Resecciones de glioblastoma basadas en resonancia magnética sensible al PH

Anteriormente hemos abordado la dificultad para identificar tumores en regiones hiperintensas T2 que no realzan (NE) que rodean la mayor parte del tumor que realza el contraste. 19 Hemos aplicado imágenes ecoplanares de transferencia de saturación de intercambio químico de aminas sensibles al pH (CEST-EPI) a pacientes con glioblastoma. Las imágenes CEST pueden utilizar la detección de protones de aminas de intercambio rápido para obtener un contraste de imágenes que depende de la acidez del tejido. Los protones del agua a granel sufren un intercambio químico con protones de amina. Las imágenes CEST detectan la atenuación de la magnetización del agua en masa después de un pulso de saturación, que puede variar según la concentración de protones de amina. Este contraste se puede cuantificar como la asimetría en la relación de transferencia de magnetización (MTRasym) en relación con la frecuencia de resonancia de protones del agua. Se sabe que las células tumorales producen niveles elevados de hidrógeno extracelular, dado 1) una tasa metabólica más alta secundaria al aumento del recambio celular y 2) una afinidad por la glucólisis anaeróbica: el efecto Warburg. Hemos demostrado que se produce una carga tumoral activa y una replicación activa en las células infiltrantes de glioblastoma. y así aprovechó las imágenes CEST para visualizar las células tumorales infiltradas. 19 En glioblastoma recién diagnosticado y recurrente, MTRasym mediana más alta a 3 ppm dentro de las regiones CEST+ NE p=0,007; p=0,0326] y mayores volúmenes de tumor CEST+ NE [p=0,020; p<0,001] se asociaron con una disminución de la SSP. Las biopsias prospectivas guiadas por resonancia magnética de las regiones CEST+ NE mostraron una correlación con la presencia de densidad celular y el % de positividad de Ki-67 [p<0,001, p<0,001]. Además, utilizando el diagnóstico patológico como estándar de oro, vimos un umbral de MTRasym> 1,50% capaz de identificar células tumorales con una sensibilidad del 100% y una especificidad del 71,4%. En datos no publicados con muestras adicionales únicamente de glioblastoma IV de la OMS recién diagnosticado, la sensibilidad y especificidad calculadas fueron del 100% cuando se utilizó la revisión neuropatológica como estándar de oro. Además, cuando se utilizó la detección de secuenciación de ARN unicelular (scRNAseq) de células tumorales mediante análisis de variación del número de copias como estándar de oro, de 17 biopsias en regiones CEST+ NE, el mismo umbral del 1,50 % identificó células tumorales con una sensibilidad y especificidad del 93 %. del 100%. Dada la fuerte correlación entre las células tumorales y las regiones CEST+ NE, hemos realizado de forma preliminar resecciones CEST+ NE en 5 pacientes con glioblastoma IV de la OMS recién diagnosticado. En estos datos preliminares, no encontramos complicaciones postoperatorias significativas con las resecciones más grandes (Figura 6B). Todos los pacientes recibieron terapia adyuvante de atención estándar (temozolomida + radioterapia) y ninguno de los pacientes experimentó progresión (mediana de SSP 13 meses). Con estos datos, planteamos la hipótesis de que la resección máxima segura de las regiones CEST + NE minimizará la carga de células tumorales posquirúrgicas y permitirá una mayor supervivencia.

Enfoque experimental. Llevaremos a cabo un ensayo controlado aleatorio prospectivo de resección quirúrgica de glioblastoma con amina sensible al pH CEST-EPI. Inscribiré a los pacientes en el Centro Médico Ronald Reagan de UCLA. El programa de tumores cerebrales del departamento de neurocirugía de UCLA es un centro de neurooncología de gran volumen. Realizamos más de 300 cirugías para glioma anualmente, contamos con una beca de neurooncología acreditada por CAST y contamos con una subvención SPORE en tumores cerebrales. Teniendo en cuenta esta historia, consideramos factible reclutar a 60 pacientes durante 3 años (15 por año) para participar en este ensayo. Reclutaremos pacientes con imágenes compatibles con glioblastoma de grado IV de la OMS. 51 Proporcionaré directamente mi consentimiento informado para participar en el ensayo junto con el consentimiento informado para la cirugía en sí. Antes de la aleatorización, todos los pacientes se someterán a una autorización médica preoperatoria y a la administración de medicamentos preoperatorios estándar (levetiracetam 100 mg dos veces al día y dexametasona 4 mg tres veces al día). Todos los pacientes se someterán a una resonancia magnética anatómica estándar preoperatoria 52 dentro de la semana posterior a la cirugía (3T Siemens Prisma, Siemens Healthcare, Erlangen, Alemania). Las secuencias de resonancia magnética incluirán: imágenes de eco recuperadas con gradiente de recuperación de inversión 3D de 1 mm antes y después de la inyección de contraste de gadolinio (Gd-DTPA, 0,1 mmol/kg) e imágenes de eco de turboespín ponderadas en T2 con densidad de protones de doble eco. Se obtendrá una resonancia magnética CEST ecoplanar de amina ponderada con pH27 (campo de visión: 256 x 256 mm2, tamaño de la matriz: 128 x 128, grosor del corte 4 mm, tiempo de exploración: aproximadamente 5 minutos).

Los datos de imágenes se descargarán desde el servidor PACS a los servidores del laboratorio para su posprocesamiento y análisis (Figura 7). Esto consistirá en corrección de movimiento afín (mcflirt; FSL, FMRIB, Oxford, Reino Unido) y registro en T1 anatómico con imágenes de contraste. MTRasym se calculará para todos los vóxeles de secuencias CEST. Todos los análisis de imágenes adicionales se realizarán en AFNI (software para análisis y visualización de neuroimágenes de resonancia magnética funcional). 53 Para obtener regiones de interés basadas en la anomalía de MTRasym, primero identificaremos el tumor CE mediante una resta vóxel por vóxel de la intensidad de la imagen de T1 sin contraste de T1 con contraste. 16 Utilizando un umbral de intensidad, la CE se segmentará y, para los tumores con núcleo necrótico o quístico, estos se rellenarán para obtener regiones de interés (ROI) del tumor CE. Este ROI se ampliará volumétricamente para obtener NE ROI. El NE ROI se registrará conjuntamente en los mapas MTRasym y se filtrará por un valor mínimo de 1,5, que se ha demostrado que predice la presencia de células tumorales con alta sensibilidad y especificidad. 19 Por último, el ROI CE se restará del ROI NE filtrado en busca de valores anormales de MTRasym para producir una región CEST+ NE del tumor (Figura 7). Antes de la cirugía, los sujetos serán aleatorizados. A los pacientes asignados al azar al grupo experimental se les cargarán segmentaciones CEST + NE en objetos intraoperatorios utilizando nuestro software de neuronavegación intraoperatoria (BrainLab Surgical Navigation System, Munich, Alemania). A los pacientes asignados al azar al grupo de atención estándar se les cargará una resonancia magnética estándar con o sin secuencias de contraste en el software de neuronavegación intraoperatoria. Durante la cirugía, llevaré a cabo una resección con cuidados estándar de la porción del tumor que mejora el contraste (brazo con cuidados estándar) o una resección con cuidados estándar más resección quirúrgica máxima segura de las regiones CEST+NE (brazo experimental). La resección quirúrgica máxima segura incluye evitar por completo el tejido elocuente (motor, lenguaje). Se llevarán a cabo cuidados postoperatorios estándar en todos los pacientes. La terapia adyuvante incluirá temozolomida oral sincrónica de atención estándar (6 semanas) y radioterapia de 60 Gy en 30 fracciones hasta la cavidad de resección. Se utilizará resonancia magnética estándar con y sin contraste como imágenes de vigilancia y se utilizarán criterios RANO para determinar la recurrencia. El criterio de valoración principal será la supervivencia libre de progresión y los criterios de valoración secundarios serán la supervivencia general, la tasa de complicaciones quirúrgicas y las diferencias en la calidad de vida, medidas según las puntuaciones de la escala de rendimiento de Karnofsky pre y posoperatorias.

Plan Estadístico. Utilizando nuestros datos preliminares sobre resecciones CEST+ NE y mediana de SLP (6 meses) para nuestra cohorte más grande de 10 años de pacientes con glioblastoma recién diagnosticado, calculamos un tamaño de muestra de 60 para proporcionar una potencia del 95 % para detectar una diferencia significativa de 6 meses. en PFS a un nivel de significancia de 0,05. Las características clínicas asociadas con la supervivencia (edad, KPS preoperatorio) se compararán mediante pruebas t de muestras independientes para evaluar el sesgo a pesar de la aleatorización. Se utilizarán pruebas multivariadas de Cox y Log Rank para comparar los resultados de supervivencia. Se utilizarán pruebas de chi cuadrado de muestra independiente para comparar diferencias en la tasa de complicaciones quirúrgicas y cambios en la escala de desempeño posoperatorio de Karnofsky.