Rak trzustki to jeden z najbardziej śmiercionośnych nowotworów, trudny do wykrycia w początkowych stadiach. Jednak nowatorskie zastosowanie obrazowania tensora dyfuzji (DTI) w badaniach nad tym nowotworem może stanowić przełom w diagnostyce. Czy wreszcie mamy szansę na wczesne wykrywanie tej groźnej choroby?
Rak trzustki ma niespecyficzne objawy - trudno go wykryć
Rak trzustki jest trzecią najczęstszą przyczyną zgonów z powodu nowotworów w USA i szóstą w Portugalii. W Polsce - piątą w przypadku kobiet i szóstą - 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. 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 takich zmian ma krytyczne znaczenie dla diagnozy choroby na wczesnym etapie i zrozumienia biologii PanIN.
Diagnostyka raka trzustki na nowym poziomie -obrazowanie tensora dyfuzji
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. Zmiany poprzedzające rozwój raka trzustki są bardzo trudne do rozpoznania z pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI).
Jak informuje pismo „Investigative Radiology” zespołowi Noama Shemesha z Champalimaud Research i Carlosa Bilreiro z oddziału radiologii Centrum Klinicznego Champalimaud w Lizbonie po raz pierwszy udało się tego dokonać z pomocą DTI, czyli odmiany MRI zwanej obrazowaniem tensora dyfuzji. To osiągnięcie może otworzyć drogę do wczesnej diagnozy klinicznej u osób zagrożonych, a także do oceny leczenia raka trzustki. Dopiero nowe badanie wykazało, że możliwe jest wykrycie PanINs 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 i innymi mikroskopijnymi obiektami, służą jako endogenny (pochodzący z samego organizmu) znacznik mikrostruktury tkanek - powiedział Noam Shemesh.
Nowatorskie zastosowanie MRI w walce z rakiem trzustki
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.
Diagnostyka raka trzustki - jak DTI zmienia zasady gry?
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 (T). Dla porównania: w praktyce klinicznej zazwyczaj używa się skanerów 1,5T lub 3T. 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. Wykonaliśmy również obrazowanie myszy w wielu punktach czasowych na naszym małym skanerze 1 Tesli, co jest odpowiednikiem klinicznego urządzenia MRI - tłumaczy Shemesh.
Na koniec autorzy wykonali obrazowanie próbek tkanek ludzkich. Uzyskali próbki od pacjentów i wykazali, że wyniki można odnieść także do ludzi. Pobrali części ludzkich trzustek i zeskanowali je w ten sam sposób, w jaki zrobili to z próbkami myszy. Histologia i patologia próbek wykazały, że DTI jest również skuteczne i efektywne w wykrywaniu zmian u ludzi.
- Nasza praca stanowi dowód koncepcji i podstawę do przeprowadzenia próby na ludziach, przy użyciu metody, która jest już zasadniczo wdrożona – podsumował Shemesh.
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.
Tomasz Wypych
Zdjęcie ilustracyjne, fot. Canva
Inne tematy w dziale Rozmaitości
