Zmiany poprzedzające rozwój raka trzustki są bardzo trudne do rozpoznania z pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Jednak zespołowi Noama Shemesha z Champalimaud Research i Carlosa Bilreiro z oddziału radiologii Centrum Klinicznego Champalimaud w Lizbonie (Portugalia) 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.

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 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.

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.

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.

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 - wyjaśnił Shemesh. - Wykonaliśmy również obrazowanie myszy w wielu punktach czasowych na naszym małym skanerze 1 Tesli, co jest odpowiednikiem klinicznego urządzenia MRI".

Na koniec autorzy badań wykonali obrazowanie próbek tkanek ludzkich. „Uzyskaliśmy próbki od pacjentów i wykazaliśmy, że nasze wyniki można odnieść także do ludzi - wskazał Shemesh. - 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”.

„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. (PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ agt/