蛍光センサーホイル技術を用いた頭頸部癌における酸素消費量の定量化

Quantification of oxygen consumption in head and neck cancer using fluorescent sensor foil technology.

抄録

はじめに:

頭頸部扁平上皮癌（HNSCC）患者は、予後に悪影響を及ぼす局所再発に頻繁に悩まされている。したがって、腫瘍組織と正常組織を区別することは、外科的切除断端における残存腫瘍組織の検出や、画像に基づく手術計画時の検出を改善する可能性があり、臨床的に重要である。O消費量（OC）の違いは、外科的、画像誘導的アプローチを改善するための選択肢を提供するため、この目的に利用することができる。

INTRODUCTION: Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) patients suffer from frequent local recurrences that negatively impact on prognosis. Hence, distinguishing tumor and normal tissue is of clinical importance as it may improve the detection of residual tumor tissue in surgical resection margins and during imaging-based surgery planning. Differences in O consumption (OC) can be used to this aim, as they provide options for improved surgical, image-guided approaches.

方法:

本研究では、HNSCCにおけるOCを定量化する蛍光センサー箔ベースの技術の可能性を、3Dモデルおよび患者のin situで評価した。

METHODS: In the present study, the potential of a fluorescent sensor foil-based technology to quantify OC in HNSCC was evaluated in an 3D model and in situ in patients.

結果:

下咽頭および食道細胞株を用いたOCの測定により、I型コラーゲン細胞外マトリックスにがん関連線維芽細胞とともに埋め込まれた腫瘍細胞スフェロイドを直径440μmまで特異的に検出することができた。手術前のin situ測定は、携帯型記録装置と、酸素透過性膜とO反応性蛍光色素を固定化したセンサーホイルを用いて行われた。アクセスしやすいという理由から、側舌癌と口腔底癌が分析対象として選ばれた。OCは60秒間のスパンで評価され、腫瘍近傍の健常粘膜と比較して腫瘍組織で有意に高かった。

RESULTS: measurements of OC using hypopharyngeal and esophageal cell lines allowed a specific detection of tumor cell spheroids embedded together with cancer-associated fibroblasts in type I collagen extracellular matrix down to a diameter of 440 µm. Pre-surgery in situ measurements were conducted with a handheld recording device and sensor foils with an oxygen permeable membrane and immobilized O-reactive fluorescent dyes. Lateral tongue carcinoma and carcinoma of the floor of the mouth were chosen for analysis owing to their facilitated accessibility. OC was evaluated over a time span of 60 seconds and was significantly higher in tumor tissue compared to healthy mucosa in the vicinity of the tumor.

考察:

したがって、蛍光センサーフォイルを用いたOC定量化は、頭頸部腫瘍組織の鑑別に関連するパラメータであり、手術計画を支援する可能性がある。

DISCUSSION: Hence, OC quantification using fluorescent sensor foil-based technology is a relevant parameter for the differentiation of tumor tissue of the head and neck region and may support surgery planning.