Strakker snijden dankzij Fluorescentie
Geneeskunde Het wegsnijden van tumoren kan veel nauwkeuriger als chirurgen de uitlopers van het gezwel en uitzaaiingen duidelijk kunnen zien met behulp van fluorescentie. In Groningen werken artsen aan de verfijning van deze techniek.
Chirurgen die kankerpatiënten opereren zien soms niet goed de grens tussen waar de tumor begint of eindigt. Laat staan dat ze makkelijk uitzaaiingen ter grootte van een speldenknop of kleiner kunnen vinden. Experimenteel kan dat al, met fluorescerende stoffen die de aanwezigheid van kankercellen verraden. Het fluorescerende stofje is daarvoor gekoppeld aan een antilichaam dat specifiek aan kankercellen bindt. Chirurgen zouden daarmee al tijdens de operatie kunnen zien of ze een tumor helemaal kunnen wegsnijden.
Dat voordeel hebben andere beeldvormende technieken niet. CT-, MRI- of PET- scans zijn belangrijk om het bestaan en de ligging van een tumor aan te tonen. Maar deze grote apparaten maken tumoren kleiner dan 3 millimeter bijna nooit zichtbaar en zijn alleen met veel moeite bruikbaar tijdens een operatie.
„Optische beeldvorming is veel goedkoper”, legt Gooitzen van Dam uit. Hij is hoogleraar oncologische chirurgie in Groningen en pioniert al jaren met toepassingen van fluorescentie in de kankerchirurgie. „Je kunt real time werken en spoort er tumoren van een luttele millimeter mee op.” Nadeel is dat niet het hele lichaam bekeken kan worden, alleen verdachte plekken. Tweede nadeel is het licht: dat dringt niet diep in lichaamsweefsel door. Voor Van Dam zijn de verschillende beeldvormende technieken dan ook complementair.
Bij fluorescentie zendt een stof waar licht op valt weer licht uit, maar van een andere golflengte. Van Dam gebruikt fluorescerende eiwitten die na aanstralen met zichtbaar licht infrarood licht uitstralen. Die straling dringt ongeveer anderhalve centimeter door in levend weefsel. Van Dam: „Dat lijkt weinig, maar als ik tijdens een operatie oppervlakkige uitzaaiingen op bijvoorbeeld een van de organen in de buik wil vinden, is dat genoeg. Hetzelfde geldt voor onderzoek naar oppervlakkige afwijkingen in de dikke darm of de slokdarm met een endoscoop.”
Een operatie waarbij de chirurg de fluorescentietechniek wil toepassen, begint eigenlijk al een paar dagen van tevoren. Een antilichaam met een fluorescerend label heeft enkele dagen nodig om overal door te dringen waar tumorcellen zitten.
Oud probleem
Het gebruik van antilichamen voor het labelen van kankercellen is niet nieuw. Ze worden zelfs gebruikt als geneesmiddel, of er kunnen celdodende medicijnen aan worden gebonden die dan bij de kankercellen worden afgeleverd. Ook zijn er tracers voor een PET-scan waarbij een anti- lichaam gekoppeld wordt aan een radioactieve isotoop.
Maar de toepassing in de chirurgie biedt een oplossing voor een oud probleem. Kleine uitlopers of uitzaaiingen zijn tijdens een operatie vaak onzichtbaar. Het overkomt elke chirurg dat na een operatie toch kwaadaardig weefsel is achtergebleven. De traditie is om ‘met een ruime marge’ weg te snijden, maar in de praktijk blijven bij bijvoorbeeld een op de vijf borst- of prostaatkankeroperaties restjes tumorcellen achter. Die groeien dan vaak weer uit tot een nieuwe tumor.
De doorbraak kwam voor het Groningse onderzoek toen Van Dam in een baanbrekend artikel in Nature Medicine (18 september 2011) beschreef hoe hij uitzaaiingen van eierstokkanker in beeld bracht door aan foliumzuur een fluorescerende stof te binden. Bijna alle eierstokkankers zijn bezaaid met receptoren die foliumzuur binden en dus ook het fluorescerende label. Foliumzuur nam hier nog de plaats in van het nu gebruikelijke antilichaam. Uitzaaiingen van deze tumor belanden vaak op het buikvlies of aan buitenzijde van de darmen in de buikholte. Tijdens een operatie maakte Van Dam een foto van de darm bij normaal licht, het beeld zoals iedere chirurg dat onder ogen krijgt. Hij legde de foto voor aan enkele zeer ervaren kankerchirurgen met de vraag hoeveel tumorhaarden ze zagen. Zeven, was het gemiddelde antwoord. Maar op het fluorescentiebeeld waren er vervolgens meer dan 30 te zien. Sommige kleiner dan een millimeter.
Beeldchip
Infrarood heeft als voordeel dat het verder in het lichaamsweefsel doordringt dan zichtbaar licht. Maar de chirurg kan het niet direct zien. Onderzoekers van de Technische Universität München ontwikkelden daarom een camerasysteem met een infrarood-gevoelige beeldchip. De camera registreert daarnaast echter ook het normale beeld van het operatiegebied. Beide beelden worden gecombineerd en dat is wat de chirurg tijdens de operatie op een beeldscherm te zien krijgt.
Ook de bereiding van de fluorescent gelabelde antilichamen is bewerkelijk. „Je kunt dit soort werk dan ook alleen maar doen als artsen, farmaceuten en technici nauw samenwerken”, zegt Wouter Nagengast, die niet alleen bijna maag-lever-darm arts is, maar ook farmacie studeerde. Nagengast onderzoekt het gebruik van de fluorescerende antilichamen in combinatie met endoscopie bij de opsporing van kanker in de dikke darm, de endeldarm en de slokdarm en om het effect van chemo- en/of radiotherapie bij endeldarm kanker te vervolgen.
In de dikke darm ontstaan de tumoren doorgaans uit poliepen, vaak paddenstoelvormige uitstulpingen van de darmwand. Er bestaan echter ook afgeplatte poliepen, die daardoor moeilijk herkenbaar zijn. Bij een endoscopie worden de gevonden kwaadaardige poliepen meteen verwijderd, het is daarom belangrijk alle poliepen te vinden. Perfect is de huidige standaardtechniek zonder fluorescentie-beeldvorming niet: ongeveer een kwart van de poliepen wordt gemist. Nagengast onderzoekt nu of een fluorescerend antilichaam gericht tegen een kenmerkende eigenschap van darmkanker de detectie van poliepen kan verbeteren.
Een van de nadelen, de beperkte weefseldoordringing van de infraroodstraling, is wellicht ook te omzeilen. Wanneer laserlicht het fluorescerende antilichaam raakt, straalt het label niet alleen infrarood uit, maar wordt ook plotseling opgewarmd. Daarbij ontstaat een drukgolf die te detecteren is als ultrageluid. Technici in München hebben hier een apparaat voor ontwikkeld dat in feite een kruising is van een laser met een echo-apparaat. Momenteel wordt het in Groningen getest bij gezonde vrijwilligers. Mogelijk is het ook bruikbaar bij dieper gelegen tumoren.
Liesbeth de Vries, hoogleraar medische oncologie in Groningen, wil het uiteindelijk gebruiken om van buitenaf te kunnen beoordelen of medicijn in voldoende mate in tumoren komt. „Maar met deze techniek zie je ook of tumoren al naar nabij gelegen lymfeklieren zijn uitgezaaid”, zegt ze. Nu moet zo’n klier er operatief voor worden verwijderd.
„Als dit werk en ook de mogelijkheden van de endoscopie geoptimaliseerd zijn kun je, zonder vervelend onderzoek en in vrijwel het hele lichaam tumoren opsporen en de uitwerking van medicijnen volgen”, concludeert De Vries.
Huup Dassen – NRC_20141011