Het voorspellen van tumormetastasen door gebruik te maken van een radiomics-model voor fusie van doelorganen/primaire laesies

Metastase is een belangrijk biologisch kenmerk van kwaadaardige tumoren, en het is ook de belangrijkste factor die de uitkomst van kankerpatiënten beïnvloedt. De directe dood van de meeste kankerpatiënten is het massale effect van metastatische laesies of het verlies van de metastatische doelorgaanfunctie. Daarom is het een van de dringende en lastige taken op het gebied van de oncologie geworden om het pathofysiologische mechanisme van kwaadaardige tumormetastasen te onderzoeken en nieuwe doelen te vinden om nieuwe methoden te vormen voor de vroege diagnose en behandeling van tumormetastasen.

Tumormetastase is een continu en geleidelijk proces. Tumorcellen in de primaire tumor prolifereerden, tumorcellen scheidden zich af van de primaire tumor, drongen het basaalmembraan binnen, drongen bloedvaten, lymfevaten of lichaamsholte binnen en migreerden met de bloedstroom en lymfestroom naar een andere plaats of orgaan. Tumorcellen hechtten zich aan de haarvaten van het doelorgaan, drongen de bloedvaten binnen om micrometastasen en celproliferatie te vormen en produceerden nieuwe bloedvaten, en vormden secundaire tumoren van hetzelfde type als de primaire tumor. Ze kunnen binnendringen en opnieuw uitzaaien. Tijdens het metastaseproces bevorderen genmutaties en daaropvolgende veranderingen in de immunogeniciteit van tumorcellen de vorming van een lokale tumorweefselremmende micro-omgeving, die het immuunsysteem van de gastheer onderdrukt en tot tumormetastase leidt.

Eerdere studies hebben aangetoond dat tumormetastasen orgaanspecificiteit hebben, genaamd "orgaantropisme". Dat wil zeggen dat verschillende typen tumoren de neiging hebben uit te zaaien naar verschillende organen. Longkanker zaait bijvoorbeeld vaak uit naar de hersenen, colorectale kanker en pancreaskanker zaaien vaak uit naar de lever, borstkanker en prostaatkanker zaaien vaak uit naar het bot, enzovoort. Daarom heeft Stephen Paget, een Britse patholoog, meer dan honderd jaar geleden zijn ‘zaad- en bodemtheorie’ naar voren gebracht en uitgewerkt, waarbij hij bepleitte dat metastase de verspreiding van tumorcellen, dat wil zeggen ‘zaden’, en de ideale omgeving voor het ontvangen van tumoren vereist. organen, dat wil zeggen "vruchtbare grond". Hij stelde in deze theorie voor dat succesvolle uitzaaiing naar verre organen niet alleen tumorcellen met metastatisch potentieel (zaden) vereist, maar ook een geschikt gastheerorgaan (bodem). Tijdens tumorprogressie worden de samenstelling en fenotypische typen immuuncellen in de micro-omgeving van de tumor gevormd door zowel kwaadaardige cellen als de niche van aangrenzende weefsels. Metastatische tumoren (zaden) zullen genetische kenmerken behouden wanneer ze worden overgebracht naar verschillende orgaanspecifieke weefselomgevingen (bodem). Het is niet voldoende dat tumorcellen een bepaald orgaanweefsel bereiken, maar vereist ook de coördinatie tussen tumorcellen (zaden) en de micro-omgeving van organen (bodem) om te planten en te groeien in een geschikte omgeving (aarde) en metastatische foci te worden. In de ‘zaad- en bodemtheorie’ is bewezen dat de intrinsieke eigenschappen van zaden verschillende belangrijke overdrachtsprocessen beïnvloeden. Aan de andere kant hebben weinig onderzoeken zich gericht op de relatie tussen de intrinsieke kenmerken van de bodem (doelorgaan) en de vorming van kwaadaardige tumormetastasen. Een van de belangrijkste redenen is dat het vaak niet ethisch is om invasief onderzoek uit te voeren op het doelorgaan. van patiënten zonder metastasen.

Radiomics is een opkomend vakgebied dat nieuwe biomarkers ontwikkelt door middel van kwantitatieve analyse van beeldvormende onderzoeksbeelden van patiënten, die de potentiële pathofysiologische kenmerken van interessegebieden op een niet-invasieve manier kunnen bestuderen en analyseren. Eerdere studies hebben aangetoond dat radiomics-studies van zaden (primaire tumoren) de metastase van veel kwaadaardige tumoren kunnen voorspellen, wat radiomics bewijs levert voor de 'zaad- en bodem'-theorie vanuit het perspectief van zaden. Radiomic-onderzoek vanuit het perspectief van de bodem (het doelorgaan voor metastasen) is echter zeldzaam. Als we de hersenmetastasen van longkanker als voorbeeld nemen, evalueren de meeste bestaande radiomics-onderzoeken waarbij gebruik wordt gemaakt van beeldvormingsinformatie van de hersenen alleen de regio's waar hersenmetastasen hebben plaatsgevonden. Gezien het feit dat radiomics ook biologische kenmerken kan extraheren uit doelorganen die nog niet zijn uitgezaaid, heeft onze groep ontdekt dat radiomics-analyse van MRI-beelden van de hersenen vóór de behandeling van longkankerpatiënten zonder hersenmetastasen bij aanvang effectief de waarschijnlijkheid van hersenmetastasen in een bepaalde periode van kanker kan voorspellen. tijd. Uit dit onderzoek blijkt ook voor het eerst dat het doelorgaan zonder uitzaaiingen (bodem) ook een sleutelrol speelt bij het ontstaan ​​van kwaadaardige tumoruitzaaiingen.

De resultaten van deze studie suggereren ook dat het maligniteitsvoorspellingsmodel afgeleid van radiomics een veelbelovend hulpmiddel zou kunnen zijn voor het screenen van patiënten met een hoog risico op tumormetastasen. Geïntegreerde risicovoorspellingsmodellen die rekening houden met zaad- en bodemkenmerken kunnen de klinische praktijk helpen begeleiden (bijvoorbeeld een strengere monitoring van patiënten met een hoog risico of het gebruik van intensievere systemische behandelingen).

Concluderend is het noodzakelijk om de toepasbaarheid van dit op zaad- en bodemtheorie gebaseerde radiomics-model voor het voorspellen van kanker verder te onderzoeken om de universaliteit en klinische toepassingsvooruitzichten ervan te verifiëren. In deze studie zullen we beeldvormingsinformatie verzamelen van de primaire laesies van patiënten bij aanvang en potentiële metastatische doelorganen in een verscheidenheid aan veel voorkomende tumoren (longkanker, colorectale kanker, borstkanker, enz.). Het onderzoeken van de prestaties van het ‘zaad- en bodem’-radiomicsmodel bij het voorspellen van kankermetastasepatronen (hersenmetastase van longkanker, levermetastase van colorectale kanker, longmetastase van borstkanker), om een ​​niet-invasieve, kosteneffectieve en een effectief radiomics-voorspellingsmodel voor het onderscheiden van kankermetastasen met "hoog risico" en "laag risico" bij overeenkomstige kankertypen. Een theoretische basis bieden voor de verdere vorming van geïndividualiseerde diagnose- en behandelingsstandaarden voor patiënten met kwaadaardige tumoren.