Ressecções de glioblastoma baseadas em ressonância magnética sensível ao pH

Anteriormente, abordamos a dificuldade na identificação de tumores em regiões hiperintensas de T2 sem realce (NE) que circundam o volume do tumor com realce de contraste. 19 Aplicamos imagem ecoplanar de transferência de saturação de troca química de amina sensível ao pH (CEST-EPI) em pacientes com glioblastoma. A imagem CEST pode utilizar a detecção de prótons de amina de troca rápida para obter um contraste de imagem que depende da acidez do tecido. Os prótons da água a granel sofrem troca química com os prótons da amina. A imagem CEST detecta a atenuação da magnetização da água em massa após um pulso de saturação, que pode variar de acordo com a concentração de prótons de amina. Este contraste pode ser quantificado como a assimetria na razão de transferência de magnetização (MTRasym) em relação à frequência de ressonância de prótons da água. Sabe-se que as células tumorais produzem níveis elevados de hidrogénio extracelular, dada 1) uma taxa metabólica mais elevada secundária ao aumento da renovação celular e 2) uma afinidade pela glicólise anaeróbica - o Efeito Warburg. Mostramos carga tumoral ativa e replicação ativa ocorrendo em células infiltrantes de glioblastoma. e, assim, aproveitou a imagem CEST para visualizar células tumorais infiltrantes. 19 Em glioblastoma recém-diagnosticado e recorrente, MTRasym mediano mais alto em 3 ppm nas regiões CEST+ NE p=0,007; p=0,0326] e maiores volumes de tumor CEST+ NE [p=0,020; p<0,001] foram associados à diminuição da SLP. Biópsias prospectivas guiadas por ressonância magnética das regiões CEST+ NE mostraram uma correlação com a presença de densidade celular e% de positividade para Ki-67 [p<0,001, p<0,001]. Além disso, utilizando o diagnóstico patológico como padrão ouro, observamos um limiar de MTRasym > 1,50% capaz de identificar células tumorais com sensibilidade de 100% e especificidade de 71,4%. Em dados não publicados com amostras adicionais apenas de glioblastoma IV da OMS recém-diagnosticado, a sensibilidade e especificidade calculadas foram de 100% quando se utilizou a revisão neuropatológica como padrão ouro. Além disso, ao usar a detecção de células tumorais por sequenciamento de RNA de célula única (scRNAseq) por meio de análise de variação do número de cópias como padrão ouro, a partir de 17 biópsias em regiões CEST+ NE, o mesmo limite de 1,50% identificou células tumorais com uma sensibilidade de 93% e especificidade de 100%. Dada a forte correlação entre as células tumorais e as regiões CEST + NE, conduzimos preliminarmente ressecções CEST + NE em 5 pacientes com glioblastoma IV da OMS recém-diagnosticado. Nestes dados preliminares, não encontramos complicações pós-operatórias significativas com as ressecções maiores (Figura 6B). Todos os pacientes receberam terapia adjuvante padrão (temozolomida + radioterapia) e nenhum dos pacientes apresentou progressão (SLP mediana de 13 meses). Com esses dados, levantamos a hipótese de que a ressecção segura máxima das regiões CEST+ NE minimizará a carga de células tumorais pós-cirúrgicas e permitirá maior sobrevida.

Abordagem Experimental. Realizaremos um estudo prospectivo, randomizado e controlado de ressecção cirúrgica de glioblastoma com amina sensível ao pH CEST-EPI. Os pacientes serão inscritos por mim no UCLA Ronald Reagan Medical Center. O departamento de neurocirurgia do programa de tumor cerebral da UCLA é um centro de neuro-oncologia de alto volume. Realizamos mais de 300 cirurgias para glioma anualmente, temos uma bolsa de estudos em neuro-oncologia credenciada pelo CAST e temos uma bolsa SPORE para tumores cerebrais. Dado esse histórico, achamos viável recrutar 60 pacientes ao longo de 3 anos (15 por ano) para participar deste estudo. Recrutaremos pacientes com imagens consistentes com glioblastoma grau IV da OMS. 51 Fornecerei diretamente o consentimento informado para a participação no estudo, juntamente com o consentimento informado para a cirurgia em si. Antes da randomização, todos os pacientes serão submetidos a autorização médica pré-operatória e administração de medicação pré-operatória padrão (levetiracetam 100mg BID e dexametasona 4mg TID). Todos os pacientes serão submetidos a ressonância magnética anatômica padrão pré-operatória 52 dentro de 1 semana após a cirurgia (3T Siemens Prisma, Siemens Healthcare, Erlangen, Alemanha). As sequências de ressonância magnética incluirão: imagens de eco recuperadas com gradiente de inversão-recuperação 3D de 1 mm antes e após a injeção de contraste de gadolínio (Gd-DTPA, 0,1 mmol / kg) e imagens turbo spin echo de eco duplo com densidade de prótons ponderadas em T2. Amina ponderada em pH CEST eco planar MRI27 será obtida (campo de visão: 256 x 256 mm2, tamanho da matriz: 128 x 128, espessura de corte 4 mm, tempo de varredura: aproximadamente 5 minutos).

Os dados de imagem serão baixados do servidor PACS para servidores de laboratório para pós-processamento e análise (Figura 7). Isso consistirá na correção de movimento afim (mcflirt; FSL, FMRIB, Oxford, Reino Unido) e registro em T1 anatômico com imagens de contraste. MTRasym será calculado para todos os voxels das sequências CEST. Todas as análises posteriores de imagens serão realizadas no AFNI (Software para análise e visualização de neuroimagens de ressonância magnética funcional). 53 Para obter regiões de interesse com base na anormalidade MTRasym, primeiro identificaremos o tumor CE por uma subtração voxel por voxel da intensidade da imagem de T1 sem contraste de T1 com contraste. 16 Utilizando um limiar de intensidade, o CE será segmentado e para tumores com núcleo necrótico ou cístico, estes serão preenchidos para obter regiões tumorais de interesse (ROI) do CE. Este ROI será expandido volumetricamente para obter NE ROI. O NE ROI será co-registrado nos mapas MTRasym e filtrado pelo valor mínimo 1,5, que demonstrou prever a presença de células tumorais com alta sensibilidade e especificidade. 19 Por último, o CE ROI será subtraído do NE ROI filtrado para valores anormais de MTRasym para produzir uma região CEST+ NE do tumor (Figura 7). Antes da cirurgia, os sujeitos serão randomizados. Os pacientes randomizados para o braço experimental terão segmentações CEST+ NE carregadas em objetos intraoperatórios usando nosso software de neuronavegação intraoperatória (BrainLab Surgical Navigation System, Munique, Alemanha). Os pacientes randomizados para o braço de tratamento padrão terão ressonância magnética padrão sem sequências de contraste carregadas no software de neuronavegação intraoperatória. Durante a cirurgia, realizarei a ressecção padrão da porção do tumor com melhoramento de contraste (braço de tratamento padrão) ou ressecção padrão de tratamento mais ressecção cirúrgica segura máxima das regiões CEST + NE (braço experimental). A ressecção cirúrgica segura máxima inclui evitar completamente tecido eloquente (motor, linguagem). Os cuidados pós-operatórios padrão serão realizados em todos os pacientes. A terapia adjuvante incluirá temozolomida oral síncrona padrão (6 semanas) e radioterapia 60 Gy em 30 frações na cavidade de ressecção. A ressonância magnética padrão com e sem contraste será usada como imagem de vigilância e os critérios RANO serão usados ​​para determinar a recorrência. O desfecho primário será a sobrevida livre de progressão e os desfechos secundários serão a sobrevida global, a taxa de complicações cirúrgicas e as diferenças de qualidade de vida, conforme medido pelas pontuações da escala de desempenho de Karnofsky pré e pós-operatória.

Plano Estatístico. Usando nossos dados preliminares sobre ressecções CEST+ NE e PFS mediana (6 meses) para nossa coorte maior de 10 anos de pacientes com glioblastoma recém-diagnosticado, calculamos um tamanho de amostra de 60 para fornecer um poder de 95% para detectar uma diferença significativa de 6 meses na PFS a um nível de significância de 0,05. As características clínicas associadas à sobrevivência (idade, KPS pré-operatório) serão comparadas usando testes t de amostras independentes para avaliar o viés, apesar da randomização. Testes multivariados de cox e log rank serão usados ​​para comparar os resultados de sobrevivência. Testes de qui-quadrado de amostra independente serão usados ​​​​para comparar diferenças na taxa de complicações cirúrgicas e mudanças na escala de desempenho de Karnofsky pós-operatória.