In Nederland wordt jaarlijks bij 1.400 volwassenen en 150 kinderen een tumor vastgesteld die ontstaat in de hersenen of het ruggenmerg. Een operatie is vaak de eerste stap in de behandeling. Op dit moment weet de neurochirurg tijdens de operatie nog niet om wat voor type hersentumor en welke mate van agressiviteit het precies gaat. De exacte diagnose is meestal pas één week na de operatie beschikbaar, namelijk nadat het tumorweefsel visueel en moleculair is geanalyseerd door de patholoog.
Prof. dr. Eelco Hoving, kinderneurochirurg en clinical director neuro-oncologie in het Máxima: 'Tijdens de operatie wordt soms bewust een klein restant tumorweefsel achtergelaten om neurologische schade te voorkomen. Maar als later bijvoorbeeld blijkt dat het om een zeer agressieve tumor gaat, is wellicht alsnog een tweede operatie nodig om dat laatste restje weg te halen. Dat levert dan opnieuw risico’s en spanning voor de patiënt en het hele gezin op. Dat wordt voorkomen doordat we al tijdens de eerste operatie weten met welk type tumor we te maken hebben.'
Deep-learning algoritme
Onderzoekers van UMC Utrecht ontwikkelden een nieuw ‘deep-learning algoritme’, een vorm van kunstmatige intelligentie, waardoor dat lange wachten niet meer nodig is.
Dr. ir. Jeroen de Ridder, onderzoekgroepsleider binnen UMC Utrecht en Oncode Institute onderzoeker: 'Recent is Nanopore sequencing beschikbaar gekomen: een technologie om DNA real-time uit te lezen. Wij ontwikkelden daarvoor een algoritme dat kan leren van miljoenen gesimuleerde realistische ‘DNA-snapshots’. Hiermee zijn we in staat binnen 20 tot 40 minuten het tumortype vast te stellen. En dat is snel genoeg om eventueel de chirurgische strategie aan te passen.'
Getest met biobank
Dr. Bastiaan Tops is hoofd van het Laboratorium voor kinderoncologie in het Máxima. Hij bracht de behoefte vanuit de operatiekamer en de nieuwe technologie samen. Dat kon mede dankzij financiering vanuit KiKa en met name de uitgebreide biobank die het Prinses Máxima Centrum al jaren bijhoudt. Daarin wordt onder andere weefsel van kinderen met een hersentumor opgeslagen. Het algoritme werd getraind en getest met behulp van de biobank.
'Dat we nu het type hersentumor al tijdens de operatie kunnen bepalen, toont aan hoe technologie de diagnostiek versnelt. En hoe we een bestaande biobank in kunnen zetten voor nieuwe technologie', vertelt Tops.
In de praktijk uitgevoerd
Vervolgens werd het hele proces ook diverse malen tijdens echte hersenoperaties uitgevoerd, van afname van het weefsel in de operatiekamer tot vaststelling van het tumortype. In het Máxima bij kinderen, en in Amsterdam bij volwassenen. De totale tijdsduur: 60 tot 90 minuten.
Het Prinses Máxima Centrum heeft geoordeeld dat de resultaten van de techniek voldoende betrouwbaar zijn en past het nu ook al in de praktijk toe bij kinderen voor wie de uitkomst mogelijk bepalend is voor het operatieplan. Amsterdam UMC gaat de techniek ook in de dagelijkse praktijk gebruiken, om de diagnoseduur te verkorten.
Jeroen de Ridder: 'Het is fantastisch dat we door het combineren van alle expertises, van fundamentele onderzoekers tot pathologen en chirurgen, in staat zijn geweest daadwerkelijk de stap naar de praktijk te maken. Zo kunnen we chirurgen helpen de uitkomst van operaties bij een hersentumor te optimaliseren.'
Vergelijkend onderzoek
Om de techniek nog breder en structureel in te zetten is meer onderzoek nodig. Meer tumortypes moeten worden toegevoegd aan het algoritme. Zo kan worden voldaan aan de internationale standaarden, waardoor vergelijking van data mogelijk wordt. Ook worden de uitkomsten van de nieuwe en huidige (langer durende) methode verder vergeleken, in samenwerking met andere (inter)nationale centra. Zo moet duidelijk worden of de nieuwe methode ook op lange termijn bijdraagt aan de kwaliteit van leven van de patiënten.