VerTechEU/2015-1

Wielkość lub zakres

Zespół medyczny zaangażowany do realizacji projektu powinni stanowić lekarze specjaliści z zakresu gastrologii i proktologii. Głównym ich celem podczas realizacji prac w projekcie będzie:— wykonanie pomiarów widm Ramana w biopsjach, celem zebrania widm Ramana pochodzących z tkanek zdrowych i chorych;— przeprowadzenie pilotażowych testów klinicznych, celem określenia najlepszego sposobu modyfikacji istniejącej sondy by można było za jej pomocą prowadzić badania przewodu pokarmowego;— przeprowadzenie właściwych badań klinicznych, na podstawie których zebrany zostanie materiał badawczy do ustalenia widm Ramana i opracowania algorytmu;— wykonanie ostatecznych testów walidacyjnych z udziałem pacjentów na stworzonym urządzeniu z zaimplementowanym algorytmem.Prace powinny zostać wykonane w laboratorium gastro i kolonoskopii, która rocznie przeprowadza min. 300 tego rodzaju zabiegów łącznie i obsługuje rocznie nie mniej niż 1000 pacjentów. W czasie realizacji projektu podwykonawca będzie odpowiedzialny za prowadzenie badań klinicznych (pilotażowych, właściwych i walidujących) w oparciu o opracowywane narzędzie diagnostyczne (prototyp 1.0 i 2.0). Pełna diagnostyka obejmować będzie przeprowadzenie gastro i/lub kolonoskopii za pomocą endoskopu oraz badań dodatkowych z sondą endoskopową Ramana. Badanie obejmie także badanie histopatologiczne w przypadku wykonania biopsji. Poza częścią diagnostyczną związaną z zastosowaniem nowego urządzenia diagnostycznego, zespół medyczny podwykonawcy będzie brał udział w pracach związanych z ostateczną walidacją urządzenia i opracowanego dla niego algorytmu diagnostycznego. Będzie także wspierał Wnioskodawcę w przygotowywaniu publikacji naukowych oraz w konferencjach promujących uzyskiwane wyniki w czasie realizacji projektu.Celem etapu 1 projektu, z czym związana jest przedmiotowa usługa, jest przeprowadzenie wstępnych i właściwych badań klinicznych wśród pacjentów z podejrzeniem zmian nowotworowych w przewodzie pokarmowym wg. protokołu badania klinicznego z użyciem prototypu narzędzia diagnostycznego oraz zebranie materiału do opracowania metodologii badawczej, wykorzystującej spektroskopię Ramana. Etap 1, składający się z zadań 1-5, będzie realizowany przez okres 33 miesięcy od pierwszego miesiąca rozpoczęcia projektu.UWAGA: Dla chronologii działań i przejrzystości, poniżej przedstawiono zadania wykonywane przez Zamawiającego (3, 5), poprzedzające Zadanie dedykowane dla podwykonawcy.Zad. 1. Konsultacje przy pomiarze widm Ramana materiału badawczego pobranego za pomocą biopsjiWykonany zostanie pomiar widm Ramana za pomocą istniejącej, opatentowanej sondy endoskopowej, która na tym etapie zostanie przeskalowana tak by pasowała średnicą i długością kanału do urządzeń w ośrodku badawczym, który prowadzić będzie badania kliniczne. Pomiar wykonany zostanie zarówno w niskich (LF) jak i w wysokich (HF) częstotliwościach w zakresie liczb falowych (500-1800 cm-1) na świeżych biopsjach oraz na wyciętych próbkach tkanek z 785 milimetrową diodą laserową. Celem tego zadania jest potwierdzenie, iż istnieją znaczące różnice w widmach Ramana pomiędzy normalną tkanką a tkanką z guzem złośliwym, oraz wstępna ocena rejonów widm Ramana, które pokazują największą różnicę pomiędzy tkanką normalną a tkanką złośliwą. Przewiduje się, że guzy pokazują większy procent sygnałów dla kwasów nukleinowych, tryptofanu oraz fenyloalaniny, a mniejszy procent sygnałów dla fosfolipidów, proliny oraz waliny, w porównaniu do normalnej tkanki. W czasie pomiaru zidentyfikowanych zostanie 20 różnych próbek, znajdujących się w różnych stadiach choroby, które następnie zostaną poddane badaniu histopatologicznemu. Wyniki badań histopatologicznych zostaną porównane z wynikami badań uzyskanymi za pomocą spektroskopii Ramana. Zadanie trwać będzie 3 miesiące od początku projektu.Zad. 2. Pilotażowe testy kliniczneCelem zadania jest przeprowadzenie pilotażowych klinicznych testów kontrolnych na grupie 20 pacjentów, aby wykazać potencjał dla planowanego do opracowania urządzenia do zwiększania wykrywalności nowotworów przewodu pokarmowego in vivo, oraz do wykrycia, czy pomiary Ramana o niskiej częstotliwości (zakres licz falowych 500-2000 cm-1) albo wysokiej częstotliwości (zakres 1500 – 3400 cm-1) są optymalne. Widma in vivo w zakresie niskiej częstotliwości mogą pokazywać zwiększony sygnał auto fluorescencyjny tkanki, który może przyczyniać się do trudności związanych z uzyskaniem przejrzystego widma Ramana z surowych danych. Uzyskane w tym zadaniu informacje pomogą umożliwią właściwą modyfikację urządzenia oraz metodologii badawczej. Zadanie realizowane będzie przez okres 3 miesięcy (pomiędzy 4 a 6 miesiącem trwania projektu).Zad. 3. Wstępna analiza pozyskanych danych (realizowane przez Zamawiającego)W ramach zadania wykonana zostanie wstępna analiza danych mierzonych widm Ramana, uzyskanych podczas kontrolnych testów klinicznych. Jego celem jest oszacowanie jak duża liczba przypadków każdego typu nowotworu jest potrzebna do wykrycia różnic widmowych, oraz do uzyskania statystycznie istotnego rezultatu związanego ze sprawnością używania widm Ramana do rozróżnienia patologii tkanek. Zadanie realizowane będzie w 7 miesiącu trwania projektu.Zad. 4. Właściwe badania kliniczneCelem zadania jest walidacja opracowanego prototypu 1.0 urządzenia diagnostycznego z szybkim system Ramana oraz miniaturową laserową sondą endoskopową Ramana w warunkach klinicznych na grupie 300 pacjentów. W zadaniu wykonane zostaną wielowymiarowe pomiary kliniczne pacjentów z ewentualnymi ukrytymi zmianami przednowotworowymi, przedinwazyjnymi oraz inwazyjnymi nowotworów. Z wykonanych pomiarów zebrane zostaną dane widm, w celu oceny wydajności diagnostycznej spektroskopii Ramana in vivo w diagnozowaniu nowotworów układu pokarmowego.Zadanie realizowane będzie przez 24 miesiące od 10 miesiąca trwania projektu.Zad. 5. Badania pochodzenia widm Ramana in vivo (realizowane przez Zamawiającego)W zadaniu przeanalizowane zostanie pochodzenie właściwości widmowych Ramana in vivo, co pomoże zidentyfikować strukturalne oraz kompozycyjne różnice białek oraz materiału genetycznego pomiędzy nowotworami złośliwymi a zmianami niezłośliwymi, oraz normalną tkanką. Pozwoli to uzyskać wiedzę z zakresu przekształcania się nowotworów górnej części układu pokarmowego z niezłośliwego w złośliwy. Opracowane zostaną dwa różne poziomy badań: (1) szybki system spektroskopowy Ramana zostanie użyty do pomiaru właściwości rozszczepienia różnych składników tkanek (np. hemoglobiny, kolagenu, elastyny, tryptofanu, tyrozyny, NAD, flawin, lipidów oraz kwasów nukleinowych, itp.) w syntetycznej bądź wydobytej formie; (2) system mikro-spektrofotometrowy (MSP) zostanie użyty do przeprowadzenia mikroskopijnych pomiarów widmowych Ramana na przekroju zamrożonej tkanki. Zadanie realizowane będzie w miesiącach 8 i 9 trwania projektu.Efektem końcowym realizacji zadania będą 3 protokoły z przeprowadzonych badań klinicznych. Pierwszy z pilotażowych badań klinicznych, będzie podstawą do wykonania prototypu 1.0 urządzenia. Drugi z właściwych badań klinicznych będzie podstawą dla opracowania metodologii badawczej i stworzenia algorytmu dla urządzenia. A trzeci będzie weryfikował ostateczne urządzenie (prototyp 2.0).Celem etapu 2 projektu, z czym związana jest przedmiotowa usługa jest przeprowadzenie pogłębionej analizy materiału badawczego i danych pozyskanych w czasie badań klinicznych celem wyodrębnienia widm Ramana, odpowiadających za określony stan badanych tkanek. Pozyskanie tej wiedzy posłuży opracowaniu metodologii badawczej dla opracowywanego urządzenia oraz algorytmu, w które to narzędzie będzie wyposażone, pozwalającego na stawianie właściwej diagnozy w czasie badania. Etap 1, składający się z zadań 1-6, będzie realizowany przez zespół medyczny Wnioskodawcy wspierany przez asystentów naukowych, którzy brali udział we wcześniejszych badaniach nad spektroskopią Ramana do zastosowań w diagnostyce raka płuc i raka skóry przez okres ostatnich 10 miesięcy trwania projektu. W ostatnich dwóch miesiącach opracowany algorytm zostanie zwalidowany w warunkach klinicznych przez podwykonawcę.UWAGA: Dla chronologii działań i przejrzystości, poniżej przedstawiono zadania wykonywane przez Zamawiającego (1-5), poprzedzające Zadanie dedykowane dla podwykonawcy.Zad. 1. Ekstrakcja cech charakterystycznych widm Ramana (miesiące 34-35 projektu), realizowane przez Zamawiającego.Wydobycie właściwości widmowych: widma Ramana zazwyczaj składają się z ostrych szczytów, a początkowe cechy widmowe mogą zawierać pozycję szczytu, wysokość szczytu, odczynnik szczytu oraz współczynnik intensywności różnych szczytów. Użyte zostanie oprogramowanie analizy widmowej GRAMS do obliczenia tych pierwszorzędnych cech. Drugorzędne cechy mogą pochodzić od funkcji każdej z cech pierwszorzędnych. Definicja drugorzędnych cech in vivo widm, będzie w dużej mierze bazowała na cechach wydobytych z widma z mikroskopijnych pomiarów Ramana ex vivo. Zastosowana zostanie następująca metodologia badawcza:I. Stepwise multiple regression (STEP)II. Least absolute shrinkage selection operator (LASSO),III. Genetic algorithm (GA).Zad. 2. Rozkład podstawowych komponentów (36 miesiąc projektu), realizowane przez ZamawiającegoGłówne składowe (PC) rozkładu zostaną wykonane na danych widm in vivo pozyskanych, aby zidentyfikować główne składowe, które stanowią więcej niż 90 % wariancji pomiędzy grupami widm. Znalezione główne składowe zostaną porównane do charakterystyki ramanowskiej różnych substancji tkanek i użyte aby opracować charakterystyczne widmowe właściwości. Nowe właściwości, takie jak ciężar każdej głównej składowej któregokolwiek widma, zostanie wygenerowana oraz dodana do powyższej listy właściwości.Zad. 3. Częściowe dopasowanie zgodnie z metodą najmniejszych kwadratów (37 miesiąc projektu), realizowane przez ZamawiającegoMetoda częściowych najmniejszych kwadratów (PLS) zostanie użyta, aby wyprowadzić stosunkową ilość składowych biochemicznych tkanek z mierzonego widma in vivo. Tutaj, składowe widm tkanki górnej części układu pokarmowego takie jak białka, lipidy i kwasy nukleinowe zostaną użyte jako wkład do wpasowania każdego widma in vivo oraz do wyprowadzenia ich stosunkowej ilości. W tym zadaniu pomocne będzie doświadczenie zespołu badawczego w analizie PLS widm tkanek Raman zdobyte we wcześniejszych badaniach nad rakiem płuc. Tak wyprowadzona stosunkowa ilość składowych tkanek biochemicznych zostanie dodana do listy właściwości w bazie danych.Zad. 4. Analiza statystyczna (miesiące 38-39 projektu), realizowane przez ZamawiającegoKiedy baza danych będzie kompletna – pełna różnych cech widmowych, określonych wyżej, zostanie zastosowana analiza statystyczna, aby zidentyfikować specyficzne cechy związane z różnymi patologiami przewodu pokarmowego. Na przykład, liniowa analiza dyskryminacyjna (LDA) zostanie przeprowadzona, aby ustalić, które cechy rozróżnią nowotwory od zmian niezłośliwych i normalne tkanki, w sposób najbardziej wydajny. Te wybrane cechy będą później użyte aby odróżnić normalne tkanki/zmiany niezłośliwe od złośliwych zmian. Metoda minus jednego elementu zostanie użyta w tejanalizie, analizie głównych składowych (PCA), analizie PLS oraz LDA. Wrażliwość i specyfika zoptymalizowanych cech wykrywania nowotworu górnej części układu pokarmowego będzie ustalona poprzez krzywą ROC (and. receiver operating characteristic), która wskaże wydajność algorytmu pozyskanego zestawu danych.Zad. 5. Badanie stopnia zaawansowania nowotworu (miesiące 40-41 projektu), realizowane przez ZamawiającegoKlasyfikacja stopnia zaawansowania nowotworu górnej części przewodu pokarmowego poprzez Spektroskopię Ramana: podczas rozpoznania nowotworu, stadium zmian jest identyfikowane, aby opisać nasilenie oraz wskazać stopień zaawansowania. Stadium jest używane do przeprowadzania planu leczenia oraz jest bezpośrednio związane z prognozami. W zadaniu sprawdzane będzie czy mierzone widma Ramana in vivo mogą być użyte do ustalenia stadium nowotworu, a zatem czy będą pomocne przy przewidywaniu prognozy choroby.Zad. 6. Konsultacje w walidacji algorytmu za pomocą testów klinicznych w małej skali (miesiące 42-43 projektu)Testowanie algorytmów rozwiniętych w zadaniu 5 w prototypie urządzenia 2.0 w krótkich testach klinicznych. Na koniec realizacji projektu koniecznym będzie jeszcze jedno zwalidowanie ostatecznej prototypowej wersji urządzenia diagnostycznego (2.0) z zaimplementowanym algorytmem w małych testach klinicznych. Przewiduje się w nim przebadanie za jego pomocą 10 pacjentów z podejrzeniem nowotworu przewodu pokarmowego celem przetestowania czy urządzenie i metodologia – algorytm działają prawidłowo.

Zdolności techniczne i zawodowe

Do współpracy zaproszone zostaną tylko jednostki naukowo-badawcze, które posiadają laboratoria badawcze z poświadczonymi uprawnieniami oraz wdrożone systemy jakości. Jednostka, która będzie aplikowała o wykonanie usługi badań klinicznych w ramach projektu będzie musiała posiadać min. 5 letnie doświadczenie w prowadzeniu badań i diagnostyki związanej z chorobami nowotworowymi przewodu pokarmowego, posiadać doświadczoną kadrę medyczną i mieć doświadczenie w prowadzeniu badań klinicznych. W skład zespołu badawczego ze strony podwykonawcy będzie musiało wejść min. 1 lekarz z 2-gim stopniem specjalizacji z zakresu chorób wewnętrznych, 1 lekarza gastrolog i/lub proktolog, Technik Laboratoryjny/Analityk Laboratoryjny. Jednostka musi mieć możliwość albo samodzielnego wykonania badań histopatologicznych albo musi mieć podpisaną umowę o stałej w współpracy z laboratorium, które takie badania wykonuje. Osoba desygnowana do projektu będzie musiała udokumentować posiadanie min. 3 letniego doświadczenia w pracy związanej z wykrywaniem i diagnozowaniem nowotworów przewodu pokarmowego.

Obiektywne kryteria wyboru

Do współpracy zaproszone zostaną tylko jednostki naukowo-badawcze, które posiadają laboratoria badawcze z poświadczonymi uprawnieniami oraz wdrożone systemy jakości. Jednostka, która będzie aplikowała o wykonanie usługi badań klinicznych w ramach projektu będzie musiała posiadać min. 5 letnie doświadczenie w prowadzeniu badań i diagnostyki związanej z chorobami nowotworowymi przewodu pokarmowego, posiadać doświadczoną kadrę medyczną i mieć doświadczenie w prowadzeniu badań klinicznych. W skład zespołu badawczego ze strony podwykonawcy będzie musiało wejść min. 1 lekarz z 2-gim stopniem specjalizacji z zakresu chorób wewnętrznych, 1 lekarza gastrolog i/lub proktolog, Technik Laboratoryjny/Analityk Laboratoryjny. Jednostka musi mieć możliwość albo samodzielnego wykonania badań histopatologicznych albo musi mieć podpisaną umowę o stałej w współpracy z laboratorium, które takie badania wykonuje. Osoba desygnowana do projektu będzie musiała udokumentować posiadanie min. 3 letniego doświadczenia w pracy związanej z wykrywaniem i diagnozowaniem nowotworów przewodu pokarmowego.Prace powinny zostać wykonane w laboratorium gastro i kolonoskopii, która rocznie przeprowadza min. 300 tego rodzaju zabiegów łącznie i obsługuje rocznie nie mniej niż 1000 pacjentów.