Rola ilościowej tomografii komputerowej i biomarkerów radiomicznych w medycynie precyzyjnej w zwłóknieniu płuc (Radiomics)

Idiopatyczne zwłóknienie płuc (IPF) pozostaje śmiertelne pomimo dwóch terapii zatwierdzonych przez FDA. Wymuszona pojemność życiowa (FVC), jednowymiarowa ocena czynności płuc, która wymaga trzech manewrów zależnych od wysiłku i podatnych na błędy, jest standardem oceny ciężkości choroby i monitorowania postępu. FVC pośrednio mierzy aktywność choroby i dlatego jest niewrażliwy na subtelne zmiany. Ograniczenia te utrudniają badania terapeutyczne. Wynik w zakresie płci, wieku i fizjologii (GAP) poprawia się w przypadku samego FVC i jest najczęściej używanym modelem punktacji do prognozowania, ale leczenie nie ma wpływu na płeć i wiek. Modyfikowalne pośrednie markery molekularne i inne wskaźniki służące do oceny ciężkości i postępu choroby pozostają niezaspokojone w zakresie wspomagania opracowywania leków i podejmowania decyzji klinicznych. Tomografia komputerowa (CT) w sposób nieinwazyjny rejestruje wzorce morfologiczne i stopień zwłóknienia. Postępy w ilościowej tomografii komputerowej umożliwiają obiektywne wykrywanie i ocenę ilościową anatomii, a wysoce wymiarowe cechy obrazu, często określane jako radiomiczne, mogą identyfikować cechy podwzrokowe. Badacze starają się ocenić same cechy radiomiczne oraz w połączeniu z innymi wymiarami choroby pod kątem rokowania i odpowiedzi na leczenie w IPF.

Ogólnym celem badaczy jest identyfikacja i walidacja cech radiologicznych, takich jak całkowity stopień zwłóknienia płuc, aktywność choroby i pośrednia odpowiedź na leczenie, a także zrozumienie, gdzie umieścić te potężne markery. Badacze stawiają hipotezę, że wyniki DTA przyczynią się do przewidywania postępu choroby, a markery molekularne poprawią tę skuteczność.

Cel 1: Badacze przeprowadzą walidację ilościowych markerów CT i radiomicznych postępu choroby poprzez niezależną replikację w oddzielnych kohortach. Badacze stawiają hipotezę, że ilościowe markery CT pozwolą przewidzieć postęp choroby w kohortach UVA/Chicago. W wielu przypadkach PFF-PR pobrano dane wyjściowe i kolejne badania TK dobrowolnie. Badacze proponują zbieranie rocznych badań HRCT u uczestników UVA/Chicago w celu oceny: a) wartości prognostycznej wyjściowej ilościowej tomografii komputerowej i markerów radiomicznych (tj. DTA) w przewidywaniu czasu do progresji, definiowanego jako 10% względny spadek FVC, przeszczep płuc lub śmierć z dowolnej przyczyny, b) powiązania między zmianami biomarkerów CT w sekwencyjnej CT a zmianami w 1-rocznym FVC i DLCO oraz c) zmiana w CT związana z leczeniem farmakologicznym. Cel ten pozwoli ustalić względną i synergistyczną wartość CT w stosunku do ustalonych markerów fizjologicznych.

Cel 2: Badacze ustalą, czy potencjalne warianty genetyczne pod względem podatności na IPF i przeżycia są powiązane z wynikiem DTA i poprawią skuteczność przewidywania przeżycia. Badacze stawiają hipotezę, że warianty długości MUC5B, TOLLIP i telomerów (TL) zwiększą powiązanie wyniku zwłóknienia DTA z przeżyciem wolnym od progresji w IPF. Badacze przeprowadzą przekrojową analizę przypadków PFF-PR, porównując ilościowe CT i markery radiomiczne na początku badania z genotypami „podwyższonego ryzyka” i bez nich pod kątem związku z ciężkością i progresją (spadek FVC w czasie). Pozwoli to ustalić, które markery poprawiają wyniki oceny stopnia zwłóknienia DTA przy użyciu analizy regresji Coxa i wskaźników dokładności z Celu 1. Wyniki zostaną powtórzone w kohorcie UVA/Chicago i prospektywnej kohorcie PRECISIONS. Celem tym będzie ustalenie wartości addytywnej markerów genetycznych.

Cel 3: Badacze ocenią, czy DTA i markery radiomiczne są addytywne/synergistyczne z markerami białek osocza i transkryptomu krwi w odniesieniu do postępu choroby. Badacze stawiają hipotezę, że wybrane markery białkowe i transkryptomiczne okażą się addytywne w stosunku do stopnia zwłóknienia DTA w przewidywaniu przeżycia wolnego od progresji, podczas gdy inne markery skorelowane z DTA nie. Jako przykłady badacze wybrali opublikowane markery z sygnatury panelu składającego się z 4 białek wraz z CCL18, biorąc pod uwagę ich obecny poziom replikacji i obietnicę. Badacze wykorzystają także 25-genowy czynnik predykcyjny FVC postępu choroby. Podobne analizy, jak przedstawiono w Celach 1 i 2, pozwolą określić ich dodatkową wartość informacyjną.