Badanie tajemnic guzów mózgu zrewolucjonizuje leczenie nowotworów
Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego pozwala na ustalenie rozmiaru i lokalizacji guzów mózgu, jednak niewiele mówi o właściwościach biologicznych, które wpływają na skuteczność zastosowanego leczenia. Giacomo Annio, stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wykorzystał zaawansowaną technikę obrazowania zwaną elastografią rezonansu magnetycznego, aby przyjrzeć się bliżej glejakom wielopostaciowym, które stanowią najbardziej złośliwą grupę nowotworów mózgu. „Elastografia mierzy sztywność oraz miękkość tkanki nowotworu - to właśnie te właściwości dostarczają wskazówek dotyczących zachowania nowotworu, jego oporności na leczenie i naciekania na sąsiadujące tkanki”, wyjaśnia naukowiec. Annio wykorzystał dane dotyczące glejaka wielopostaciowego pochodzące z Szpitala Uniwersyteckiego w Oslo(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Norwegii, a także przeprowadził badania przedkliniczne na Uniwersytecie Stanforda w Stanach Zjednoczonych.
Urządzenie wielkości telefonu komórkowego
Urządzenie pozwalające na przeprowadzenie badania elastograficznego charakteryzuje się rozmiarami telefonu komórkowego. W celu przeprowadzenia badania lekarz przykłada je do głowy pacjenta, aby przesłać drgania do mózgu. Wywołane w ten sposób fale są wizualizowane przy pomocy rezonansu magnetycznego, gdy przenikają przez tkanki. „Pozwala to lekarzom spojrzeć na nowotwór z nowej perspektywy i przeanalizować jego właściwości fizyczne, co pozwala na analizę biologii guza w zupełnie nowy sposób”, mówi Annio. Projekt urządzenia rozwija obecnie amerykańska spółka Quality Electrodynamics, a spółka Siemens w Niemczech łączy je ze skanerami rezonansu magnetycznego. Obecnie rozwiązanie zaczyna pojawiać się w pierwszych szpitalach. Jak zauważa jednak badacz: „Dostosowanie tej technologii do badania guzów mózgu stanowi szczególne wyzwanie”. Realizowany przez badacza dzięki finansowaniu ze środków Unii Europejskiej projekt GLIOBID opiera się na rezultatach wcześniejszych inicjatyw - FORCE, w ramach której powstała technologia elastografii, a także ImPRESS, który skupiał się na zastosowaniu tej technologii w diagnostyce nowotworów mózgu. Annio był członkiem konsorcjów obu projektów.
Badania w Stanach Zjednoczonych
Pierwsze dwa lata stypendium otrzymanego w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” Annio spędził w Ośrodku Obrazowania Molekularnego działającym przy Wydziale Radiologii i Obrazowania Molekularnego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) Uniwersytetu Stanforda. W tamtejszym laboratorium skonstruował urządzenie do elastografii przy użyciu druku 3D i opracowanych przez siebie obwodów elektronicznych. Następnie nowy wynalazek został połączony z rezonansem magnetycznym w celu poszukiwania guzów mózgu u myszy. „Na Uniwersytecie Stanforda opatentowaliśmy środek teranostyczny – cząsteczkę łączącą leczenie i diagnostykę, którą można dostrzec za pomocą rezonansu magnetycznego”, zauważa Annio. „Cząsteczka ta uwalnia składnik, który zmienia mechanikę guza, rozszerzając naczynia krwionośne w miejscu jego występowania”. Jak dodaje badacz, takie rozwiązanie umożliwia dostarczanie większej ilości leku do wnętrza guza. „Dzięki elastografii mogliśmy zaobserwować wpływ właściwości mechanicznych guza na skuteczność leczenia. Dotychczas nikomu nie udało się tego osiągnąć”. U myszy poddanych leczeniu zmiany nowotworowe uległy zmniejszeniu. „Udało nam się zwiększyć przeżywalność”, twierdzi Annio. „Zastosowanie tej nowatorskiej metody umożliwia uzyskanie odpowiedzi na leczenie dostosowanej do biomechanicznego wzorca guza, co może ograniczyć stosowanie nieskutecznych leków i przyczynić się do rozwoju spersonalizowanych metod leczenia”, dodaje badacz.
Nowe spojrzenie na glejaki wielopostaciowe
Dzięki danym z badań klinicznych realizowanych w Szpitalu Uniwersyteckim w Oslo z udziałem 200 pacjentów chorującym na glejaka badacz zgromadził dodatkowe dane na temat tych złośliwych nowotworów. „Choć większość guzów charakteryzuje się większą sztywnością niż otaczające je tkanki, glejaki mózgu są bardziej miękkie”, wyjaśnia Annio. Lepkość guza, którą badacz określa mianem ściśliwości, może mieć większe znaczenie niż jego sztywność z punktu widzenia przewidywania złośliwości nowotworu. Elastografia pozwala także zbadać krwionośne wewnątrz guza oraz wzrost ciśnienia w mózgu. Annio zauważa, że w miarę rozwoju guza komórki nowotworowe namnażają się, powstaje nowa struktura podporowa i pojawiają się nowe naczynia krwionośne, które dostarczają środki odżywcze. „W tej zatłoczonej przestrzeni naczynia krwionośne guza są uciskane i nie mogą prawidłowo dostarczać krwi, tlenu, składników odżywczych ani leków”. Jak twierdzi Kyrre Eeg Emblem, kierownik Wydziału Fizyki i Radiologii Obliczeniowej Szpitala Uniwersyteckiego w Oslo i koordynator projektu, badania zostały rozszerzone na inne rodzaje nowotworów mózgu, takie jak oponiaki, które należą do najczęściej występujących nowotworów mózgu. „W tym przypadku ocena sił fizycznych pozwala neurochirurgowi zaplanować operację i ustalić, czy resekcja guza będzie łatwa, czy wręcz przeciwnie”, dodaje.
