Wizualizacja oparta na radiomice i walidacja ilościowa heterogeniczności IDH1 w glejakach

TŁO

WHO 2016 oficjalnie wprowadziła markery molekularne do diagnostyki patologicznej glejaków, wyznaczając krok w erę diagnostyki molekularnej glejaków. Wśród nich mutacja dehydrogenazy izocytrynianowej 1 (IDH1) jest uważana za „kręgosłup” w rozwoju glejaków i wpływa na plan leczenia i rokowanie pacjentów. Kliniczne zastosowanie tego biomarkera molekularnego jest jednak nadal kontrowersyjne, co wynika z braku badań ilościowych nad mutacjami IDH1. W dotychczasowych badaniach wykazano heterogeniczność przestrzenną glejaków, tj. tkanki nowotworowe w różnych częściach tego samego glejaka należą do różnych podtypów genetycznych. Oznacza to, że guzy z mutacją IDH1 nie wskazują na obecność mutacji we wszystkich komórkach nowotworowych, co dodatkowo zaostrza problemy w klinicznej diagnostyce genetycznej.

CEL

Aby określić ilościowo mutacje genów w nowotworach, planujemy użyć modelu radiomiki ze sztuczną inteligencją i dużymi danymi klinicznymi oraz zweryfikować jego dokładność poprzez nakłucie tkanki. W ten sposób możemy przezwyciężyć wyzwania związane z pobieraniem próbek z wielu miejsc i sekwencjonowaniem drugiej generacji, takie jak wysokie wymagania sprzętowe i technologiczne, wysokie koszty i długi czas, a tym samym teoretycznie zrealizować wizualizację i kwantyfikację genetycznej heterogeniczności glejaków.

PROCES

Uczestnicy zapoznają się z umową świadomej zgody przed operacją i dobrowolnie zdecydują, czy dołączyć do grupy eksperymentalnej.

1. Modelowanie wizualizacji heterogeniczności genetycznej

   Przed operacją uczestnicy najpierw rutynowego obrazowania, a uzyskane obrazy zostaną wykorzystane do zbudowania modelu radiomiki. Model będzie nieinwazyjnie przewidywał mutacje IDH1 w glejakach.

2. Typowe przebicie miejsca

   Po znieczuleniu i kraniotomii włączonych uczestników klinicyści wybrali typowe miejsca guza do nakłucia w oparciu o wyniki modelu.

3. Rozpoznanie histopatologiczne

   Próbka z tego samego miejsca nakłucia jest dzielona na dwie części, a pierwsza część jest rutynowo utrwalana w formalinie w celu zatopienia w parafinie, a na końcu skrawki barwione H&E. Patolog najpierw czyta sekcje H&E i stawia diagnozę histologiczną, opisując patologiczną morfologię i cechy, zwłaszcza zawartość i rozmieszczenie komórek nowotworowych.

4. Sekwencjonowanie pojedynczego nukleotydu IDH1

   Kolejna część próbki jest wykorzystywana do konserwacji ciekłego azotu. Zestaw Qiagen DNA/RNA Extraction Kit służy do ekstrakcji DNA z tkanki nowotworowej zakonserwowanej ciekłym azotem, która jest oczyszczana i poddawana reakcji łańcuchowej polimerazy IDH1 (PCR). Produkt PCR oczyszcza się i poddaje sekwencjonowaniu, a produkt sekwencjonowania wykrywa się na sekwenatorze ABI 7200 w celu określenia, czy IDH1 jest zmutowany, czy nie.

5. Analiza spektrometrii mas poziomów ekspresji 2-hydroksyglutaranu (2-HG).

   Obecność i ekspresję 2-HG w próbkach glejaka wykrywa się i analizuje za pomocą spektrometrii mas.

6. Walidacja modelu przewidywania mutacji IDH1 opartego na radiomice. Wyniki detekcji 2-HG porównano numerycznie z wynikami modelowymi.

Jest to jednoośrodkowe badanie walidacyjne. W porównaniu z rutynową procedurą chirurgiczną glejaka, badanie to dodaje śródoperacyjne nakłucie typowe dla guza, aby potwierdzić predykcyjną dokładność modelu radiomiki i gromadzi odpowiednie obrazy MRI, diagnostykę histologiczną guza, diagnostykę patologii molekularnej. Model radiomiki jest zbudowany w oparciu o przedoperacyjne dane kliniczne i jest nieinwazyjnym i szybkim narzędziem do ilościowej analizy i wizualizacji genów nowotworowych.