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内窥镜检查的消息
近红外荧光分子内窥镜使用局部和全身血管内皮生长因子A示踪剂检测食管发育不良病变
  1. Wouter B Nagengast1，
  2. Elmire哈特曼1，
  3. Pilar B Garcia-Allende2，
  4. Frans t.m Peters1，
  5. Matthijs D Linssen1，3.，
  6. 马克西米利安科赫2，
  7. 玛乔丽科勒4，
  8. Jolien J J Tjalma1，
  9. 。艾伦Karrenbeld5，
  10. Annelies Jorritsma-Smit3.，
  11. Jan H Kleibeuker1，
  12. Gooitzen M van Dam4，6，
  13. Vasilis Ntziachristos2
  1. 1消化内科和肝病科“，，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  2. 2生物成像和生物与医学成像研究所主席，慕尼黑工业大学和慕尼黑亥姆霍兹中心，慕尼黑、德国
  3. 3.临床药学与药理学系“，，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  4. 4外科，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  5. 5病理科，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  6. 6核医学与分子成像及重症监护科“，，格罗宁根大学医学中心，格罗宁根，荷兰
  1. 对应到Wouter B Nagengast博士，荷兰格罗宁根大学消化病学和肝病科，格罗宁根大学医学中心;w.b.nagengast在{}umcg.nl

http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2017-314953

数据来自Altmetric.com

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    消息

    食道腺癌(EAC)的发病率正在急剧上升。早期病变发现是改善疾病预后的关键因素。我们开发并研究了宽视场近红外荧光分子内窥镜(NIR-FME)，使用全身和局部给药荧光标记抗体对抗血管内皮生长因子(VEGFA)。14例Barrett 's食管(BE)患者行内镜黏膜切除术(EMR)联合NIR-MFE。在NIR-FME确认的20个异常病变中，高清窄带成像(NBI)和白光内窥镜(WLE)漏诊了4个病变。总体上25%的检出率提高提倡NIR-FME作为改善早期食管病变检测的有前途的“危险信号”技术。ClinicalTrials.gov IDNCT02129933．

    更详细地讲

    在世界范围内，每年有45万人被诊断患有食管癌。在西方国家，至少80%的此类癌症与EAC有关。1 - 4晚期疾病检测对治疗效果提出了挑战，每年导致40万人死亡。因此，迫切需要新的内镜技术来早期发现EAC。针对癌症特异性细胞和亚细胞部分的靶向荧光剂的内镜成像，即荧光分子内镜(FME)，已被认为是一种用于食管发育不良和癌症检测的新方法。5FME能够实现癌症特异性病理生理的表面和次表面可视化，超越了HD-WLE只能看到的表面形态和组织变色。6 - 10

    在本研究中，我们首次研究了EAC和发育不良的实时NIR-FME。一项针对BE患者的试点研究基于一种新型定制的近红外荧光内窥镜，搭配HD-WL临床镜(在线)补充图1)，并使用抗vegfa抗体贝伐珠单抗，用nir荧光标记800CW。VEGFA作为BE早期鉴别靶点的潜力首次被免疫组化证实，表明所有发育不良的组织都表达VEGFA(在线补充图2)．

    补充文件1

    该研究进一步比较了14例BE患者在临床检查食管时全身和局部使用示踪剂的情况，这些患者计划对先前诊断的病变进行EMR (图1一个)．5例患者在NIR-FME手术前2天静脉注射贝伐单抗800CW (4.5 mg，注射)。其他9例患者在宽视野NIR-FME之前立即接受了局部示踪剂，在腔表面喷洒贝伐单抗800CW(100µg/mL / cm BE)。在线补充表1总结研究对象及病变特点。

    Real-time VEGFA-targeted NIR-FME. (A) Schematic overview and timeline of the two NIR-FME approaches (n=14). (B) Examples of the systemic tracer based, and (C) the topical tracer results, summarising that all lesions could be visualised with NIR-FME, including one EAC area which was not visible during HD inspection (displayed in C—first row). (D) Additionally identified dysplastic areas during NIR-FME, which were missed during HD-NBI inspection. All fluorescence signals presented here are uncorrected; overlay images display the high intensities only. EAC, oesophageal adenocarcinoma; HD, high-definition; HGD, high-grade dysplasia; LGD, low-grade dysplasia; NIR-FME, near-infrared fluorescence molecular endoscopy; NBI, narrow-band imaging; VEGFA, antibody against vascular endothelial growth factor.
    " data-icon-position="" data-hide-link-title="0">图1
    图1

    实时vegfa靶向NIR-FME。(A)两种NIR-FME方法的示意图概述和时间轴(n=14)。(B)基于全身示踪剂的例子，(C)局部示踪剂结果，总结所有病变都可以用NIR-FME显示，包括一个在HD检查中不可见的EAC区域(显示在C -第一行)。(D)在NIR-FME中还发现了HD-NBI检查中遗漏的异常发育区域。这里显示的所有荧光信号都是未经校正的;叠加图像只显示高强度。EAC:食管腺癌;高清,高清晰度;HGD，高度发育不良;LGD，低度发育不良; NIR-FME, near-infrared fluorescence molecular endoscopy; NBI, narrow-band imaging; VEGFA, antibody against vascular endothelial growth factor.

    在全身示踪剂给药亚组中，5个EAC病变中有4个通过宽视野NIR-FME检查被很好地识别(图1 b)．第五病变起源于贲门，仅在内窥镜u型转弯时可见。由于当前纤维束的弯曲限制，本研究中使用的定制NIR-FME内窥镜无法接近该病变。尽管如此，这第五个病变显示出体外高荧光示踪剂摄取(在线)补充图3)．在局部示踪剂组，NIR-FME显示了所有(12/12)发育不良和肿瘤性病变，与HD-WLE检查时的病变轮廓完全匹配，包括仅通过随机活检确定的癌变区域(图1 c；共9例:1/9例HD-WLE/NBI检查无局灶灶，5/9例1局灶灶，3/9例2局灶灶)。此外，基于局部示踪剂的NIR-FME还发现了另外4个发育不良病变，这是HD-WLE和NBI检查未发现的(+33%,图1 d)．此外，与全身给药相比，局部给药导致体内肿瘤-背景比(TBR)略高，为4.30±0.41补充图4)．

    评论

    已知的局限性，临床上可用的内窥镜开始寻找新的成像技术，允许改进早期食管病变的检测。FME被认为是一种非常有前途的检测异常发育和肿瘤病变的方法。迄今为止，已有三项研究——一项体外研究和两项临床试验——报道了EAC中的FME5 11 12；然而，这些研究都没有对食管管腔进行实时宽视野检查。与之前的研究相比，NIR-FME技术有三个优势。首先，系统设计可以同时使用HD-WLE和灵敏的功能荧光检测病变。其次，NIR-FME提供了一种“红旗”监测方法，与共聚焦激光显微内镜相比，它可以检查至少四个数量级的视野，这种能力可以进一步用于指导活检。此外，在之前的研究中，可见光波长的转换5 11 12到近红外导致荧光检测具有卓越的灵敏度，允许第一次实时体内WLE和并发FME成像。最后，近红外波长较少受到血红蛋白吸收、自身荧光信号和组织散射的干扰。13

    在体内与HD-WLE同时记录的内镜下荧光图像与HD-WLE定义的病灶区域相匹配。此外，离体荧光成像与组织学结果精确匹配(图2一个；细节在线)。表现出荧光增加的区域——包括那些未被hd - wle鉴定为异常发育的区域——被组织病理学鉴定为异常(真阳性;图1罪犯)．随机活检，包含良性粘膜衬里，没有显示荧光(真阴性)。此外，在EMR后，我们没有观察到粘膜下层或切除边缘的荧光，这是由组织病理学证实的;所有EMR手术均为根治性(R0)切除，随访内窥镜证实。

    Ex vivo VEGFA and fluorescent signal analyses of study subjects. (A) Boxplot presenting IHC results (H-score: median, 10–90 percentile); a significant difference in VEGFA staining intensities is observed between the dysplastic and benign tissue sites (**P<0.0001). (B) Tukey boxplot presenting the MFIs observed (mean value in bold) (*P<0.05). (C) Fluorescence scan and 3D surface plot demonstrating that the tracer is located in the EAC area and (D) fluorescence microscopy of this same area showing NIR fluorescence within the stromal tissue, between the tumour ducts. (E) Fluorescence scan demonstrating that the tracer is located in tumour blood vessels and tumour ducts. EAC, oesophageal adenocarcinoma; EMR, endoscopic mucosal resection; HE, haematoxylin and eosin; HGD, high-grade dysplasia; IHC, immunohistochemistry; IM, intestinal metaplasia; MFI, mean fluorescence intensities; NIR, near-infrared; VEGFA, antibody against vascular endothelial growth factor.
    " data-icon-position="" data-hide-link-title="0">图2
    图2

    研究对象的体外VEGFA和荧光信号分析。(A)显示免疫组化结果的箱线图(H-score:中位数，10 - 90%);在发育不良组织和良性组织之间，VEGFA染色强度有显著差异(**P<0.0001)。(B)表示观察到的mfi的Tukey箱线图(粗体为平均值)(*P<0.05)。(C)荧光扫描和3D表面图显示示踪剂位于EAC区域，(D)同一区域的荧光显微镜显示肿瘤导管之间的间质组织内的近红外荧光。(E)荧光扫描显示示踪剂位于肿瘤血管和肿瘤导管中。EAC:食管腺癌;EMR，内镜黏膜切除术;HE，苏木精和伊红;HGD，高度发育不良; IHC, immunohistochemistry; IM, intestinal metaplasia; MFI, mean fluorescence intensities; NIR, near-infrared; VEGFA, antibody against vascular endothelial growth factor.

    此外，体外记录的荧光信号与细胞内高VEGFA染色一致(图2一个)．这一发现与之前的观察结果一致，将(标记的)-贝伐单抗摄取与VEGFA升高的区域联系起来。14 - 16此外，标记的贝伐珠单抗被困在细胞外基质中，当与附着在细胞表面的大型VEGFA亚型结合时。14日17据报道，在发育不良和肿瘤区域VEGFA的高表达可以用VEGFA在新生血管中的作用来解释，并且已经有报道在be发育不良中表达升高。17-22

    从全身示踪剂组获得的标本的离体评估显示，异常区域(EAC/高度发育不良)和良性粘膜衬里之间的平均荧光强度有显著差异，导致良好的离体TBR为16.7 (图2 b， P值<0.001)。此外，福尔马林固定切片和石蜡包埋切片的离体近红外显微镜证实EAC区域存在近红外荧光(图2 c)、肿瘤间质组织及周围肿瘤血管(图2 d e)，而在Barrett衬里正常的边缘可见低荧光。同样，接受局部示踪剂治疗的福尔马林固定标本的体外宏观成像在发育不良和EAC部位显示近红外荧光(在线)补充图5)，尽管与接受全身给药组的样品相比，由于固定过程中的药物冲洗，其强度通常较低。

    我们观察了4/14例患者的不良事件，所有已知的EMR手术并发症:出血(n=2)，恶心/头痛(n=1)和发烧(n=1)。这些事件很可能与示踪剂无关，因为仅使用了治疗性贝伐单抗剂量的1%-1.5% (4.5 mg vs 5 mg/kg)。我们的研究有几个局限性。首先，我们的NIR- fme系统使用敏感的纤维束进行荧光成像，但在标准高清内窥镜中集成近红外成像系统很可能简化程序。其次，我们的患者样本很小，并且出于安全性考虑，进行了I期研究，因此，需要进行随机II期或III期试验来验证NIR-FME在BE监测中的附加作用。

    总之，这项工作表明，在局部或全身使用示踪剂后，同时使用vegfa引导的NIR-FME和HD-WLE可用于检测be患者的发育不良和早期EAC病变。我们的体内研究结果表明，即使是平坦的和难以区分的病变也可以用NIR-FME识别。此外，与HD-WL/NBI内窥镜相比，局部示踪方法能够提高33%的早期病变检出率。

    致谢

    作者要感谢研究分析师W Boersma-van Ek在实验室的协助，特别是她在免疫免疫组合染色和评分过程中的贡献。此外，他们还要感谢JJGHM Bergman教授仔细阅读了手稿。

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    脚注

    • WBN和EH的贡献相当。

    • 贡献者WBN、EH、FTMP、JHK:参与临床研究设计。WBN、EH、JJJT、MK和FTMP:纳入患者，实施内镜手术和/或获取标本。PBG-A, WBN, VN:参与NIR-MFE系统开发。MDL和AJS:参与GMP示踪剂生产。AK:参与病理评估和离体数据分析。WBN和EH:起草稿件。FTMP, GMvD和VN:手稿的严格修订草案。WBN, GMvD和VN:设计研究概念和/或监督研究的各个方面。所有作者:均可查阅研究数据，并审核通过最终稿件。

    • 资金这项工作得到了荷兰癌症协会:KWF Kankerbestrijding (RUG 2012-5416)、DFG莱布尼茨奖的资助，并获得了来自荷兰外科手术公司(SurgVision BV)的分子成像无限制研究拨款。

    • 相互竞争的利益WBN和GMvD获得了来自荷兰SurgVision BV的分子成像开发无限制研究经费。GMvD和VN是外科手术公司的科学顾问委员会成员。其他作者没有冲突需要声明。

    • 病人的同意获得的。

    • 伦理批准METc格罗宁根。

    • 出处和同行评审不是委托;内部同行评审。