Dezvoltarea unei metode de detecţie şi izolare în timp real a celulelor tumorale circulante din fluxul sanguin al bolnavilor de cancer prin metode de procesare de imagine şi pattern recognition

Cancerul reprezintă o problemă majoră de sănătate publică atât în ţările occidentale cât şi în România. În general, decesul prin cancer este cauzat de apariţia metastazelor. Procesul metastatic începe cu migrarea celulelor maligne din tumora primară, urmată de pătrunderea în circulaţie şi răspândirea lor în organism. Celulele tumorale circulante (CTC), “faza leucemică” a tumorilor solide, reprezintă cel mai promiţător marker tumoral al momentului. Ele se corelează cu supravieţuirea globalăşi cu supravieţuirea fără semne de boală, permiţând identificarea precoce a procesului metastatic, monitorizarea progresiei bolii şi urmărirea răspunsului la tratament. În plus, fiind echivalentul unei “biopsii lichide”, oferă promisiunea unor tratamente personalizate, bazate pe analiza biomoleculară a CTC. Identificarea CTC este un proces dificil şi, deocamdată nu există o metodă ideală de detecţie. Majoritatea metodelor actuale au o sensibilitate redusă deoarece analizează doar un mic eşantion din sângele circulant. Practica oncologică solicită o metodă sensibilă, care să permită monitorizarea continuă pe perioade extinse de timp şi care să poată fi repetată frecvent.

Proiectul actual îşi propune să dezvolte o metodă automată de detecţie şi izolare continuă, în timp real a CTC din fluxul sanguin al bolnavilor de cancer, pe baza caracteristicilor lor morfologice distinctive, după o idee originală propusă de directorul de proiect. Metoda se inspiră din sistemele automate de supraveghere video a traficului rutier. Astfel, se poate imagina un aparat portabil, alimentat cu baterii, care să monitorizeze continuu CTC, pe perioade îndelungate, în conditii de confort pentru pacient (la domiciliu). În principiu, sângele aspirat continuu de la pacient printr-un cateter intravenos cu dublu sens este trecut prin aparatul de analiză şi apoi reinjectat prin acelaşi cateter. În interiorul aparatului, sângele este pompat în flux laminar cu o viteză constantă printr-o cameră transparentă montată într-un microscop cu contrast de fază. Acesta permite vizualizarea în stare nativă, necolorată, a celulelor sanguine. Imaginile microscopice filmate cu o cameră de luat vederi ataşată microscopului sunt transmise sistemului informatic. Acesta, prin metode de analiză de imagine şi pattern recognition identifică CTC în timp real pe baza morfologiei distincte, acţionând un switch situat în aval, care deviază pentru o fracţiune de secundă fluxul sanguin înspre un recipient colector unde celula este stocată pentru o analiză ulterioară. Restul fluxului de sânge, lipsit de CTC, este reinjectat pacientului.

Scopul principal al proiectul este dovedirea valabilităţii metodei, în timp ce dezvoltarea variantei comerciale a aparatului va face obiectul unui proiect viitor (INOVARE). Concret, vom realiza un model experimental cu care vom testa in vitro probe de sânge de la voluntari sănătoşi, îmbogăţite artificial cu celule maligne din cultura. Vom folosi linii comerciale de cancer de sân, colon şi prostata, darîn paralel vom testa şi probe reale de sânge de la pacienţi cu aceleaş tipuri de cancer. Metoda va fi validată prin testarea comparativă a unor probe de sânge identice prin alte metode deja consacrate. În plus, viabilitatea CTC izolate va fi testată prin experimente de cultivare in vitro şi prin aplicarea unor tehnici de biologie moleculară pentru evidenţierea unor mutaţii specifice prin RT-PCR, secvenţiere, hibridizare in situ şi imunohistochimie.