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Natural fluorescence spectroscopy of human blood plasma in the diagnosis of colorectal cancer: feasibility study and preliminary results

In Italia il tumore del grosso intestino rappresenta la seconda causa di morte per tumore, dopo il cancro al polmone tra gli uomini e il cancro al seno tra le donne. La maggioranza dei tumori maligni del colon-retto insorge a partire da lesioni, spesso inizialmente del tutto benigne, dette polipi adenomatosi o adenomi. Queste strutture, di natura originariamente benigna, se non diagnosticate precocemente possono degenerare in cancro spesso in modo asintomatico. L’attuazione di programmi di screening per la diagnosi precoce dei tumori del colon retto riveste pertanto un ruolo fondamentale nel trattamento di tale patologia, specialmente nei gruppi di individui ad alto rischio. I principali test di screening per la diagnosi della patologia in oggetto in pazienti asintomatici sono la ricerca di sangue occulto nelle feci, la sigmoidoscopia, il clisma opaco e la colonscopia. Quest’ultimo rappresenta l’esame diagnostico più efficace poiché consente di avere un'immagine diretta della lesione e permette l'effettuazione di piccoli prelievi di tessuto. Purtroppo la necessità di un’adeguata preparazione del paziente, i costi non irrilevanti dell’esame e la scarsa compliance tra i pazienti, non consentono di proporre la colonscopia come test di screening per individui asintomatici.
Come per altri tumori, anche per il tumore del colon-retto esiste la possibilità di cercare e determinare, nel sangue, la presenza di particolari sostanze dette marcatori tumorali, correlate all'esistenza del tumore stesso. Tra marcatori tumorali proposti per la diagnosi dei tumori colonrettali, il più utilizzato è l’antigene carcinoembrionale, CEA, purtroppo caratterizzato da una scarsa sensibilità, inferiore al 25%. Quindi, l’assenza di elevati valori di un determinato marcatore non è sufficiente a formulare la diagnosi, così come la sola presenza di un marker tumorale non consentono con certezza di confermare la presenza della patologia.

Da alcuni anni, la fluoroscopia ottica è stata proposta come metodo alternativo nella diagnosi precoce di patologie tumorali. La fluorescenza dei tessuti biologici dipende infatti dalla composizione biochimica e dalla struttura istomorfologica degli stessi, proprietà entrambe soggette a modificazioni durante un’eventuale degenerazione tumorale. Precedenti studi hanno indicato, mediante analisi ex vivo, la presenza di differenze significative tra spettri di fluorescenza di adenomi, adenocarcinomi e mucosa non neoplastica del colon. In particolare, è stata verificata nei tessuti tumorali l’emissione di una fluorescenza a 635nm, ascrivibile a presenza di porfirine, la cui intensità è significativamente superiore a quella rilevata nel tessuto sano. Più recentemente, la stessa emissione è stata evidenziata nel plasma di pazienti affetti da cancro del cavo orale. Questi risultati ci hanno indotto ad effettuare uno studio preliminare sul plasma di alcuni pazienti affetti da cancro del colon, che ha evidenziato una significativa fluorescenza nella banda di emissione delle porfirine.
Questo progetto di ricerca si propone di investigare lo spettro di fluorescenza nativa del plasma di pazienti portatori di patologie tumorali del tratto gastrointestinale, al fine di verificare la presenza di un eventuale anomala concentrazione di porfirine endogene.

Bibliografia:

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  6.  

 

Abstract

AIM AND BACKGROUND: Fluorescence spectroscopy of biomolecules is considered a promising method to discriminate in vivo normal tissue from malignant tissue at various sites including breast, cervix, lung, and colon. However, only few studies have been reported on the feasibility of exploiting fluorescence spectroscopy of blood to characterize pathological changes usable in diagnostic oncology. In this study, the fluorescence characteristics of human blood plasma have been studied in the visible spectral range in an attempt to discriminate patients with colorectal cancer from subjects of a control population. PATIENTS AND METHODS: The study involved 341 subjects, including 169 blood donors with no evidence of disease, 143 patients bearing colorectal adenocarcinomas (36 in the colon, 38 in the sigmoid colon and 69 in the rectum), 11 patients with local relapse, 10 patients with familial adenomatous polyposis and 8 with single adenomas. Blood samples were collected from all subjects and plasma fluorescence spectrum was analyzed using a conventional spectrofluorometer. RESULTS: The intensity of a fluorescence emission peak around 615-635 nm, which could reasonably be ascribed to endogenous porphyrins, was significantly different between patients bearing colorectal cancer and blood donors. The diagnostic capacity of the method was tested by ROC analysis, which resulted in an area under the curve of 0.72, close to that reported for the CEA test. 

CONCLUSION: These results, although preliminary, suggest the potential of fluorescence measurements of blood plasma as an additional method for diagnostic application in colon cancer.

Tumori. 2007 Nov-Dec;93(6):567-71.

Natural fluorescence spectroscopy of human blood plasma in the diagnosis of colorectal cancer: feasibility study and preliminary results.
Lualdi M, Colombo A, Leo E, Morelli D, Vannelli A, Battaglia L, Poiasina E, Marchesini R.

Medical Physics Unit, Fondazione IRCCS Istituto Nazionale Tumori, Milan, Italy. manuela.lualdi@istitutotumori.mi.it

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