przełom w diagnostyce raka trzustki

Portugalskim naukowcom udało się wykryć przednowotworowe zmiany w trzustce za pomocą DTI, czyli odmiany rezonansu magnetycznego zwanego obrazowaniem tensora dyfuzji. To osiągnięcie może otworzyć drogę do wczesnej diagnozy klinicznej u osób zagrożonych, a także do oceny leczenia raka trzustki.

• Pismo „Investigative Radiology” poinformowało, że po raz pierwszy udało się wykryć przednowotworowe zmiany w trzustce dzięki obrazowaniu metodą rezonansu magnetycznego (MRI)
• Wczesna diagnostyka polepsza rokowania pacjentów, ponieważ gdy rak trzustki zostanie odkryty w stadium lokalnym, szacowany pięcioletni wskaźnik przeżycia wynosi 44 proc., a w stadium z przerzutami 3 proc.
• MRI tensora dyfuzji jest zazwyczaj używane do obrazowania mózgu, ale nie wyklucza to jego zastosowania w innych narządach. Korzystając z DTI, naukowcy byli w stanie zobrazować zmiany mikrostrukturalne, które charakteryzują przednowotworowe zmiany zwane śródnabłonkową neoplazją trzustki (PanIN)
• Być może możliwe będzie połączenie DTI z innymi narzędziami diagnostycznymi, takimi jak płynna biopsja i sztuczna inteligencja.

Zmiany poprzedzające rozwój raka trzustki są bardzo trudne do rozpoznania za pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Jednak zespołowi Noama Shemesha z Champalimaud Research i Carlosa Bilreiro z oddziału radiologii Centrum Klinicznego Champalimaud w Lizbonie udało się tego dokonać z pomocą DTI, czyli odmiany MRI zwanej obrazowaniem tensora dyfuzji.

Większość przypadków raka trzustki diagnozowanych jest w zaawansowanym stadium

Rak trzustki jest trzecią najczęstszą przyczyną zgonów z powodu nowotworów w USA i szóstą w Portugalii. W Polsce – piątą w przypadku kobiet i szóstą wśród mężczyzn. Większość przypadków raka trzustki diagnozowanych jest późno, w zaawansowanym stadium, a leczenie jest trudne. Zgodnie z najnowszymi statystykami US National Cancer Institute, gdy choroba jest nadal w stadium lokalnym, szacowany pięcioletni wskaźnik przeżycia wynosi 44 proc. Ale gdy już wystąpią przerzuty, wskaźnik ten spada do około 3 proc.

Niestety, objawy raka trzustki (ból brzucha, niewyjaśniona utrata wagi, nowo rozpoznana cukrzyca, żółtaczka itp.) są niespecyficzne i łatwo je pomylić z objawami innych chorób. A gdy objawy się pojawiają, rak jest zazwyczaj już w zaawansowanym, nieoperacyjnym stadium.

MikroRNA mogą przewidywać ryzyko raka trzustkiNaukowcy zidentyfikowali w próbkach krwi specyficzne krążące mikroRNA (miRNA). Mogą one zidentyfikować osoby z wysokim ryzykiem zachorowania na raka trzustki. Zastosowane tej metody w badaniach przesiewowych pomoże przewidzieć zachorowanie na wiele lat przed diagnozą.

95 proc. przypadków raka trzustki to tzw. gruczolakoraki przewodowe trzustki (PDAC), a wiele z nich rozwija się z przednowotworowej zmiany zwanej śródnabłonkową neoplazją trzustki (PanIN). Dlatego wykrywanie zmian przednowotworowych dla PDAC – czyli głównie PanIN – ma krytyczne znaczenie dla diagnozy choroby na wczesnym etapie i zrozumienia biologii PanIN.

O ile na przykład w raku jelita grubego chorobę można stosunkowo łatwo rozpoznać, a nawet usunąć polipy jelitowe podczas kolonoskopii, zanim rozwinie się rak, problem z rakiem trzustki leży w braku nieinwazyjnych narzędzi diagnostycznych do wczesnego wykrywania choroby. Uniemożliwia to również badanie biologii PanIN i genezy guzów trzustki u ludzi.

Możliwe jest wykrycie PanIN za pomocą formy MRI zwanej obrazowaniem tensora dyfuzji

Dopiero nowe badanie wykazało, że możliwe jest wykrycie PanIN za pomocą formy MRI zwanej obrazowaniem tensora dyfuzji (DTI).

– DTI to metoda, która opiera się na dyfuzji cząsteczek wody wewnątrz tkanek. Ponieważ cząsteczki wody dyfundują wewnątrz komórek i oddziałują ze ścianami komórkowymi oraz innymi mikroskopijnymi obiektami, służą jako endogenny (pochodzący z samego organizmu) znacznik mikrostruktury tkanek – powiedział Noam Shemesh.

MRI tensora dyfuzji jest zazwyczaj używane do obrazowania mózgu, ale nie wyklucza to jego zastosowania w innych narządach. Metodę wynaleziono 30 lat temu, więc nie jest nowa, a tylko nowatorsko zastosowana, co ułatwiło procedury badawcze – praktycznie każda aparatura do MRI ma już wbudowaną opcję DTI.

– Ta praca była możliwa tylko dzięki połączonej wiedzy specjalistycznej wielodyscyplinarnego zespołu badaczy pod przewodnictwem Noama Shemesha, składającego się z radiologów i patologów, inżynierów i naukowców MRI oraz patologów weterynaryjnych – podkreślił Carlos Bilreiro.

Korzystając z DTI, naukowcy byli w stanie zobrazować zmiany mikrostrukturalne, które charakteryzują PanIN w próbkach tkanki trzustki i in vivo u myszy transgenicznych, które są podatne na rozwój tych zmian. „Dyfuzja zapewnia obrazom poziom kontrastu, który pozwala nam powiedzieć: „och, prawdopodobnie PanIN jest ukryty w tych pikselach” – wskazał Shemesh.

Obiecująca terapia dla pacjentów z nowotworami przewodu pokarmowego i trzustkiZnane są wyniki wieloośrodkowego, otwartego badania klinicznego PM1183-A-014-15 fazy I/II, oceniającego skojarzenie irynotekanu i lurbinektedyny u wcześniej leczonych pacjentów z nowotworami neuroendokrynnymi przewodu pokarmowego i trzustki (GEP-NEC) w 3 stopniu złośliwości (G3).

Naukowcy zaczęli od obrazowania próbek tkanki trzustki transgenicznej myszy w jednym z najsilniejszych skanerów MRI na świecie, który laboratorium Shemesha nabyło w 2015 r.: ultrawysokoprądowym urządzeniu MRI wytwarzającym pole magnetyczne o natężeniu 16,4 tesli. Dla porównania: w praktyce klinicznej zazwyczaj używa się skanerów 1,5 T lub 3 T. Następnie obrazy DTI każdej próbki zostały skonfrontowane z analizą histologiczną tej samej próbki, aby ustalić, czy zaobserwowane mikrostrukturalne zmiany pasowały do zmian widocznych w histologii próbek. Okazało się, że dopasowanie było bardzo dokładne.

Zespół wykazał ponadto, że zmiany te można wykryć u żywych myszy transgenicznych (in vivo). – Zrobiliśmy to za pomocą naszego drugiego dużego magnesu, skanera 9,4 tesli – wyjaśnił Shemesh. – Wykonaliśmy również obrazowanie myszy w wielu punktach czasowych na naszym małym skanerze 1 T, co jest odpowiednikiem klinicznego urządzenia MRI – dodał.

Na koniec autorzy badań wykonali obrazowanie próbek tkanek ludzkich. – Uzyskaliśmy próbki od pacjentów i wykazaliśmy, że nasze wyniki można odnieść także do ludzi. Pobraliśmy części ludzkich trzustek i zeskanowaliśmy je w ten sam sposób, w jaki zrobiliśmy to z próbkami myszy. Histologia i patologia próbek wykazały, że DTI jest również skuteczne i efektywne w wykrywaniu zmian u ludzi – wskazał Shemesh. 

– Nasza praca stanowi dowód koncepcji i podstawę do przeprowadzenia próby na ludziach, przy użyciu metody, która jest już zasadniczo wdrożona – podsumował.

Do wszelkich przyszłych zastosowań klinicznych potrzebne są jeszcze dalsze badania, choćby ze względu na techniczne różnice dotyczące aparatury MRI, w tym rozdzielczości uzyskiwanych obrazów. Być może możliwe będzie połączenie DTI z innymi narzędziami diagnostycznymi, takimi jak płynna biopsja i sztuczna inteligencja.