Предшествующие поражения рака поджелудочной железы очень трудно охарактеризовать с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). Но теперь, в новом исследовании, исследователи под руководством Ноама Шемеша и Карлоса Билрейро — соответственно, руководителя лаборатории доклинической МРТ в Champalimaud Research и врача отделения радиологии клинического центра Champalimaud — впервые показали, что особая форма МРТ, называемая диффузионно-тензорной визуализацией (DTI), способна надежно обнаруживать предраковые поражения в поджелудочной железе.

Их исследование, которое может открыть путь к ранней клинической диагностике у людей из группы риска, а также к оценке лечения рака поджелудочной железы, было опубликовано 13 декабря 2024 года в журнале Investigative Radiology .

Рак поджелудочной железы является третьей по значимости причиной смерти от рака в США и шестой в Португалии. Когда болезнь все еще локализована, предполагаемый пятилетний уровень выживаемости составляет 44%, согласно последним статистическим данным Национального института рака США. Но как только она дает метастазы, этот показатель снижается примерно до 3%.

К сожалению, симптомы рака поджелудочной железы (боль в животе, необъяснимая потеря веса, впервые выявленный диабет, желтуха и т. д.) неспецифичны и их легко спутать с симптомами других заболеваний. А когда симптомы проявляются, рак, как правило, уже находится в запущенной, неоперабельной стадии.

Девяносто пять процентов случаев рака поджелудочной железы — это так называемые аденокарциномы протоков поджелудочной железы (PDAC), и многие из них развиваются из предшествующего поражения, называемого интраэпителиальной неоплазией поджелудочной железы (PanIN). Это делает обнаружение предраковых поражений для PDAC — то есть, в основном, PanIN — критически важным для диагностики заболевания на ранней стадии и для понимания биологии PanIN.

За исключением того, что, в отличие от того, что происходит, например, с колоректальным раком, где полипы-предшественники рака легко видны при колоноскопии и удаляются, проблема с раком поджелудочной железы заключается в отсутствии неинвазивных диагностических инструментов для раннего обнаружения PanIN. Это также препятствует исследованию биологии PanIN и генезиса опухолей поджелудочной железы у людей.

«Выявление предшествующих поражений для PDAC, в основном (…) PanINs, — пишут авторы в своей статье, — может предоставить возможности для ранней диагностики и разработки более эффективных методов лечения

Новое использование существующего метода

Однако они добавляют: «ПанИН не диагностируется с помощью современных методов визуализации. (…) существует острая необходимость в разработке методов визуализации для диагностики и характеристики панИН, которые могли бы обеспечить раннюю диагностику до установления диагноза PDAC».

Именно это и было целью нового исследования. И исследователи обнаружили, что можно обнаружить PanINs с помощью формы МРТ, называемой диффузионно-тензорной визуализацией, или DTI.

«DTI — это метод, основанный на диффузии молекул воды внутри тканей. Поскольку молекулы воды диффундируют внутри клеток и взаимодействуют с клеточными стенками и другими микроскопическими объектами, они служат эндогенным индикатором микроструктуры тканей», — говорит Шемеш.

Диффузионно-тензорная МРТ обычно используется для визуализации мозга, но это не исключает ее использования в других органах. Она была изобретена 30 лет назад, так что она не нова, что хорошо, если ее будут применять к пациентам-людям. «Это не новый метод — он просто никогда не применялся в контексте предраковых поражений поджелудочной железы», — отмечает Шемеш.

«Именно Карлос [Билрейро, первый автор исследования]», — продолжает он, «пришел ко мне с этой идеей». Они сели вместе и попытались выяснить, какой метод МРТ мог бы контрастировать с PanIN, отличая их от простых, доброкачественных кист поджелудочной железы.

«Мы провели целое исследование по этому вопросу с [соавтором] Танией Карвальо из Гистологической платформы Фонда Шампалимо. Она очень помогла нам в этом — мы выяснили, что из-за этих PaniIN происходят изменения в микроструктуре ткани. А в моей лаборатории мы лучше всего умеем визуализировать микроструктурные изменения», — отмечает Шемеш.

«Эта работа стала возможной только благодаря объединенному опыту многопрофильной группы исследователей под руководством Ноама Шемеша, в состав которой входят рентгенологи и патологоанатомы, инженеры и ученые МРТ, а также ветеринарные патологоанатомы», — добавляет Билрейро.

Поскольку исследователи приступили к этому сотрудничеству между учеными и врачами, имея в виду возможность его внедрения в клиническую практику, наиболее эффективной стратегией фактически было протестировать уже существующий метод, а не разрабатывать что-то совершенно новое и непроверенное.

«Для трансляционных целей всегда очень полезно и эффективно, если вы можете модифицировать или адаптировать существующий метод, а не разрабатывать новый», — объясняет Шемеш. «В каждом сканере МРТ уже реализован этот метод. Просто способ, которым мы его использовали, немного новый».

Команда смогла обнаружить с помощью DTI микроструктурные изменения, характерные для PanIN в образцах ткани поджелудочной железы и in vivo для трансгенных мышей, склонных к развитию этих поражений. «Диффузия придает изображениям уровень контрастности, который позволяет нам сказать: «О, в этих пикселях, вероятно, скрыт PanIN», — отмечает Шемеш.

Образцы мышей и людей

Исследователи начали с визуализации образцов ткани поджелудочной железы трансгенных мышей на одном из самых мощных МРТ-сканеров в мире, который лаборатория Шемеш приобрела в 2015 году: сверхвысокопольном МРТ-аппарате 16,4 Тесла. Для сравнения, в клинической практике обычно используются сканеры 1,5 Т или 3 Т.

Затем они сопоставили изображения DTI каждого образца с гистологическим анализом того же образца, чтобы определить, соответствуют ли поражения (микроструктурные изменения), которые они видели, поражениям, обнаруженным в гистологии образцов. Они совпали — и очень точно.

Гистология заключается в визуализации под микроскопом тонких срезов подготовленной ткани (например, биопсии) для изучения структуры клеток и ткани и определения характера опухоли.

«Используя возможности современного оборудования МРТ, имеющегося в нашей лаборатории, нам удалось разработать метод магнитно-резонансной микроскопии, который позволяет нам напрямую сравнивать полученные изображения с гистологическими препаратами», — говорит Билрейро.

«Эта методика позволила нам продемонстрировать, что усовершенствованные последовательности диффузионной визуализации — DTI — способны обнаруживать предраковые поражения поджелудочной железы».

Команда также показала, что поражения можно обнаружить in vivo у трансгенных мышей. «Мы сделали это с помощью нашего другого большого магнита, сканера на 9,4 Тесла», — объясняет Шемеш. «И на самом деле мы также сделали снимки мышей в нескольких временных точках на небольшом сканере на 1 Тесла, который у нас есть», что эквивалентно клиническому аппарату МРТ.

Наконец, они визуализировали образцы тканей человека. «Мы получили образцы от пациентов и показали, что наши результаты распространяются на людей», — говорит Шемеш. «Мы взяли части поджелудочной железы человека и просканировали их так же, как и образцы мышей. Гистология и патология образцов показали, что DTI также эффективна и действенна для обнаружения поражений у человека».

«Наша работа представляет собой доказательство концепции и дает основу для проведения реальных испытаний на людях и пациентах с использованием метода, который в основном уже реализован», — заключает он.

Для будущего клинического использования явно необходимы дополнительные исследования: «Технические различия между МРТ в фундаментальных исследованиях и клинической визуализацией очевидны», — пишут авторы, «и (…) ожидается потеря разрешения из-за аппаратных ограничений клинических сканеров и ограничений по времени при визуализации пациентов».

«В будущих исследованиях необходимо изучить, можно ли использовать DTI в клиническом контексте для обнаружения и характеристики PanIN (…). Возможные комбинации DTI с другими диагностическими инструментами могут использоваться для повышения специфичности, такими как жидкая биопсия и искусственный интеллект».

Что касается будущего сотрудничества в области исследований и клиник, Шемеш полон энтузиазма. «Мои исследования направлены на поиск контраста [на снимках], но я был бы очень рад сотрудничать с врачами или рентгенологами, которые хотели бы глубже изучить это и помочь им сопоставить это с большей популяцией. Всегда очень приятно знать, что что-то, что ты разработал, может помочь пациентам».

Он также подчеркивает важность такого сотрудничества. «Этот проект разрабатывался годами. Потребовалось много усилий, чтобы разработать визуализацию на трансгенных мышах , и Карлос и техник из лаборатории Франциска Фернандес очень усердно работали над этим. Это были огромные усилия и огромный объем работы. И я действительно думаю, что в конечном итоге это окупилось, и в итоге это было действительно, действительно захватывающе».

«Я считаю, что это исследование представляет собой важную веху в изучении предраковых поражений поджелудочной железы», — отмечает Билрейро.

«Теперь мы можем обнаруживать эти поражения у животных и лучше понимать, как развивается рак поджелудочной железы. Мы также знаем, что DTI столь же эффективна в отношении поджелудочной железы человека. Что касается ее клинического применения , потребуются дальнейшие исследования, чтобы адаптировать метод к клиническому контексту и изучить возможности вмешательства или наблюдения за предраковыми поражениями.

«Таким образом, это исследование представляет собой первый шаг на пути к раннему выявлению рака поджелудочной железы с помощью магнитно-резонансной томографии, еще до развития рака».

Внимание, автоперевод! За ошибки перевода ответственности не несём. Первоисточник по ссылке.