Wanneer pathologen kankerweefsel onderzoeken, kijken ze naar cellen en zichtbare groeipatronen. Maar een tumor groeit niet op zichzelf. Collageen en andere vezels in het omliggende weefsel kunnen veranderen tijdens de ontwikkeling van een tumor. De manier waarop deze vezels georganiseerd zijn, kan waardevolle informatie bevatten over hoe kanker omliggend weefsel binnendringt en zich door het lichaam verspreidt. 

Deze vezelstructuur wordt in de reguliere pathologie nog niet standaard gemeten. Binnen het Convergence Health & Technology Flagship CIFIC onderzoeken wetenschappers van TU Delft en Erasmus MC of deze informatie iets kan toevoegen aan wat we weten over het gedrag van tumoren. Daarvoor gebruiken zij Computational Scattered Light Imaging (ComSLI), een techniek die verstrooid licht gebruikt om de richting, ordening en kruising van microscopische vezels in een weefselcoupe in kaart te brengen.

.

Verborgen informatie in weefsel zichtbaar maken 

Pathologen onderzoeken dunne plakjes weefsel onder de microscoop. Deze beelden geven een gedetailleerd beeld van cellen en structuren en vormen de basis van de moderne pathologie.  Maar een conventioneel beeld laat vooral zien hoe het weefsel eruitziet. Het meet niet automatisch hoe vezels door het weefsel lopen, waar ze elkaar kruisen of hoe ze liggen ten opzichte van de grens van een tumor.

Dat onderscheid kan belangrijk zijn. Collageenvezels kunnen zich opnieuw organiseren wanneer een tumor groeit. Sommige vormen dicht bindweefsel rond de tumor, een zogenoemde desmoplastische reactie. Andere kunnen zich uitlijnen in richtingen waarlangs tumorcellen het omliggende weefsel binnendringen. ComSLI maakt deze richtingsinformatie meetbaar.

.

Hoe werkt ComSLI? 

ComSLI is gebaseerd op anisotrope lichtverstrooiing. Dat betekent dat uitgelijnde structuren, zoals vezelbundels, licht niet in alle richtingen even sterk verstrooien. De sterkste lichtverstrooiing vindt plaats loodrecht op de richting van de vezels.

Een roterende led of ledring belicht een dunne weefselcoupe vanuit verschillende hoeken, terwijl een camera voor iedere belichtingshoek een opname maakt. Software analyseert vervolgens hoe de lichtintensiteit op ieder microscopisch punt verandert. De hoeken waarbij het sterkste signaal optreedt, laten zien in welke richting een vezel loopt. Kruisen meerdere vezels elkaar op dezelfde plek, dan ontstaan meerdere pieken in het signaal. ComSLI kan zo tot drie verschillende vezelrichtingen binnen één beeldpixel herkennen. De resultaten worden vertaald naar een kleurgecodeerde vezeloriëntatiekaart, waarop te zien is hoe vezels door het weefsel lopen, zich ordenen en elkaar kruisen.

.

Wat maakt ComSLI bijzonder? 

Er bestaan al technieken om de richting van vezels te meten, maar die hebben vaak een beperkt beeldveld, zijn kostbaar of zijn niet geschikt voor pathologisch weefsel dat routinematig beschikbaar is. ComSLI combineert een resolutie op micrometerniveau met een beeldveld van enkele centimeters. Daardoor kunnen onderzoekers fijne structuren over een volledige weefselcoupe in kaart brengen in plaats van alleen een klein gebied.

De techniek werkt bij verschillende soorten weefsel, vezels, preparatiemethoden en kleuringen. Ook formaline-gefixeerd en paraffine-ingebed weefsel (FFPE) kan worden gebruikt: de standaardmanier waarop ziekenhuizen patiëntmateriaal bewaren. Voor de basismeting is geen aanvullende vezelspecifieke kleuring of fluorescerend label nodig, terwijl de techniek wel met verschillende bestaande kleuringen kan worden gecombineerd. Daardoor kan ComSLI ook worden toegepast op materiaal dat al in ziekenhuisarchieven ligt. Dat maakt de techniek geschikt voor retrospectief onderzoek met grotere groepen patiënten. De opstelling bestaat uit een roterende led of ledring en een camera. De meting zelf is relatief snel en kan worden uitgevoerd met een betaalbare opstelling die met bestaande microscopen kan worden gecombineerd.

.

Van hersenen naar kanker onderzoek 

Miriam Menzel is universitair docent bij de afdeling Imaging Physics van de TU Delft en leidt het Menzel Lab, waar ComSLI verder wordt ontwikkeld. De techniek werd oorspronkelijk ontwikkeld voor hersenonderzoek, maar is inmiddels ook geschikt om spier- en collageenvezels in pathologisch weefsel zichtbaar te maken. Via CIFIC en de samenwerking tussen TU Delft en Erasmus MC ontstond zo een nieuwe toepassing: kankerdiagnostiek. Hamed Abbasi verbindt de ontwikkeling van de beeldvormingstechnologie met de toepassing ervan in de oncologie. Hij is postdoctoraal onderzoeker in het Menzel Lab aan de TU Delft en universitair docent bij de afdeling Keel-, Neus- en Oorheelkunde en Hoofd-halschirurgie van het Erasmus MC. Samen met klinisch onderzoekers en pathologen onderzoekt hij welke kenmerken van de vezels rondom een tumor medisch relevant kunnen zijn.

Een belangrijke mijlpaal was een studie die in november 2025 samen met onderzoekers van Stanford University en Forschungszentrum Jülich werd gepubliceerd in Nature Communications. Daarin lieten de onderzoekers zien dat ComSLI toepasbaar is op verschillende soorten weefsel en preparatiemethoden, waaronder gearchiveerde FFPE-monsters. De studie liet zien hoe veelzijdig de techniek is en toonde voor het eerst aan dat ComSLI ook buiten hersenweefsel kan worden toegepast, onder andere op spier- en collageenvezels. Daarmee werd de basis gelegd voor toepassing op tumorweefsel.

.

Wat laten de eerste onderzoeken met tumorweefsel zien? 

In mei 2026 publiceerde het team in Biomedical Optics Express de eerste toepassing van ComSLI op kankerweefsel. De onderzoekers analyseerden materiaal van gliomen, darmkanker en hoofd-halskanker. De studie liet voor het eerst zien dat ComSLI de vezelarchitectuur in FFPE-tumorweefsel in kaart kan brengen. Daarbij werden complexe vezelstructuren, mogelijke groeiroutes van tumoren en desmoplastische reacties zichtbaar.

.

De onderzoekers bekeken ook collageen rond het invasieve tumorfront: het gebied waar tumorcellen het omliggende weefsel binnendringen. Bij hoofd-halskanker beoordelen pathologen dit gebied onder meer aan de hand van het Worst Pattern of Invasion (WPOI). Deze classificatie beschrijft het meest agressieve groeipatroon aan de rand van een tumor.

In een eerste vergelijking bleek dat een monster met een hoge WPOI-score relatief meer collageenvezels bevatte die loodrecht op het invasieve tumorfront liepen dan een monster met een lage WPOI-score.  Deze vroege observatie suggereert dat de vezelstructuur mogelijk informatie bevat die samenhangt met de agressiviteit van een tumor.

Van proof of concept naar prognostische biomarker 

De studie is een proof of concept. Ze laat zien dat ComSLI mogelijk relevante informatie uit kankerweefsel kan halen, maar nog niet dat de richting van vezels voorspelt of een patiënt uitzaaiingen krijgt of hoe het ziekteverloop eruit zal zien. De volgende stap is om ComSLI toe te passen op een grotere groep patiënten met hoofd-halskanker. Met weefselmateriaal en klinische gegevens uit de  Rotterdam Oncology Documentation database (RONCDOC), een van de grootste en meest gedetailleerde databases en weefselcollecties voor hoofd-halskanker wereldwijd, gaan de onderzoekers collageen en andere eigenschappen van de vezels rondom tumoren meten.

Ook willen zij onderzoeken of kwantitatieve informatie over vezels, als aanvulling op bestaande klinische en pathologische gegevens, individuele risicovoorspellingen kan verbeteren. Daarvoor zijn een grotere retrospectieve studie, voorspellende modellen en validatie in een onafhankelijke patiëntengroep nodig.

Als de resultaten in grotere patiëntgroepen worden bevestigd, kan vezelarchitectuur mogelijk dienen als aanvullende kwantitatieve biomarker naast de bestaande histopathologie. Op termijn zou die informatie kunnen helpen om patiënten met een groter risico op het ontwikkelen van uitzaaiingen of terugkeer van de ziekte beter te herkennen en zo bijdragen aan meer gepersonaliseerde behandelbeslissingen.

De technologie verder ontwikkelen 

ComSLI laat zien hoe vezels georiënteerd zijn, maar niet automatisch waaruit ze bestaan. Het kan bijvoorbeeld gaan om collageen, spierweefsel of ander type vezel. Vooral collageen is interessant voor kankeronderzoek. Daarom combineren de onderzoekers ComSLI met multispectrale fluorescentiemicroscopie, waarmee verschillende onderdelen van het weefsel van elkaar kunnen worden onderscheiden. Samen kunnen de technieken specifieke kaarten van de oriëntatie van collageenvezels opleveren.

Daarnaast ontwikkelt het team back-scattering ComSLI. Bij de standaardtechniek wordt het licht gemeten dat door een dunne weefselcoupe heen gaat. De nieuwe variant analyseert juist het licht dat vanaf het oppervlak van het weefsel wordt teruggekaatst. Deze methode is al gebruikt om de richting van zenuwvezels aan het oppervlak van hersenweefsel zichtbaar te maken. Op langere termijn zou de techniek kunnen worden ingezet om intact weefsel te onderzoeken zonder het eerst in dunne coupes te snijden. Daarmee kan de techniek uiteindelijk mogelijk een stap vormen richting intraoperatieve beeldvorming: het analyseren van weefsel tijdens een kankeroperatie. Daarvoor is nog veel verdere ontwikkeling en klinische validatie nodig.

.

Lees meer 

• Whole-slide mapping of tumor tissue fiber architecture via computational scattered light imaging– De publicatie uit 2026 in Biomedical Optics Express over de eerste toepassing van ComSLI op kankerweefsel. 
• Micron-resolution fiber mapping in histology independent of sample preparation – De studie uit 2025 in Nature Communications waarin de technische veelzijdigheid van ComSLI wordt aangetoond.
• Identifying Prognostic Markers of Cancer Using a Novel Computational Microscopy Technique – Vervolgonderzoek naar prognostische markers bij mondkanker op basis van ComSLI.
• Enhancing Brain Cancer Surgery: Visualizing Tumor Boundaries and Nerve Pathways with Back-Scattered Light – Verdere ontwikkeling van beeldvorming met terugverstrooid licht voor mogelijke toepassing tijdens hersentumorchirurgie. 
• Medical Delta Cancer Diagnostics for Sustainable Health Care (CARES) – Een breder samenwerkingsprogramma gericht op kwantitatieve en voorspellende beeldvorming voor kankerdiagnostiek.