Protocole d’imagerie et de caractérisation de Terahertz pour les tumeurs fraîchement excisées du cancer du sein

L’imagerie et la spectroscopie de Terahertz (THz) ont connu une croissance rapide au cours de la dernière décennie. Le développement continu d’émetteurs THz plus efficaces et plus cohérents de l’ordre de 0,1 à 4 THz a fait croître leurs applications de manière significative^{de 1}. Un domaine où THz a montré la promesse et la croissance significative est le domaine biomédical². Le rayonnement THz s’est avéré non ionisant et biologiquement sûr aux niveaux de puissance généralement utilisés pour analyser les tissus fixes³. En conséquence, l’imagerie et la spectroscopie THz a été utilisée pour classer et différencier diverses caractéristiques tissulaires telles que la teneur en eau pour indiquer les dommages causés par la brûlure et la guérison⁴, la cirrhose du foie⁵, et le cancer dans les tissus excisés^6,7. L’évaluation du cancer en particulier couvre un large éventail d’applications cliniques et chirurgicales potentielles, et a été étudiée pour les cancers du cerveau⁸, foie⁹, ovaires¹⁰, tractus gastro-intestinal¹¹, et sein^{7,12,13,14,15,16,17,18,19}.

Les applications de THz pour le cancer du sein sont principalement axées sur le soutien de la chirurgie de conservation du sein, ou tumorectomie, par l’évaluation de marge. L’objectif d’une tumorectomie est d’enlever la tumeur et une petite couche de tissu sain environnant, contrairement à la mastectomie complète, qui enlève le sein entier. La marge chirurgicale du tissu excisé est ensuite évaluée par pathologie une fois que l’échantillon a été fixé en formaline, sectionné, incorporé dans la paraffine, et monté en tranches de 4 m à 5 m sur des lames de microscope. Ce processus peut prendre beaucoup de temps et nécessite une intervention chirurgicale secondaire à une date ultérieure si une marge positive est observée²⁰. Les lignes directrices actuelles de l’American Society of Radiation Oncology définissent cette marge positive comme ayant des cellules cancéreuses contactant l’encre de marge de surface²¹. L’imagerie THz pour le tissu hydraté à forte absorption est principalement limitée à l’imagerie de surface avec une certaine pénétration variable basée sur le type de tissu, qui est suffisante pour répondre aux besoins chirurgicaux de l’évaluation rapide de la marge. Une analyse rapide des conditions de marge pendant le réglage chirurgical diminuerait considérablement les coûts chirurgicaux et le taux de procédure de suivi. À ce jour, THz s’est avéré efficace en différenciant entre le cancer et les tissus sains dans les tissus formalisés, paraffin-embeddeds (FFPE), mais une étude supplémentaire est nécessaire pour fournir une détection fiable du cancer dans les tissus fraîchement excisés⁷.

Ce protocole détaille les étapes d’exécution de l’imagerie et de la spectroscopie THz sur des échantillons de tissus humains fraîchement excisés prélevés sur une biobanque. Les applications THz construites sur des tissus du cancer du sein humain fraîchement excisés ont rarement été utilisées dans la recherche publiée^7,18,22,23, en particulier par des groupes de recherche non intégrés à un hôpital. L’utilisation de tissus fraîchement excisés est également rare pour d’autres applications de cancer, avec la plupart des exemples de cancer humain non-sein étant rapportés pour le cancer du côlon^24,25. L’une des raisons en est que les blocs de tissus FFPE sont beaucoup plus faciles d’accès et de manipulation que les tissus fraîchement excisés à moins que le système THz utilisé pour l’étude fasse partie du flux de travail chirurgical. De même, la plupart des systèmes THz de laboratoire commercial ne sont pas préparés à manipuler les tissus frais, et ceux qui le font sont encore dans les étapes de l’utilisation de la croissance de la lignée cellulaire ou ont seulement commencé à regarder les tissus excisés à partir de modèles animaux. Pour appliquer THz à un paramètre peropératoire nécessite que des étapes d’imagerie et de caractérisation soient développées à l’avance pour les tissus frais afin que l’analyse n’interfère pas avec la capacité d’effectuer une pathologie standard. Pour les applications qui ne sont pas intrinsèquement destinées à être peropératoires, la caractérisation des tissus frais est encore une étape difficile qui doit être abordée pour travailler vers des applications in vivo et la différenciation.

L’objectif de ce travail est de fournir une ligne directrice pour l’application THz pour les tissus fraîchement excisés à l’aide d’un système commercial THz. Le protocole a été développé sur un système d’imagerie et de spectroscopie THz²⁶ pour les tumeurs murines de cancer du sein^13,17,19 et a été étendu au tissu chirurgical humain obtenu des biobanques^7,18. Tandis que le protocole a été généré pour le cancer du sein, les mêmes concepts peuvent être appliqués aux systèmes semblables d’imagerie de THz et d’autres types de cancers de tumeur solide qui sont traités avec la chirurgie où le succès dépend de l’évaluation de marge^27. En raison d’une quantité assez faible de résultats publiés THz sur les tissus fraîchement excisés, c’est le premier travail à la connaissance des auteurs de se concentrer sur le protocole de manipulation des tissus frais pour l’imagerie THz et la caractérisation.