Borstkankerdiagnose zou enorm kunnen profiteren van spectroscopie

De analyse van kleine afzettingen van calcium in borstweefsel kan kanker en goedaardige tumoren helpen differentiëren, maar het is soms niet eenvoudig om een ??dergelijke diagnose te stellen. Nu gelooft een team van onderzoekers in de VS dat een nieuwe methode die een speciaal type spectroscopie gebruikt om calciumafzettingen tijdens een biopsie te lokaliseren, de nauwkeurigheid van de diagnose aanzienlijk kan verbeteren.
Het team, van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en Case Western Reserve University (CWRU), schrijft over het werk dat hen tot deze conclusie heeft geleid in een paper dat online is gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences op 24 december.

Calciumdeposito's

Microcalcificaties, of kleine afzettingen van calcium, vormen zich wanneer calcium uit de bloedstroom afgezet op afgebroken eiwitten en vetten achtergelaten door beschadigde en stervende cellen.
Ze kunnen een veelbetekenend teken van borstkanker zijn, maar de meeste tumoren die ze bevatten zijn goedaardig.
Microcalcificaties worden het vaakst gezien in borsttumoren, maar ze kunnen ook voorkomen, zij het zelden, in andere vormen van kanker, zegt co-senior auteur Maryann Fitzmaurice, senior onderzoeksmedewerker en adjunct universitair hoofddocent pathologie en oncologie bij CWRU, in een verklaring.
Verkalking speelt ook een belangrijke rol bij atherosclerose of verharding van de slagaders.

Biopsie kan een lange en zware procedure zijn

Wanneer microcalcificaties op een mammogram worden getoond, doen artsen een follow-up biopsie van het verdachte weefsel om op kanker te testen.

Uit cijfers blijkt dat in ongeveer 1 op de 10 gevallen met dergelijke microcalcificaties de tumor kankerachtig is, dus de follow-upbiopsie is van cruciaal belang.
Tijdens de procedure neemt de radioloog röntgenfoto's uit drie verschillende hoeken om de kleine calciumafzettingen te lokaliseren. Vervolgens wordt er een naald in het weefsel ingebracht en worden maximaal 10 weefselmonsters verwijderd.
Een patholoog test vervolgens deze monsters om te zien of ze microcalcificaties bevatten.
Maar in 15 tot 25% van de gevallen is het niet eenvoudig om een ??weefselmonster nauwkeurig te lokaliseren en te nemen, wat resulteert in een onduidelijke diagnose. Dit betekent dat de patiënt meer röntgenfoto's moet hebben en meer invasieve operaties moet ondergaan om verdere monsters op te halen.
Maar, zoals Fitzmaurice uitlegt, deze tweede poging is zelden succesvol:
"Als ze ze niet bij de eerste doorgang krijgen, krijgen ze ze meestal helemaal niet."
"Het kan een zeer lange en zware procedure voor de patiënt worden, met veel extra röntgenblootstelling, en uiteindelijk krijgen ze nog steeds niet waar ze naar op zoek zijn, bij een op de vijf patiënten," voegt ze eraan toe. .

Nieuwe methode gebruikt speciaal type spectroscopie

Spectroscopie is een manier om de samenstelling van een materiaal te bepalen door te bestuderen hoe het straling zoals licht absorbeert of verspreidt. Het wordt vaak gebruikt in de fysische en analytische chemie en er zijn ook veel toepassingen in de geneeskunde.

Een van de uitdagingen bij het toepassen van de techniek op de geneeskunde is kosten en snelheid: vaak is de apparatuur erg duur en traag om resultaten in "real time" te leveren.
Sinds enkele jaren werken het MIT en het CWRU-team aan het overwinnen van deze uitdaging om de radioloog binnen enkele seconden te helpen bepalen of het weefsel microcalcificaties bevat of niet.
In eerste instantie probeerden ze een methode gebaseerd op Raman-spectroscopie, die licht gebruikt om energieverschuivingen in moleculaire trillingen te meten, en die precieze moleculaire structuren onthult. Het voordeel van deze methode is dat deze zeer nauwkeurig is voor het identificeren van microcalcificaties. Maar het nadeel is dat de apparatuur duur is en dat de analyse lang duurt.
In deze laatste studie beschrijven de onderzoekers hoe ze zich tot een andere methode hebben gewend, genaamd "diffuse reflectantiespectroscopie", en ontdekten dat deze resultaten net zo accuraat waren als Raman-spectroscopie, maar veel sneller en tegen lagere kosten.
Mede-hoofdauteur Narahara Chari Dingari, een postdoc bij MIT, zegt:
"Met onze nieuwe methode konden we vergelijkbare resultaten behalen met minder tijd en minder kosten."

97% succespercentage met diffuse reflectie spectroscopie

Diffuse reflectie spectroscopie verzamelt en analyseert licht nadat het in wisselwerking is met het monster. Dit geeft een unieke "spectrografische signatuur".
In hun PNAS papier beschrijven de auteurs hoe zij 203 weefselmonsters binnen enkele minuten na verwijdering bij 23 patiënten hebben onderzocht.
Elk monster kan uit drie typen bestaan, elk met een eigen spectrografische handtekening. Het kan gezond zijn, het kan laesies bevatten zonder microcalcificaties, of het kan laesies bevatten met microcalcificaties.
Door deze patronen te analyseren, produceerde het team een ??computeralgoritme dat een succespercentage van 97% liet zien in het identificeren van weefsel met microcalcificaties.
Jaqueline Soares, een andere hoofdauteur en MIT-postdoc, suggereert dat de veranderingen in de manier waarop de verschillende weefsels licht absorberen waarschijnlijk te wijten zijn aan veranderde niveaus van specifieke eiwitten (elastine, desmosine en isodesmosine) die vaak zijn verknoopt met calciumafzettingen in ziek weefsel.

Simpele technologie met hoge nauwkeurigheid is een "goede eerste stap"

James Tunnell is universitair hoofddocent biomedische technologie aan de Universiteit van Texas en was niet betrokken bij het onderzoek. Hij beschrijft de studie als een "goede eerste stap" naar een systeem dat kan een grote impact hebben op de diagnose van borstkanker.
"Deze technologie kan worden geïntegreerd in het systeem dat al wordt gebruikt voor het nemen van biopsieën. Het is een zeer eenvoudige technologie die dezelfde nauwkeurigheid kan krijgen als ingewikkelder systemen."
Het team voorziet dat hun techniek door radiologen wordt gebruikt om een ??verbeterde "real-time" begeleiding te bieden voor de huidige biopsieprocedures.
Omdat het binnen enkele seconden de analyseresultaten oplevert, kan de nieuwe techniek de radioloog helpen de naald naar een andere plek te verplaatsen voordat hij monsters neemt.
De onderzoekers zijn van plan om een ??nieuwe studie uit te voeren om de aanpak in "real time" te testen: er worden biposieën bij patiënten uitgevoerd.
Fondsen van de National Institutes of Health, het National Institute of Biomedical Imaging en Bioengineering en het National Cancer Institute hebben de studie helpen financieren.
Geschreven door Catharine Paddock PhD