Umělá inteligence pro pomoc s nemalobuněčnou rakovinou plic: Změřte biologii rakoviny a odpověď na léčbu pomocí zobrazování (SALMON)

Rakovina plic je celosvětově hlavní příčinou úmrtí souvisejících s rakovinou a v roce 2018 má odhadem 2,1 milionu úmrtí. Asi 80%-85% rakoviny plic jsou NSCLC. Hlavními podtypy NSCLC jsou adenokarcinom, spinocelulární karcinom a velkobuněčný karcinom. Tyto podtypy, které vycházejí z různých typů plicních buněk, jsou seskupeny jako NSCLC. Z těchto důvodů je výběr NSCLC pro tuto studii nejrelevantnější, protože existuje jasná společenská zátěž / klinická potřeba, která bude řešena v SALMON.

Existuje naléhavá potřeba odhalit genetické a molekulární složení nádorů, protože tyto informace by urychlily vývoj účinnějších terapií rakoviny. Vzhledem k tomu, že se nádory liší svým biologickým složením, lze léčbu nyní často přizpůsobit individuálním pacientům ve strategii nazývané personalizovaná medicína. NSCLC dokonale ilustruje toto paradigma s léčbou buď cílenou na dobře definované onkogenní dráhy (mutace receptoru epidermálního růstového faktoru (EGFR), přeuspořádání genu pro anaplastickou lymfom kinázu (ALK) a receptorovou tyrosinkinázu 1 (ROS1), gen pro B-rychle akcelerovaný fibrosarkom ( BRAF) a u tzv. „divokého“ typu NSCLC imunoterapie (s chemoterapií nebo bez ní). Nedávný vývoj různých typů imunoterapie vedl k slibným pokrokům v léčbě pacientů s NSCLC v pokročilém nebo metastatickém onemocnění.

Lékařské zobrazování hraje klíčovou roli při hodnocení nádorů, včetně rakoviny plic, protože poskytuje neinvazivní vlastnosti k identifikaci, charakterizaci a stádiu lokálního nádoru a jeho celkové metastatické zátěže. Informace poskytované zobrazováním lze ještě zlepšit důkladnou analýzou snímků po zpracování, přičemž nejsofistikovanějším nástrojem pro kvantitativní zobrazování je „radiomika“. Prostřednictvím radiomiky mohou být získaná zobrazovací data spojena se specifickými biologickými vlastnostmi nádoru, získanými buď z tkáňových nebo tekutých biopsií. Znalosti o tom jsou však dodnes roztříštěné.

Prvním cílem této studie je vytvořit radiomický atlas (rATLAS), který poskytuje širší spojení mezi biologickými deskriptory a lékařskými zobrazovacími funkcemi u NSCLC, aby případně identifikoval onkologické dráhy prostřednictvím lékařských snímků a kvantifikoval celkovou zátěž specifických markerů pro cílené terapie. Zejména zobrazovací biomarkery, které mohou předpovídat imunosenzitivitu a přesněji předpovídat prognózu než ty stávající, budou hodnoceny na lékařských snímcích a srovnávány s tkáňovými a tekutými biopsiemi.

Kromě diagnostiky a stagingu NSCLC hraje zobrazování klíčovou roli také při hodnocení sledování pacienta, které představuje zlatý standard pro hodnocení odpovědi na terapii. Hodnocení lékařských snímků je však přístupné interpretaci radiologů a v posledních desetiletích bylo učiněno mnoho pokusů čelit tomuto problému. RECIST je jednorozměrná míra (nejkratší/nejdelší průměr v rovině měření) vytvořená v roce 2000, aktualizována v roce 2009 (RECIST 1.1), s větví pro imunoterapii dokončenou v roce 2017 (iRECIST). RECIST ve všech svých různých deklinacích se používá k posouzení, zda nádor u pacientů s rakovinou progreduje, ustupuje nebo se nezměnil před a po nějaké události, jako je terapie. Kritéria RECIST jsou uznávána jak v EU, tak v USA. Ačkoli představuje mezinárodní pokus překonat subjektivní hodnocení odpovědi nádoru na léčbu rakoviny, zkreslení měření zůstává, protože se spoléhá na lidské hodnocení. V roce 1976 Moertel a Hanley uznali, že „kulminace většiny experimentálních terapeutických pokusů pro solidní nádory nastává, když [lékař] umístí pravítko nebo posuvné měřítko na hroudu a pokusí se odhadnout její velikost“, a s tímto měřením přichází nevyhnutelná složka lidského chyba. V roce 2021 je tento problém stále přítomen v klinické praxi, ale v posledních letech umělá inteligence (AI) prokázala pozoruhodný pokrok v úkolech rozpoznávání obrazu ve výzkumu.

Vyšetřovatelé proto navrhují odstranit nedostatky zkreslení měření s druhým cílem naší studie, který je zaměřen na validaci nového automatizovaného pracovního postupu RECIST (aRECIST) pro hodnocení terapeutické odpovědi.

Před provedením jakýchkoliv screeningových postupů bude od každého pacienta získán podepsaný a datovaný formulář informovaného souhlasu. Účastníci budou prospektivně zapsáni pouze do rATLAS, do rATLAS i aRECIST, nebo budou považováni za selhání obrazovky. Pokud se zapíšete, bude přiděleno jedinečné číslo předmětu specifického pro studii, bude podepsán formulář informovaného souhlasu a budou zahrnuta následující hodnocení:

Ze zdravotních záznamů a záznamů budou pro každého účastníka získány následující údaje:

• Demografické údaje (věk, pohlaví, rasa, země);
• Antropometrické údaje (hmotnost v kg, výška v cm, index tělesné hmotnosti (BMI) v kg/m^2);
• Lékařská anamnéza (komorbidity, anamnéza související s onkologií, chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN), intersticiální plicní nemoc (ILD), plicní vaskulární onemocnění, anamnéza související s NSCLC);
• Užívání látky (cigarety/e-cigarety/alkohol), doba trvání a dávka/frekvence [požadováno kouření, jiné volitelné];
• Souběžná léčba pouze spojená s imunoterapií, chemoterapií, radioterapií a cílenou terapií (podtyp, název léku, linie léčby (první/druhá/třetí linie), důvod přerušení (dokončený režim/kompletní odpověď/progrese onemocnění/toxicita/jiné);
• stav výkonnosti Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) (0 až 5);
• Histologická diagnostika (adenokarcinom, spinocelulární karcinom, velkobuněčný karcinom, adenoskvamocelulární karcinom, jiné);
• Laboratorní údaje: Hematologie (hemoglobin, hematokrit, leukocyty, neutrofily, eozinofily, bazofily, lymfocyty, monocyty, krevní destičky) a chemie (sodík, hydrogenuhličitan, chlorid, vápník, albumin, hořčík, fosfát, dusík močoviny v krvi, bílkoviny, močovina, draslík, kreatinin, odhadovaná rychlost glomerulární filtrace, bilirubin, přímý bilirubin, aspartátaminotransferáza (AST), alaninaminotransferáza (ALT), alkalická fosfatáza, laktátdehydrogenáza (LDH), karcinoembryonální antigen (CEA), spinocelulární karcinom (SCC)).

Z klinického vyšetření a zobrazování (a zprávy z multidisciplinární diskuse, pokud je k dispozici) budou zaznamenány následující údaje na účastníka: Klinický staging nádoru (cTNM) při počáteční diagnóze.

Z radiologického oddělení budou pro každého účastníka zaznamenána následující data: Data stagingové počítačové tomografie (CT), která již byla na místě provedena podle standardní péče (SoC), budou pseudoanonymizována a odeslána do centrální čtečky spolu s pozitronovou emisní tomografií (PET)/CT a skenování magnetickou rezonancí mozku (MRI) získané podle stadia pacienta, je-li k dispozici.

Poté, v závislosti na skupině (aRECIST nebo rATLAS), budou zváženy také následující kroky:

rATLAS: Diagnostické vzorky z tkáňové biopsie (ideálně 1 blok nebo 25 preparátů – minimální požadavek: 10 preparátů) provedené na zúčastněném místě za standardní péči budou odeslány do centrální laboratoře k testování na onkogenní biomarkery. Po této základní návštěvě mohou všichni účastníci rATLAS zahájit léčbu podle SoC. Studie rATLAS končí po této základní a vstupní návštěvě.

aRECIST: Bude odebrána tekutá biopsie (vzorek krve, 1 zkumavka po 10 ml) a odeslána do 2 dnů do centrální laboratoře pro testování onkogenních biomarkerů. Aby nebylo ovlivněno rozhodování o léčbě, budou výsledky biomarkerů sdíleny s místy až po rozhodnutí o léčbě NSCLC. Diagnostické vzorky tkáňové biopsie, které byly získány pro ATLAS (ideálně 1 blok nebo 25 sklíček – minimální požadavek: 10 sklíček) provedené na zúčastněném místě podle standardní péče, budou odeslány do centrální laboratoře k testování onkogenetických biomarkerů. V těch případech, kdy není získána standardní tkáňová biopsie, lze tenkou jehlovou biopsii a buňky získané na SoC aspirací tenkou jehlou analyzovat a odeslat do centrální laboratoře podle specifických postupů. Mělo by být k dispozici dostatek materiálu pro analýzu, jinak by genetické testování nebylo možné.

Po základním vyšetření všichni účastníci skupiny aRECIST podstoupí standardní chemoterapii a/nebo imunoterapii a budou sledováni po dobu maximálně 2 let, aby se vyšetřila možná odpověď na léčbu (manuální lokální a centrální a automatizovaný RECIST) pomocí zobrazovacích parametrů a tekuté biopsie. Tito účastníci se budou muset vrátit na kliniku pro tekuté biopsie (2 zkumavky po 10 ml) ve 3, 6, 12 a 24 měsících do 5 dnů (před nebo po) po sledování podle SoC. Za poskytnutí kopie všech relevantních CT skenů po léčbě (a PET/CT skenu, pokud je k dispozici) pořízených podle SoC spolu s místním hodnocením RECIST, informacemi o léčbě (třídách), NSCLC (třídy, dávka, trvání) a příhody související s NSCLC. Údaje budou shromažďovány v časových bodech podle standardní péče (přibližně ve 3, 6, 12 a 24 měsících). Účast účastníka v aRECIST skončí 2 roky po základní linii nebo dříve v případě úmrtí nebo jakékoli události, která podle názoru zkoušejícího vyžaduje předčasné ukončení.

Zaměstnanci pracoviště budou odpovědní zejména za poskytnutí tekuté biopsie (2 zkumavky po 10 ml) a za sdílení následujících údajů v 3 (návštěva 1), 6 (návštěva 2), 12 (návštěva 3) a 24 (návštěva 4). ) měsíce):

• Kopie všech relevantních CT skenů po léčbě – a PET/CT skenů, pokud jsou k dispozici – podle SoC
• Podrobný popis akvizice CT pro každého účastníka, včetně charakteristik vstřikování kontrastní látky
• Místní odečet odpovědi na léčbu pomocí kritérií RECIST 1.1 (manuální místní odečet) spolu s časem potřebným pro hodnocení každého účastníka,
• Tekutá biopsie (2 zkumavky po 10 ml) do 5 dnů od provedení CT vyšetření pro sledování účastníka
• Informace o léčbě NSCLC (třída, dávka, trvání, konkrétní časové rámce)
• Události související s NSCLC.

Každý účastník rATLAS je považován za účastníka, který dokončil studii po provedení úvodní základní návštěvy (den 0), s výjimkou těch, kteří se také účastní aRECIST. U účastníků aRECIST se má za to, že studii dokončili po 2letém období sledování nebo dříve, v případě úmrtí nebo jakékoli události, která podle názoru zkoušejícího vyžaduje předčasné ukončení.